專利名稱：一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電配電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
隨著我國風(fēng)能的規(guī)?；_發(fā)利用，風(fēng)電迅猛發(fā)展，裝機容量快速增長。風(fēng)資源的不確定性使風(fēng)電場的輸出功率具有間歇性和波動性，大規(guī)模風(fēng)電的接入勢必給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來困難，風(fēng)電并網(wǎng)困難成為一個關(guān)注焦點。掌握風(fēng)電場出力的隨機概率分布特性以及多個風(fēng)電場出力之間的聯(lián)合概率分布特性，對提高風(fēng)電場出力預(yù)測精度，應(yīng)對隨機波動風(fēng)電引起的系統(tǒng)功率不平衡，指導(dǎo)電力系統(tǒng)運行規(guī)劃具有重大意義。然而，迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場的出力符合某一個特定的分布，也尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于多個風(fēng)電場之間的聯(lián)合概率分布函數(shù)構(gòu)造的相關(guān)報道。如何構(gòu)造多個風(fēng)電場之間的聯(lián)合概率分布函數(shù)是一個難 點問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法，旨在解決多個風(fēng)電出力之間的穩(wěn)定聯(lián)合概率統(tǒng)計信息的獲取問題。本發(fā)明提供了一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法，包括下述步驟SI :根據(jù)風(fēng)電場出力的歷史數(shù)據(jù)樣本計算M個風(fēng)電場出力的概率密度函數(shù)和累積分布函數(shù)；S2:將M個風(fēng)電場出力的歷史數(shù)據(jù)樣本代入所述累積分布函數(shù)獲得相應(yīng)的累積分布函數(shù)值；S3 :將所述累積分布函數(shù)值分別代入多個copula函數(shù)中并通過極大似然方法獲得copula函數(shù)的參數(shù)；再根據(jù)所述參數(shù)分別確定每一個copula函數(shù)；S4 :根據(jù)累積分布函數(shù)和累積分布函數(shù)值獲得經(jīng)驗copula函數(shù)值；S5 :根據(jù)步驟S3中的每一個copula函數(shù)計算累積分布函數(shù)值對應(yīng)的copula函數(shù)值；S6 :根據(jù)所述copula函數(shù)值和所述經(jīng)驗copula函數(shù)值獲得兩者之間的歐氏空間
距離；S7 :將所述歐氏空間距離最小所對應(yīng)的copula函數(shù)作為描述風(fēng)電場出力相關(guān)性的copula函數(shù)；S8 :根據(jù)步驟S7中選擇的copula函數(shù)計算多風(fēng)電場出力的聯(lián)合概率分布函數(shù)以及聯(lián)合概率密度分布函數(shù)。更進一步地,在步驟S3之前還包括copula函數(shù)選擇步驟S30 :根據(jù)累積分布函數(shù)值選擇copula函數(shù)。
更進一步地,所述步驟S30具體為S301 :根據(jù)任意兩個風(fēng)電場累積分布函數(shù)值獲得頻數(shù)直方圖；S302 :根據(jù)頻數(shù)直方圖的形狀和相關(guān)系數(shù)選擇copula函數(shù)。更進一步地，步驟S302具體為當(dāng)頻數(shù)直方圖具有對稱的尾部且尾部相關(guān)系數(shù)為O時,選擇二元正態(tài)Copula函數(shù)和 Frank copula 函數(shù)；當(dāng)頻數(shù)直方圖具有對稱的尾部且尾部相關(guān)系數(shù)不為O時，選擇t-Copula函數(shù)；當(dāng)頻數(shù)直方圖的上尾高且下尾低時，選擇Gumbel Copula函數(shù)；當(dāng)頻數(shù)直方圖的下尾高且上尾低時，選擇Clayton Copula函數(shù)。·更進一步地，所述聯(lián)合概率分布函數(shù)為F (X1, X2,…，xN) =C (F1 (X1)，F(xiàn)2 (X2)，…
Fn(Xn));所述聯(lián)合概率密度分布函數(shù)為/( ，…，W = Cffi(Xl)名( ),…； Fn(xn)
為邊緣分布函數(shù)，fN (Xn)為邊緣概率密度分布函數(shù)，C (F1 (X1), F2(X2),…Fn (Xn))為Copula函數(shù)，c (F1 (X1)，F(xiàn)2 (X2)，…Fn (Xn))為 Copula 概率密度函數(shù)。本發(fā)明采用Copula函數(shù)構(gòu)建空間相鄰風(fēng)電場間的聯(lián)合概率累積分布函數(shù)和密度分布函數(shù)，該方法對邊緣分布沒有限制，可將隨機變量的邊緣分布函數(shù)和它們的相關(guān)結(jié)構(gòu)分開研究，避免多元隨機變量聯(lián)合分布函數(shù)的直接構(gòu)造這一難點，且能捕捉變量之間非線性、非對稱性以及尾部相關(guān)關(guān)系，從而為電力系統(tǒng)提供更有價值風(fēng)電信息。對提高風(fēng)電場出力的預(yù)測精度，進而提高電網(wǎng)運行水平，從而降低非可再生能源的消耗，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟性，減少溫室氣體排放具有重大意義。


圖I是本發(fā)明實施例提供的一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法實現(xiàn)流程圖；圖2為風(fēng)電場WFl出力的累積分布函數(shù)示意圖；圖3為風(fēng)電場WF2出力的累積分布函數(shù)示意圖；圖4為兩個風(fēng)電場WFl和WF2出力的累積分布函數(shù)的頻數(shù)直方示意圖；圖5為相關(guān)參數(shù)P =0. 9697時二元正態(tài)copula函數(shù)示意圖；圖6為相關(guān)參數(shù)P =0. 9697且自由度參數(shù)k=3. 9612時t-copula函數(shù)示意圖；圖I為兩個風(fēng)電場WFl和WF2出力的經(jīng)驗copula函數(shù)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參照圖I所示，本發(fā)明提供了一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法，具體包含以下步驟(I)確定各個風(fēng)電場出力的概率分布函數(shù)，計算方法如下設(shè)七(1 = 1，2，……，N)是一個風(fēng)電場出力的歷史數(shù)據(jù)樣本，根據(jù)式子(I) - (4)計算任意點X處的概率密度函數(shù)f(x)和累積分布函數(shù)F(X)；
權(quán)利要求
1.一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法，其特征在于，包括下述步驟 SI :根據(jù)風(fēng)電場出力的歷史數(shù)據(jù)樣本計算M個風(fēng)電場出力的概率密度函數(shù)和累積分布函數(shù)； S2:將M個風(fēng)電場出力的歷史數(shù)據(jù)樣本代入所述累積分布函數(shù)獲得相應(yīng)的累積分布函數(shù)值； 53:將所述累積分布函數(shù)值分別代入多個copula函數(shù)中并通過極大似然方法獲得copula函數(shù)的參數(shù)；再根據(jù)所述參數(shù)分別確定每一個copula函數(shù)； 54:根據(jù)累積分布函數(shù)和累積分布函數(shù)值獲得經(jīng)驗copula函數(shù)值； 55:根據(jù)步驟S3中的每一個copula函數(shù)計算累積分布函數(shù)值對應(yīng)的copula函數(shù)值； 56:根據(jù)所述copula函數(shù)值和所述經(jīng)驗copula函數(shù)值獲得兩者之間的歐氏空間距離； 57:將所述歐氏空間距離最小所對應(yīng)的copula函數(shù)作為描述風(fēng)電場出力相關(guān)性的copula 函數(shù)； 58:根據(jù)步驟S7中選擇的copula函數(shù)計算多風(fēng)電場出力的聯(lián)合概率分布函數(shù)以及聯(lián)合概率密度分布函數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在步驟S3之前還包括copula函數(shù)選擇步驟 S30 :根據(jù)累積分布函數(shù)值選擇copula函數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S30具體為 5301:根據(jù)任意兩個風(fēng)電場累積分布函數(shù)值獲得頻數(shù)直方圖； 5302:根據(jù)頻數(shù)直方圖的形狀和相關(guān)系數(shù)選擇copula函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S302具體為 當(dāng)頻數(shù)直方圖具有對稱的尾部且尾部相關(guān)系數(shù)為O時,選擇二元正態(tài)Copula函數(shù)和Frank copula 函數(shù)； 當(dāng)頻數(shù)直方圖具有對稱的尾部且尾部相關(guān)系數(shù)不為O時，選擇t-Copula函數(shù)； 當(dāng)頻數(shù)直方圖的上尾高且下尾低時，選擇Gumbel Copula函數(shù)； 當(dāng)頻數(shù)直方圖的下尾高且上尾低時，選擇Clayton Copula函數(shù)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述聯(lián)合概率分布函數(shù)為FU1, X2,…，xN) =C (F1 (X1), F2(X2),…Fn (Xn));所述聯(lián)合概率密度分布函數(shù)為fix, .,xg) = c(F](X11FAx2I■ *·Fx(· V))Π/-( Fn(χν)為邊緣分布函數(shù)，fN(xN)為邊緣概率 η—I密度分布函數(shù)，C (F1 (X1), F2 (χ2),…Fn (χΝ))為 Copula 函數(shù)，c (F1 (X1)，F(xiàn)2 (X2)，…Fn(Xn))為Copula概率密度函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種構(gòu)建多個風(fēng)電場出力聯(lián)合概率分布函數(shù)的方法，該方法根據(jù)風(fēng)電場出力樣本計算M個風(fēng)電場出力的概率密度函數(shù)、累積分布函數(shù)和累積分布函數(shù)值；并通過極大似然方法獲得copula函數(shù)的參數(shù)；再根據(jù)參數(shù)確定每一個copula函數(shù)；根據(jù)累積分布函數(shù)和累積分布函數(shù)值獲得經(jīng)驗copula函數(shù)值；根據(jù)每一個copula函數(shù)計算累積分布函數(shù)值對應(yīng)的copula函數(shù)值；根據(jù)copula函數(shù)值和經(jīng)驗copula函數(shù)值獲得兩者之間的歐氏空間距離；確定歐氏距離最小所對應(yīng)的copula函數(shù)進行描述風(fēng)電場出力相關(guān)性；根據(jù)選擇的copula函數(shù)計算多風(fēng)電場出力的聯(lián)合概率分布函數(shù)以及聯(lián)合概率密度分布函數(shù)。
文檔編號G06F17/10GK102945223SQ201210475048
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者黎靜華, 文勁宇, 程時杰 申請人:華中科技大學(xué)