CN107863968B - 一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法 - Google Patents

一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，包括出力数据压缩和压缩的出力数据解压缩过程。㈠出力数据压缩过程为：⑴读取光伏发电出力数据，存入P；⑵建立一个队列Q；⑶i为奇数把P(i)加入队列Q；⑷ Q的全部元素并存入一维数组R；⑸把值‑(K+S)赋予这K个元素中的第1个元素；⑹保存队列R，即为压缩后的出力数据。㈡出力数据解压缩过程为：⑴读取压缩后的出力数据，存入一维数组B；⑵建立一个队列U；⑶对第i个元素B(i)进行判断：⑷建立一个队列V；⑸U(j)小于S则把U(j)加入队列V；⑹读取队列V的全部元素存入W；⑺把W(l)的值修改为估算值W E (l) ⑻保存数组W，即为解压缩后的出力数据。本发明提高了电站及电网运行效率、可靠性及经济性。

Description

一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法
技术领域
本发明涉及新能源发电运行与控制技术领域，特别涉及一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法。
背景技术
随着传统化石能源日渐枯竭，全球气候变化和环境污染问题日益严重，为了满足人类社会日益增长的能源需求，减轻环境负担，亟待开发清洁、低碳、可持续的绿色能源，同时实现电能替代，降低对化石能源的消耗。太阳能储量丰富，是理想的替代能源，可通过太阳能光伏发电的方式加以开发，具有不易受地域局限、转化效率高和有利于资源充分利用等优势，并能提高能源供应可靠性。
光伏电站由光伏阵列将太阳能转换为电能，并通过逆变器将光伏阵列的直流输出转化为工频交流输出。逆变器直接或通过变压器升压后通过站内汇集系统汇集，再通过主变升压后接入电网。
光伏电站的出力数据包括光伏逆变器、发电单元、汇集线、并网点等电气节点的发电有功功率数据。出力数据可以为光伏电站及电网调度运行提供参考，也是进行光伏发电系统状态评价的重要依据。通过对光伏电站出力数据的合理充分利用，可以提高光伏电站运行维护水平，提高电站及电网运行效率、可靠性及经济性，具有重要的社会及经济效益。
但目前电网中并网光伏电站数量较多，每座光伏电站中又包括大量逆变器和发电单元，随着时间推移会有大量数据产生，如不经数据压缩则存储和传输都较为困难。为了减小数据量，通常电站运行及调度部门仅收集光伏电站并网点及个别汇集线出力数据，限制了对数据的积累、分析及综合应用。因此，需要对光伏电站出力数据进行压缩与解压缩，在精度允许的前提下大幅减小数据量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，以利于光伏电站的出力数据的储存和传输，提高电站及电网运行效率、可靠性及经济性。
本发明的技术方案是：光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，具体步骤如下：
㈠对出力数据进行压缩
⑴连续读取一段时间间隔内光伏发电出力数据，存入一维数组P，共有N个元素，令N为偶数；
⑵建立一个队列Q；
⑶遍历P的全部元素，对第i个元素P(i)进行判断：若i为奇数，把P(i)加入队列Q；若i为偶数则根据式1计算P(i)的估算值P E (i)；
Figure 476829DEST_PATH_IMAGE001
（式1），
判断|P(i)-P E (i)|是否小于估算精度阈值T，若|P(i)-P E (i)|≤T执行步骤（4），否则把值P(i)+S加入队列Q，其中S为偏置常数，用于标记数据；
⑷ 读取队列Q的全部元素并存入一维数组R；
⑸ 遍历R的全部元素，若其中有连续K个元素(K ≥ 1)的值小于零出力阈值Z，则把值-(K+S)赋予这K个元素中的第1个元素，其余K-1个元素从R中删除；
⑹保存队列R，即为压缩后的出力数据。
㈡对压缩后的出力数据进行解压缩
⑴读取压缩后的出力数据，存入一维数组B；
⑵建立一个队列U；
⑶遍历B的全部元素，对第i个元素B(i)进行判断：若B(i)大于等于0，把B(i)加入队列U；若B(i)小于0则把- B(i)-S个0加入队列U；
⑷ 建立一个队列V；
⑸读取U的全部元素。对第j个元素U(j)进行判断：若U(j)大于等于S，把U(j)-S加入队列V；若U(j)小于S则把U(j)加入队列V，继续判断若第j+1个元素U(j+1)也小于S或不存在则再把S加入队列V；
⑹读取队列V的全部元素并存入一维数组W；
⑺ 遍历W的全部元素；对第l个元素W(l)进行判断：若W(l)等于S，则根据式2把W(l)的值修改为估算值W E (l)，若W(l)不等于S则不修改W(l)的值；
Figure 299291DEST_PATH_IMAGE002
（式2）；
⑻ 保存数组W，即为解压缩后的出力数据。
出力数据包括光伏逆变器、发电单元、汇集线、并网点和电气节点的发电有功功率数据。当进行数据压缩时，保存二分之一原始数据，对其余二分之一数据进行估计，若满足精度要求则不保存，不满足精度要求则标记后保存。光伏电站出力在无光和停运的一段时间均为零，故删除低于阈值的数据并对其位置和长度进行标记。
本发明光伏电站出力数据压缩与解压缩方法的有益效果在于可以根据设定的精度，利用光伏发电出力数据的电气特性进行数据压缩与解压缩，提高了电站及电网运行效率、可靠性及经济性。本发明可大幅减少出力数据量，便于储存和传输，并且不与通用数据压缩方法冲突，可以联合使用。
附图说明
图1为出力数据压缩过程的操作示意图；
图2为出力数据解压过程的操作示意图；
图3为本发明的出力估算原理示意图；
图4为实施实例出力原始数据与压缩后数据对比图；
图5为实施实例出力原始数据与压缩后数据局部对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，具体步骤如下：
㈠如图1所示，对出力数据进行压缩，以16个出力数据为例示意压缩操作步骤。虚线箭头表示对数据进行操作后数组或队列间元素的对应关系。
⑴连续读取一段时间间隔内光伏发电出力数据，存入一维数组P，共有N个元素，令N为偶数；
⑵建立一个队列Q；
⑶遍历P的全部元素，对第i个元素P(i)进行判断：若i为奇数，把P(i)加入队列Q；若i为偶数则根据式1计算P(i)的估算值P E (i)；
Figure 251811DEST_PATH_IMAGE003
（式1），
判断|P(i)-P E (i)|是否小于估算精度阈值T，若|P(i)-P E (i)|≤T执行步骤（4），否则把值P(i)+S加入队列Q，其中S为偏置常数，用于标记数据；
⑷ 读取队列Q的全部元素并存入一维数组R；
⑸ 遍历R的全部元素，若其中有连续K个元素(K ≥ 1)的值小于零出力阈值Z，则把值-(K+S)赋予这K个元素中的第1个元素，其余K-1个元素从R中删除；
⑹保存队列R，即为压缩后的出力数据。
㈡如图2所示，对压缩后的出力数据进行解压缩，以上面压缩的处理数据进行解压操作，虚线箭头表示对数据进行操作后数组或队列间元素的对应关系。
⑴读取压缩后的出力数据，存入一维数组B；
⑵建立一个队列U；
⑶遍历B的全部元素，对第i个元素B(i)进行判断：若B(i)大于等于0则把B(i)加入队列U；若B(i)小于0则把- B(i)-S个0加入队列U；
⑷ 建立一个队列V；
⑸读取U的全部元素。对第j个元素U(j)进行判断：若U(j)大于等于S则把U(j)-S加入队列V；若U(j)小于S则把U(j)加入队列V，继续判断若第j+1个元素U(j+1)也小于S或不存在则再把S加入队列V；
⑹读取队列V的全部元素并存入一维数组W；
⑺ 遍历W的全部元素；对第l个元素W(l)进行判断：若W(l)等于S，则根据式2把W(l)的值修改为估算值W E (l)，若W(l)不等于S则不修改W(l)的值；
Figure 388394DEST_PATH_IMAGE004
（式2）；
⑻ 保存数组W，即为解压缩后的出力数据。
由图1、图2可以看出，16个出力数据经过压缩后为8个数据，解压缩后又恢复为16个，其中估计值6个。
图3为参照本发明出力数据估算方法原理示意图。若要估算图中P E (i)的值，需要P(i-3)、P(i-1)、P(i+1)、P(i+3)四个非估算数据。以元素序号为横坐标，出力数据值为纵坐标绘制出力曲线。图中A点为P(i-3)和P(i-1)所在直线与直线x=i的交点，B点为P(i+3)和P(i+1)所在直线与直线x=i的交点，C点为线段AB的中点，D点为P(i-1)和P(i+1)所在直线与直线x=i的交点，P E (i)即为线段CD的中点。
给定某型1.5MW光伏逆变器单月出力数据，单位为kW，数据个数N为34862，采样时间间隔1分钟。估算精度阈值T为5kW，零出力阈值Z为3kW，偏置常数S为2000kW。经过本发明光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法压缩后出力数据减少为8648个，压缩率为24.81%。
图4为出力原始数据与压缩后数据的对比，可以看出，原始数据与压缩后数据曲线基本重合。图5为实施实例出力原始数据与压缩后出力数据局部放大如图，可以看出压缩后的数据与原始数据偏差在5kW以内。

Claims (5)

1.一种光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，具体步骤如下：
㈠对出力数据进行压缩
⑴连续读取一段时间间隔内光伏发电出力数据，存入一维数组P，共有N个元素，令N为偶数；
⑵建立一个队列Q；
⑶遍历P的全部元素，对第i个元素P(i)进行判断：若i为奇数把P(i)加入队列Q；若i为偶数则根据式1计算P(i)的估算值P E (i)；
Figure 386663DEST_PATH_IMAGE001
（式1），
判断|P(i)-P E (i)|是否小于估算精度阈值T，若|P(i)-P E (i)|≤T执行步骤（4），否则把值P(i)+S加入队列Q，其中S为偏置常数，用于标记数据；
⑷读取队列Q的全部元素并存入一维数组R；
⑸遍历R的全部元素，若其中有连续K个元素K≥ 1的值小于零出力阈值Z，则把值-(K+S)赋予这K个元素中的第1个元素，其余K-1个元素从R中删除；
⑹保存队列R，即为压缩后的出力数据；
㈡对压缩后的出力数据进行解压缩
⑴读取压缩后的出力数据，存入一维数组B；
⑵建立一个队列U；
⑶遍历B的全部元素，对第i个元素B(i)进行判断：若B(i)大于等于0则把B(i)加入队列U；若B(i)小于0则把- B(i)-S个0加入队列U；
⑷建立一个队列V；
⑸读取U的全部元素；
对第j个元素U(j)进行判断：若U(j)大于等于S，把U(j)-S加入队列V；若U(j)小于S则把U(j)加入队列V，继续判断若第j+1个元素U(j+1)也小于S或不存在则再把S加入队列V；
⑹读取队列V的全部元素并存入一维数组W；
⑺遍历W的全部元素；对第l个元素W(l)进行判断：若W(l)等于S，根据式2把W(l)的值修改为估算值W E (l)，若W(l)不等于S则不修改W(l)的值；
Figure 781872DEST_PATH_IMAGE002
（式2）；
⑻保存数组W，即为解压缩后的出力数据。
2.根据权利要求1的光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，其特征是：所述出力数据包括光伏逆变器、发电单元、汇集线、并网点和电气节点的发电有功功率数据。
3.根据权利要求1的光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，其特征是：当进行数据压缩时，保存二分之一原始数据，对其余二分之一数据进行估计，若满足精度要求则不保存，不满足精度要求则标记后保存。
4.根据权利要求1的光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，其特征是：所述光伏电站出力在无光和停运的一段时间均为零，故删除低于阈值的数据并对其位置和长度进行标记。
5.根据权利要求1的光伏电站出力数据压缩与解压缩的方法，其特征是：根据设定的精度，利用光伏发电出力数据的电气特性进行数据压缩与解压缩。
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