一種光伏分布式電源日前出力優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光伏分布式電源日前出力優(yōu)化方法， 尤其涉及一種基于分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型的光伏分布式電源日前出力優(yōu) 化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展帶來了用電負荷的快速增長，而快速增長的用電負荷迫 切需要大量電能來滿足。傳統(tǒng)的集中式發(fā)電主要依靠煤炭化石燃料來產(chǎn)生電能，長久以來 這種集中發(fā)電方式在電力生產(chǎn)中占據(jù)了相當大的比重。然而全球性化石能源的短缺和環(huán)境 氣候變化對現(xiàn)有的集中式發(fā)電造成很大壓力，發(fā)電模式因此迫切需要改變和轉(zhuǎn)型。如今各 國將目光聚焦于光伏分布式電源，日益增長的用電負荷量迫切需要新能源發(fā)電技術(shù)來滿 足，開發(fā)利用新能源技術(shù)已成為世界各國的發(fā)展趨勢。而提高光伏分布式電源的發(fā)電量以 及新能源在電網(wǎng)中接入量，是實現(xiàn)我國未來能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。
[0003] 現(xiàn)有光伏分布式電源的研究重點是優(yōu)化其接入位置及接入容量以最小化配電網(wǎng)， 然而針對光伏分布式電源受天氣因素影響的不確定性及配電網(wǎng)中的用電負荷的時變性很 少涉及。因此，現(xiàn)有的光伏分布式電源出力優(yōu)化方法針對的是其出力及用電負荷靜態(tài)的場 景，很難滿足光伏分布式電源出力及用電負荷隨機變化的配電網(wǎng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平 均模型的光伏分布式電源日前出力優(yōu)化方法，通過預(yù)測光伏分布式電源的出力及用電負 荷，以最小化配電網(wǎng)的網(wǎng)損為目標，優(yōu)化調(diào)度光伏分布式電源的出力。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種光伏分布式電源日前出力優(yōu)化方法，其特征在 于，包括以下步驟：
[0006] 步驟1:根據(jù)分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型預(yù)測環(huán)境溫度、光照強度以及 用電負荷，從而得到日前環(huán)境溫度、日前光照強度以及日前用電負荷；
[0007] 步驟2 :根據(jù)步驟1中的日前環(huán)境溫度、日前光照強度這兩種天氣因素進行數(shù)學(xué)建 模，從而得出光伏分布式電源日前出力；
[0008] 步驟3:根據(jù)光伏分布式電源日前出力及日前用電負荷進行配電網(wǎng)潮流計算；
[0009] 步驟4:簡化配電網(wǎng)潮潮流中網(wǎng)損計算，并通過序列二次優(yōu)化法優(yōu)化光伏分布式電 源日前出力。
[0010] 作為優(yōu)選，步驟1中所述分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型為：
[0011]
i
[0012]
[0013] ；
[0014]其中，T為光伏分布式電源日前出力優(yōu)化時長；
[0015] Tb(t)為時刻t預(yù)測的日前環(huán)境溫度，l<t<T;Tb(t_i)為過去t-i時刻的環(huán)境溫 度，eTb( t_j)為過去t_ j時刻的環(huán)境溫度白噪聲；約WV為日前時刻t對應(yīng)的過去t_i時刻環(huán)境 溫度的分時預(yù)測參數(shù)，9Tb^ t為日前時亥Ijt對應(yīng)的過去t_j時刻環(huán)境溫度白噪聲的分時預(yù)測 參數(shù)；
[0016] Ifi(t)為時刻t預(yù)測的日前光照強度，I < t < T; If!(t-i)為過去t-i時刻的光照強度， 為過去t-j時刻的光照強度白噪聲'ν.?為日前時亥Ijt對應(yīng)的過去t-i時刻光照強 度的分時預(yù)測參數(shù)，巧一，/為日前時刻t對應(yīng)的過去t-j時刻光照強度白噪聲的分時預(yù)測參 數(shù)；
[0017] load(t)為時刻t預(yù)測的日前用電負荷，I < t < T; load(t-i)為過去t-i時刻的用電 負荷，ei〇ad(t-j)為過去t_j時刻的用電負荷白噪聲；為日前時亥1Jt對應(yīng)的過去t_i時 刻用電負荷的分時預(yù)測參數(shù)，9 1。^^為日前時刻1對應(yīng)的過去卜」時刻用電負荷白噪聲的分 時預(yù)測參數(shù)。
[0018] 作為優(yōu)選，步驟2中所述建模公式為：
[0019] PPV(t) = Spv · ns · Ie(t) · (1-0.005 · (Tb(t)-25))；
[0020] 其中，T為光伏分布式電源日前出力優(yōu)化時長;Ppv(t)為時亥Ijt預(yù)測的光伏分布式電 源日前出力，Spv為光伏電池板面積，0 < Spv，Spv = O表不無分布式光伏電源接入;Hs 為光伏電池板光電轉(zhuǎn)換效率，IMt)為時刻t預(yù)測的日前光照強度，Tb(t)為時刻t預(yù)測的日 前環(huán)境溫度。
[0021] 作為優(yōu)選，步驟3的具體實現(xiàn)過程為：
[0022] 在N節(jié)點配電網(wǎng)中，初始化各個節(jié)點的靜態(tài)用電負荷和各線路阻抗;因區(qū)域用電的 相似性，根據(jù)步驟1的日前用電負荷load⑴得到時亥Ijt節(jié)點m的日前用電負荷為：
[0023] loadm(t)=load(t)*Pm;
[0024] 其中，T為光伏分布式電源日前出力優(yōu)化時長，I <T;Pm為節(jié)點m的靜態(tài)用電負 荷；
[0025] 因區(qū)域天氣因素的相似性，根據(jù)步驟2得到節(jié)點m在時刻t的光伏分布式電源日前 出力：
[0026] Ppvm(t)=Spvm · ns · Ie(t) · (1-0.005 · (Tb(t)-25))；
[0027]其中，Spvm為節(jié)點m的光伏電池板面積;ns為光伏電池板光電轉(zhuǎn)換效率，Ifi(t)為時刻 t預(yù)測的日前光照強度，Tb(t)為時刻t預(yù)測的日前環(huán)境溫度；
[0028] 因此節(jié)點m在N節(jié)點配電網(wǎng)中在時刻t的等效日前用電負荷為：
[0029] Pl〇adm(t) = l〇adm(t)-PpVm(t)；
[0030] 同理，可得到N節(jié)點配電網(wǎng)中節(jié)點η的等效日前用電負荷為plciadn(t);
[0031] 假設(shè)節(jié)點m與節(jié)點η為配電網(wǎng)中的相鄰節(jié)點，根據(jù)配電網(wǎng)潮流計算前推回代法可得 到節(jié)點m在時刻t的日前電壓Vm( t)及節(jié)點η在時刻t的日前電壓Vn(t)。
[0032] 作為優(yōu)選，步驟4的具體實現(xiàn)過程為：
[0033]將步驟3中節(jié)點m在時刻t的日前電壓Vm(t)及節(jié)點η在時刻t的日前電壓VnUMfA 配電網(wǎng)潮流計算，得到N節(jié)點配電網(wǎng)在時刻t的日前網(wǎng)損：
[00341 m-L η-L
[0035] 其中，T為光伏分布式電源日前出力優(yōu)化時長，I <t<T;Ymn為節(jié)點m與節(jié)點η的導(dǎo) 納，節(jié)點m與節(jié)點η之間在時刻t的電流為：
[0036] Imn(t)=YmnX[(Vm(t))2+(Vn(t))2-2XVm(t)XVn(t)Xc0s(5 m(t)-5n(t))]0·5;
[0037] δΜα)-δη(〇為節(jié)點m與節(jié)點n的相角差；
[0038] 因此PiQSS(t)簡化為：
[0039]
：；：
[0040] 其中，Gmn為節(jié)點m與節(jié)點η的阻抗；
[0041] 根據(jù)N節(jié)點配電網(wǎng)的Plciss(t)可知，Plciss(t)為二次項表達式，因此引入序列二次優(yōu)化 對N節(jié)點配電網(wǎng)中的光伏分布式電源日前出力以網(wǎng)損最小化為目標優(yōu)化：
通過光伏分布式電源出力優(yōu)化結(jié)果，調(diào)節(jié)N節(jié)點配電網(wǎng)中節(jié)點的光伏分布式電源日前出力。
[0042] 本發(fā)明考慮到光伏分布式電源出力及用電負荷隨機變化的問題，通過分時預(yù)測參 數(shù)線性自回歸滑動平均模型預(yù)測光伏分布式電源日前出力及日前用電負荷，并通過簡化配 電網(wǎng)網(wǎng)損公式得到網(wǎng)損近似二次項計算公式，然后引入二次序列優(yōu)化方法根據(jù)日前預(yù)測數(shù) 據(jù)使得配電網(wǎng)網(wǎng)損達到最小。本發(fā)明根據(jù)分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型以及網(wǎng)損 近似二次序列優(yōu)化方法，大大提高了網(wǎng)損優(yōu)化的計算效率及光伏分布式電源出力及用電負 荷隨機性的可控性。
【附圖說明】
[0043]圖1:是本發(fā)明實施例的方法流程圖。
[0044]圖2:是本發(fā)明實施例的配電網(wǎng)模型圖。
【具體實施方式】
[0045]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā) 明作進一步的詳細描述，應(yīng)當理解，此處所描述的實施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0046]請見圖1，是本發(fā)明實施例的方法流程圖；請見圖2,為本發(fā)明實施例的標準配電網(wǎng) IEEE33節(jié)點模型。本發(fā)明提供一種基于分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型的光伏分布 式電源日前出力優(yōu)化方法，包括以下步驟：
[0047] 步驟1:通過分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型預(yù)測環(huán)境溫度、光照強度以及 用電負荷，從而得到日前環(huán)境溫度、日前光照強度以及日前用電負荷。如公式（1)-(3)所示， 為分時預(yù)測參數(shù)線性自回歸滑動平均模型，T為光伏分布式電源日前出力優(yōu)化時長。
[0048] 根據(jù)光照強度的自然特性，本發(fā)明T= 12,即一天選取12個小時作為研究周期時 長。考慮到日照的充分性，本發(fā)明選取廣東省東莞的光照強度、環(huán)境溫度、用電負荷作為光 伏分布式電源日前出力優(yōu)化的實驗數(shù)據(jù)。
[0049] 在公示（1)中，Tb(t)為時刻t(l<t<T)預(yù)測的日前環(huán)境溫度，Tb(t-i)為過去t-i 時刻的環(huán)境溫度，eTb(t_j)為過去t_j時刻的環(huán)境溫度白噪聲。吟燦為日前時亥Ijt對應(yīng)的過 去t_i時刻環(huán)境溫度的分時預(yù)測參數(shù)，0 Tb,^為日前時刻t對應(yīng)的過去t_j時刻環(huán)境溫度白噪 聲的分時預(yù)測參數(shù)。
[0050]
⑴
[0051] 在公示⑵中，Ie(t)為時刻t(l^t<T)預(yù)測的日前光照強度，le(t-i)為過去t-i時 亥Ij的光照強度，々/〃/)為過去t-j時刻的光照強度白噪聲?；?為日前時亥Ijt對應(yīng)的過去 t-i時刻光照強度的分時預(yù)測參數(shù)，為日前時刻t對應(yīng)的過去t-j時刻光照強度白噪聲 的分時預(yù)測參數(shù)。
[0052]
[0053] (2)
[0054] 在公示(3)中，load(t)為時刻t(l<t<T)預(yù)測的日前用電負荷，load(t-i)為過去 t_i時刻的用電負荷，εIciad(t_ j)為過去t_ j時刻的用電負荷白噪聲。為日前時刻t對 應(yīng)的過去t-i時刻用電負荷的分時預(yù)測參數(shù)，Qlciatu, t為日前時亥Ijt對應(yīng)的過去t-j時刻用電 負荷白噪聲的分