一種計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可再生能源發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極 限獲取方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在可再生能源快速發(fā)展的大背景下，風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的比重逐漸加大。依 據(jù)"十二五"規(guī)劃，2015年風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量將達(dá)到I X l〇\W，2020年將達(dá)到2X l〇\W。然 而，隨著風(fēng)電接入電網(wǎng)的容量日益增加，系統(tǒng)本身的調(diào)峰能力、電網(wǎng)輸送空間和安全裕度成 為制約電網(wǎng)消納風(fēng)電的因素；另一方面，風(fēng)速及風(fēng)電系統(tǒng)的隨機(jī)波動(dòng)特性給系統(tǒng)的運(yùn)行帶 來(lái)沖擊和影響，并且風(fēng)電的接入增加了系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓、頻率和支路潮流的隨機(jī)波動(dòng)性。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)外研究風(fēng)電穿透功率極限的方法主要分為校驗(yàn)類和優(yōu)化類方法。校驗(yàn)類 方法通常先假設(shè)所研究風(fēng)電場(chǎng)可容納的機(jī)組容量的最大值，然后進(jìn)行仿真分析。這類方法 不能充分考慮系統(tǒng)的各種運(yùn)行方式及風(fēng)電出力的隨機(jī)性、不穩(wěn)定性等外界因素，因此只有 在計(jì)算較小且較理想的狀態(tài)下，這類方法才會(huì)凸顯優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)化類方法的關(guān)鍵在于把風(fēng)電穿 透功率極限的計(jì)算歸結(jié)為各種約束條件下的風(fēng)電功率最大化。當(dāng)系統(tǒng)在所要求的約束條件 下達(dá)到穩(wěn)定后，再優(yōu)化穩(wěn)定后的結(jié)果至系統(tǒng)所能達(dá)到的最大裝機(jī)容量。但兩者均采取了人 為近似假設(shè)，即風(fēng)速服從Weibull分布，求解模型沒(méi)有充分反映出風(fēng)電出力隨機(jī)性強(qiáng)的特 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，在基于風(fēng)電場(chǎng)穿透功率極限概念的基礎(chǔ)上，從隨機(jī)過(guò)程的 角度分析出風(fēng)速隨機(jī)波動(dòng)特性，提出了風(fēng)速隨機(jī)波動(dòng)特性修正的風(fēng)電場(chǎng)穿透功率極限優(yōu)化 方法。該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電出力隨機(jī)性的客觀描繪，提高風(fēng)電并網(wǎng)容量規(guī)劃方案的靈活性 和可靠性。
[0005] 本發(fā)明的上述目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)，從屬權(quán)利要求以另選或有 利的方式發(fā)展獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征。
[0006] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲取方 法，采用隨機(jī)微分方程模擬風(fēng)速及其動(dòng)態(tài)波動(dòng)特性，通過(guò)求取風(fēng)速變化量概率密度在時(shí)域 上的波動(dòng)特性，建立符合真實(shí)風(fēng)速變化規(guī)律的風(fēng)速模型，然后，以風(fēng)速波動(dòng)特性為基礎(chǔ)建立 風(fēng)電穿透功率極限計(jì)算模型，求解該風(fēng)電穿透功率極限計(jì)算模型可得到系統(tǒng)的最大穿透功 率極限。
[0007] 在一些是實(shí)施例中，前述方法通過(guò)下述步驟具體實(shí)現(xiàn)：
[0008] 步驟A :建立風(fēng)速的波動(dòng)特性模型；
[0009] 步驟B :生成滿足風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)速序列；
[0010] 步驟C :建立風(fēng)電穿透功率極限計(jì)算模型，求解得到系統(tǒng)的最大穿透功率極限。
[0011] 本發(fā)明提出的一種計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲取方法，將真實(shí)風(fēng)速 的波動(dòng)特性引入風(fēng)電穿透功率極限的計(jì)算中，反映出了風(fēng)電出力隨機(jī)波動(dòng)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了傳 統(tǒng)優(yōu)化類風(fēng)電功率極限獲取方法向隨機(jī)性和不確定性領(lǐng)域的延伸，從隨機(jī)波動(dòng)過(guò)程的角度 出發(fā)，是一種面向不確定信息的確定性分析方法。同時(shí)，本發(fā)明客觀地對(duì)風(fēng)電出力的隨機(jī)波 動(dòng)性進(jìn)行了深入分析，提高了風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃方案的靈活性和適應(yīng)性。本發(fā)明提出的一種計(jì)及 風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲取方法可以廣泛應(yīng)用于含風(fēng)電電力系統(tǒng)的仿真分析， 具有良好的工程應(yīng)用前景。
[0012] 應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這 樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開(kāi)的發(fā)明主題的一部分。另外，所要求保 護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開(kāi)的發(fā)明主題的一部分。
[0013] 結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本發(fā)明教導(dǎo)的前述和其他方面、實(shí) 施例和特征。本發(fā)明的其他附加方面例如示例性實(shí)施方式的特征和/或有益效果將在下面 的描述中顯見(jiàn)，或通過(guò)根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的【具體實(shí)施方式】的實(shí)踐中得知。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 附圖不意在按比例繪制。在附圖中，在各個(gè)圖中示出的每個(gè)相同或近似相同的組 成部分可以用相同的標(biāo)號(hào)表示。為了清晰起見(jiàn)，在每個(gè)圖中，并非每個(gè)組成部分均被標(biāo)記。 現(xiàn)在，將通過(guò)例子并參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的各個(gè)方面的實(shí)施例，其中：
[0015] 圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲 取方法的流程圖。
[0016] 圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的風(fēng)速增量分布的示例性示意圖。
[0017] 圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的風(fēng)速擬合威布爾分布示例性示意圖。
[0018] 圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的生成風(fēng)速序列M和M'示例性示意圖。
[0019] 圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的典型風(fēng)速變化趨勢(shì)風(fēng)速序列Mx示例性示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說(shuō)明如下。
[0021] 在本公開(kāi)中參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的各方面，附圖中示出了許多說(shuō)明的實(shí)施例。 本公開(kāi)的實(shí)施例不必定意在包括本發(fā)明的所有方面。應(yīng)當(dāng)理解，上面介紹的多種構(gòu)思和實(shí) 施例，以及下面更加詳細(xì)地描述的那些構(gòu)思和實(shí)施方式可以以很多方式中任意一種來(lái)實(shí) 施，這是應(yīng)為本發(fā)明所公開(kāi)的構(gòu)思和實(shí)施例并不限于任何實(shí)施方式。另外，本發(fā)明公開(kāi)的一 些方面可以單獨(dú)使用，或者與本發(fā)明公開(kāi)的其他方面的任何適當(dāng)組合來(lái)使用。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出一種計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲取方 法，采用隨機(jī)微分方程模擬風(fēng)速及其動(dòng)態(tài)波動(dòng)特性，通過(guò)求取風(fēng)速變化量概率密度在時(shí)域 上的波動(dòng)特性，建立符合真實(shí)風(fēng)速變化規(guī)律的風(fēng)速模型。接著，以風(fēng)速波動(dòng)特性為基礎(chǔ)建立 風(fēng)電穿透功率極限計(jì)算模型，求解系統(tǒng)的最大穿透功率極限。
[0023] 下面將結(jié)合圖1-圖5所示，在以下內(nèi)容中對(duì)前述方法的實(shí)施加以更加詳細(xì)的描 述。
[0024] 在一些實(shí)施例中，結(jié)合圖1所示，一種計(jì)及風(fēng)速波動(dòng)特性的風(fēng)電穿透功率極限獲 取方法包括以下步驟：
[0025] 步驟A :建立風(fēng)速的波動(dòng)特性模型
[0026] 風(fēng)速的變化看作是一個(gè)馬爾科夫過(guò)程。
[0027] 本例中，采用隨機(jī)微分方程生成風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速模型描述如下：如果概率密度函數(shù) f(x)是在其定義域（l，u)中非負(fù)、連續(xù)且方差有限，X的數(shù)學(xué)期望E(X) = μ，則隨機(jī)微分 方程：
[0028]
[0029] 其中Xt為風(fēng)速幅值，Θ彡〇, v(Xt)表示布朗運(yùn)動(dòng)，是定義在（l，u)上的非負(fù)函數(shù)：
[0030]
[0031] 其中f(x)表示風(fēng)速幅值的概率分布函數(shù)（f(y)和f(x)是一致的，都是一個(gè)被積 函數(shù)）；
[0032] 為研究風(fēng)速變化的規(guī)律，本例子中用上述針對(duì)風(fēng)速幅值的模擬方法來(lái)模擬風(fēng)速的 變化量。設(shè)X tSt時(shí)刻風(fēng)速幅值，風(fēng)速的變化量為Z = xt+At_xt。由于風(fēng)速的變化被看作一 個(gè)擴(kuò)散過(guò)程，具有獨(dú)立增量，所以風(fēng)速變化量z的變化也是一個(gè)擴(kuò)散過(guò)程，如圖2所示，圖2 示例性的給出了一組風(fēng)速變化量的數(shù)據(jù)。
[0033]