CN104037803B - 区域风电场群时序电量的统计与分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种区域风电场群时序电量的统计与分析方法，其特点是，包括以区域风电场群实测风电功率数据为基础，确定时序电量曲线，在此基础上，结合数学中相关系数这一统计量对所得到的时序电量曲线进行分析，从而得到区域风电场群风电电量的时序特征，为调度部门制定发电计划提供依据。
Description
技术领域
本发明属于风力发电联网运行技术领域，是一种区域风电场群时序电量的统计与分析方法。
背景技术
近年来，随着风电联网装机容量的快速增长，风电电源出力的随机波动特性对电网安全经济运行的影响已不容忽视。大规模风电联网运行将削弱电网调度对发电功率的控制能力，在难以准确把握风电功率波动不利影响的情况下，为确保电网安全运行，可能会高估风电功率波动带来的风险而限制风电的接入规模，在一定程度上阻碍了风电的规模化开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对我国大规模风电运行时存在的严重的弃风现象，提出一种区域风电场群时序电量的统计与分析方法，该方法以区域风电场群发电功率与限电功率的实测数据为基础，得到风电发电量与限电量的时序曲线，通过计算曲线之间的相关性，得出风电发电量与限电量的时序特征，从而提高电网对风电的接纳能力，为调度部门制定发电计划提供依据。
解决其技术问题采用的技术方案是：一种区域风电场群时序电量的统计与分析方法，其特征是，通过对区域风电场实测的历史数据的分析，绘制出时序电量曲线，最终得到时序特征，给调度部门制定发电计划提供依据，包括以下内容：
1)时序电量曲线的确定
根据风电场给出的数据采样时间尺度一定的实测功率数据，，计算出该时间尺度下风电发电量与限电量，计算公式如下：
W＝P×ΔT (1)
其中：P为风电有功功率,ΔT为数据的采样时间，W为对应的电量，
假定调度日内共24个调度时段，每时段为1h，首先将采集数据时间尺度m，单位为min的风电功率{Pl}(l＝1,2,3...525600/m)，按照公式(1)转换为对应的电量
{Wl}(l＝1,2,3...525600/m)，在此基础上，进一步计算出全年中任意1h内的总电量
{Wk’}(k＝1,2,3...，8760)，计算公式为:
其中：表示1h内采样数据的个数，
定义调度日内各时段全年总电量的对比图为时序电量曲线图，因此，为得到该曲线需要计算出调度日内任意时段全年的总电量，以g时段为例，g＝1,2...24,第g时段全年的总电量Dg为：
基于公式(3)得到区域风电场群的年时序电量曲线,类似的同样可以得到各季度的时序电量曲线，
2)风电时序电量曲线相关性的计算
为准确的制定发电计划，减少弃风量，运用数学中相关系数对公式(3)得到区域风电场群的时序电量曲线进行分析，以各季度各时段总电量与该年各时段的总电量分析，相关系数r的计算公式如下：
其中：Dg’表示季度的时序电量曲线，分别表示年与季度时序出力的平均值，当0≤|r|≤0.2时表示两曲线极弱相关，当0.2＜|r|≤0.4时表示弱相关，当0.4＜|r|≤0.6时表示中等程度相关，当0.6＜|r|≤0.8时表示强相关，当0.8＜|r|≤1表示极强相关，通过确定风电时序电量曲线以及对其相关性分析，得到区域风电场群的时序特征。
本发明的区域风电场群时序电量的统计与分析方法，通过确定风电时序电量曲线以及对其相关性分析，即可得到区域风电场群的时序特征，从而提高电网对风电的接纳能力，为调度部门制定发电计划提供依据。
附图说明
图1:我国东北地区某省2013年全省风电原始出力曲线示意图；
图2:我国东北地区某省2013年全省风电时序发电量曲线示意图；
图3:我国东北地区某省2013年各季度风电时序发电量曲线示意图；
图4:我国东北地区某省2013年全省风电时序限电量曲线示意图；
图5:我国东北地区某省2013年各季度风电时序限电量曲线示意图。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对本发明的区域风电场群时序电量的统计与分析方法作进一步描述。
本发明的区域风电场群时序电量的统计与分析方法，通过对区域风电场实测数据的分析，绘制出时序电量曲线，最终得到时序特征，给调度部门提供依据，包括以下内容：
1)时序电量曲线的确定
根据风电场给出的数据采样时间尺度一定的实测功率数据，，计算出该时间尺度下风电发电量与限电量，计算公式如下：
W＝P×ΔT (1)
其中：P为风电有功功率,ΔT为数据的采样时间，W为对应的电量，
假定调度日内共24个调度时段，每时段为1h，首先将采集数据时间尺度m，单位为min的风电功率{Pl}(l＝1,2,3...525600/m)，按照公式(1)转换为对应的电量
{Wl}(l＝1,2,3...525600/m)，在此基础上，进一步计算出全年中任意1h内的总电量
{Wk’}(k＝1,2,3...，8760)，计算公式为:
其中：表示1h内采样数据的个数，
定义调度日内各时段全年总电量的对比图为时序电量曲线图，因此，为得到该曲线需要计算出调度日内任意时段全年的总电量，以g时段为例，g＝1,2...24,第g时段全年的总电量Dg为：
基于公式(3)得到区域风电场群的年时序电量曲线,类似的可以到各季度的时序电量曲线，
2)风电时序电量曲线相关性的计算
为准确的制定发电计划，减少弃风量，运用数学中相关系数对公式(3)得到区域风电场群的时序电量曲线进行分析，以各季度各时段总电量与该年各时段的总电量分析，相关系数r的计算公式如下：
其中：Dg’表示季度的时序电量曲线，分别表示年与季度时序出力的平均值，当0≤|r|≤0.2时表示两曲线极弱相关，当0.2＜|r|≤0.4时表示弱相关，当0.4＜|r|≤0.6时表示中等程度相关，当0.6＜|r|≤0.8时表示强相关，当0.8＜|r|≤1表示极强相关，通过确定风电时序电量曲线以及对其相关性分析，得到区域风电场群的时序特征。
具体实施例：
1.算例条件
本算例以我国东北地区某省实测风电运行数据对该省风电发电量、限电量时序特性进行量化分析。数据取自该省全省风电功率数据，2013年装机容量4910.11MW，数据采样时间尺度为15min，数据长度为2011.01.01-2013.12.31。
不失一般性，将调度日划分为24个时段，每时段1h。对2011.01.01-2013.12.31各季度，全年的发电量与限电量的时序曲线进行对比分析，具体分析了该省2013年全年的实测运行数据，图1给出了2013年该省全省风电功率的原始出力曲线。
2.算例计算
a)风电发电量与限电量的时序曲线的绘制
通过运用公式(1)(2)(3)，对所给的2013年全省的实测数据进行计算，得到了2013年全省各季节和全年的风电发电量与限电量的时序曲线，如图2—图5所示。
b)风电时序出力曲线相关性的计算
通过运用公式(4)的计算，得到了不同季度与该年发电量和限电量时序出力曲线之间的相关系数。如表1和表2所示。
表1某省2011年至2013年全年与各季度发电量相关系数对比
从表1中可以看出，2012、2013年全年各时段的出力曲线与同年第4季度最为相似，相关系数分别达到0.9321、0.8871；但从三年整体对比来看，各年度发电量与同年第2季度发电量的相关性较强。
表2某省2011年至2013年全年与各季度限风电量相关系数对比
从表2中可以看出，2013年该省全年各时段的限风电量走势图与第1季度尤其相近，相关系数达到了0.9713。从2011年至2013年三年的数据来看，全年各时段的限风电量走势图与第4季度高度相似，第1季度次之。
3.时序特征总结
通过上面的分析，可以得出以下结论给调度部门提供依据：
(1)我国东北地区某省2011-2013年风电发电量数据分析表明，该省全年风电各时段的发电量曲线与同年第2季度曲线相关性较大，这可为调度部门对风电功率的预测提供参考；
(2)我国东北地区某省2011-2013年风电限风电量数据分析表明，该省全年风电各时段的限风曲线的走势图与该年的第4季度高度相似，与第1季度也很接近，这为调度部门采取限风措施提供时段特征参考。
由此可以看出运用本发明所提出的区域风电场电量的统计与分析方法去分析任意区域风电场群的历史风电功率数据可以得到其时序特性，从而制定有效的应对措施。
本发明实施例中的计算条件、图例、表等仅用于对本发明作进一步的说明，并非穷举，并不构成对权利要求保护范围的限定，本领域技术人员根据本发明实施例获得的启示，不经过创造性劳动就能够想到其它实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。
Claims (1)
1.一种区域风电场群时序电量的统计与分析方法，其特征是，通过对区域风电场实测功率数据的分析，绘制出时序电量曲线，最终得到发电量与限电量的时序特征，给调度部门提供依据，包括以下内容：
1)时序电量曲线的确定
根据风电场给出的数据采样时间尺度一定的实测功率数据，计算出该时间尺度下风电发电量与限电量，计算公式如下：
W＝P×ΔT (1)
其中：P为风电有功功率,ΔT为数据的采样时间，W为对应的电量，
假定调度日内共24个调度时段，每时段为1h，首先将采集数据时间尺度m，单位为min的风电功率{Pl}(l＝1,2,3...525600/m)，按照公式(1)转换为对应的电量
{Wl}(l＝1,2,3...525600/m)，在此基础上，进一步计算出全年中任意1h内的总电量
{Wk’}(k＝1,2,3...，8760)，计算公式为:
其中：表示1h内采样数据的个数，
定义调度日内各时段全年总电量的对比图为时序电量曲线图，因此，为得到该曲线需要计算出调度日内任意时段全年的总电量，以g时段为例，g＝1,2...24,第g时段全年的总电量Dg为：
基于公式(3)得到区域风电场群的年时序电量曲线,
2)风电时序电量曲线相关性的计算
为准确的制定发电计划，减少弃风量，运用数学中相关系数对公式(3)得到区域风电场群的时序电量曲线进行分析，以各季度各时段总电量与该年各时段的总电量分析，相关系数r的计算公式如下：
其中：Dg’表示季度的时序出力曲线，分别表示年与季度时序出力的平均值，当0≤|r|≤0.2时表示两曲线极弱相关，当0.2＜|r|≤0.4时表示弱相关，当0.4＜|r|≤0.6时表示中等程度相关，当0.6＜|r|≤0.8时表示强相关，当0.8＜|r|≤1表示极强相关，通过确定风电时序电量曲线以及对其相关性分析，得到发电量与限电量时序特征。
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