CN113991638B - 一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法 - Google Patents

Abstract

一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，是根据区域内已知的新能源功率、已知新能源发电机组的装机容量、同区域目标新能源发电机组的装机容量、全市场新能源发电机组总发电功率，获取的市场公开信息去预测未知的在不同地点的目标新能源发电机组各时段的发电功率，为对电力现货市场的有效分析提供所必需的未知新能源发电机组在各时段的发电功率，所述的新能源发电机组是指风力发电机组和太阳能发电机组。本发明在实际应用中具有方法简捷、可信度高的特点,为电力现货市场仿真工作提供了支持，有效解决了缺少其他未知的新能源场站在各时段的发电功率信息问题。

Description

一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法

技术领域

本发明涉及一种新能源场站发电功率的预测方法。特别是涉及一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法。

背景技术

在电力行业市场化中，电力现货市场体系建设进入快速发展期的背景下，有效的市场状况分析对于市场成员在市场竞争中占据优势的影响重大。然而对于单一市场成员来讲，其仅能够获取部分市场公开信息。具体来讲，在新能源场站发电功率方面，市场成员仅能获得本企业运营的新能源场站的发电功率，以及通过市场信息发布系统获得全市场新能源总发电功率，而无法获得其他市场成员所运营的在不同地点的新能源场站的发电功率。要想实现对电力现货市场的准确分析，需要预测出其他市场成员所运营的新能源场站在各时段的发电功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种为对电力现货市场的有效分析提供所必需的未知新能源场站在各时段发电功率的针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，是根据区域内已知的新能源功率、已知新能源发电机组的装机容量、同区域目标新能源发电机组的装机容量、全市场新能源发电机组总发电功率，获取的市场公开信息去预测未知的在不同地点的目标新能源发电机组各时段的发电功率，为对电力现货市场的有效分析提供所必需的未知新能源发电机组在各时段的发电功率，所述的新能源发电机组是指风力发电机组和太阳能发电机组，具体是采用如下步骤预测目标新能源发电机组的发电功率：

1)读取目标新能源发电机组发电功率预测所需的已知信息；

2)构建目标新能源发电机组发电功率初步预测模型，并初步预测目标新能源发电机组的发电功率；

3)判断初步预测的发电功率是否满足给出的总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤4)；

4)对初步预测的发电功率进行总量误差修正，得到修正后的发电功率；

5)判断修正后的发电功率是否满足给出的区域边界条件，若满足则输出修正后的结果，反之则执行步骤6)；

6)对修正后的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的发电功率；

7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回步骤5)，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果。

本发明的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，根据区域内已知的新能源功率、已知新能源的装机容量、同区域未知新能源的装机容量、全市场新能源总发电功率这些可获取的市场公开信息去预测未知的在不同地点的新能源场站各时段的发电功率，从而为对电力现货市场的有效分析提供了所必需的未知新能源场站在各时段的发电功率方法。本发明在实际应用中具有方法简捷、可信度高的特点,为电力现货市场仿真工作提供了支持，有效解决了缺少其他未知的新能源场站在各时段的发电功率信息问题。

附图说明

图1是本发明一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法做出详细说明。

本发明的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，是根据区域内已知的新能源功率、已知新能源发电机组的装机容量、同区域目标新能源发电机组的装机容量、全市场新能源发电机组总发电功率，获取的市场公开信息去预测未知的在不同地点的目标新能源发电机组各时段的发电功率，为对电力现货市场的有效分析提供所必需的未知新能源发电机组在各时段的发电功率，所述的新能源发电机组是指风力发电机组和太阳能发电机组。如图1所示，是采用如下步骤预测目标新能源发电机组的发电功率：

1)读取目标新能源发电机组发电功率预测所需的已知信息；

2)构建目标新能源发电机组发电功率初步预测模型，并初步预测目标新能源发电机组的发电功率；

3)判断初步预测的发电功率是否满足给出的总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤4)；

4)对初步预测的发电功率进行总量误差修正，得到修正后的发电功率；

5)判断修正后的发电功率是否满足给出的区域边界条件，若满足则输出修正后的结果，反之则执行步骤6)；

6)对修正后的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的发电功率；

7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回步骤5)，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果。

本发明中所述未知的风力发电机组发电功率预测方法具体包括：

S1)读取目标风力发电机组预测所需已知信息，包括：t时段全市场风力发电总发电功率W_t、区域i内已知风力发电机组j在t时段的发电功率W_i,j,t、区域i风力发电机组装机总容量C_i、区域i内已知风力发电机组j的装机容量C_i,j；

S2)构建目标风力发电机组发电功率初步预测模型如下，并初步预测在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率：

其中：W_i,t表示在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率，W_i,j,t表示在区域i已知风力发电机组j在t时段的发电功率，C_i表示区域i内风力发电机组装机总容量，C_i,j表示区域i内已知风力发电机组j的装机容量；

S3)判断初步预测在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率W_i,t是否满足给出的总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤S4)；所述总量边界条件如下：

W_t＝∑_iW_i,t+∑_i∑_j W_i,j,t (2)

其中：W_t表示t时段全市场风力发电总发电功率，∑_i W_i,t表示所有区域t时段目标风力发电机组发电功率预测之和，∑_i∑_j W_i,j,t表示所有区域在t时段已知风力发电机组j发电功率之和。

S4)对初步预测在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率W_i,t进行总量误差修正，得到修正后的目标风力发电机组的发电功率；所述的总量误差修正公式如下：

E_t＝W_t-(∑_iW_i,t+∑_i∑_j W_i,j,t) (4)

其中：W′_i,t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率；E_t表示t时段全市场风力发电的发电功率初步预测值的总量误差；表示区域i内的总量误差修正系数。

S5)判断修正后的目标风力发电机组的发电功率是否满足给出的区域边界条件，若满足则输出结果，反之则执行步骤S6)；所述区域边界条件如下：

0≤W′_i,t≤(C_i-∑_j C_i,j) (6)

其中：W′_i,t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率，C_i-∑_j C_i,j表示目标风力发电机组装机容量。

S6)采用如下公式对修正后的目标风力发电机组的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的目标风力发电机组的发电功率：

E′_t＝∑_gW′_g,t-(C_g-∑_g C_g,j)+∑_lW′_l,t (9)

其中：E′_t表示t时段区域间需分摊的误差总和；g表示满足经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率W′_i,t大于该目标风力发电机组装机容量这一条件的机组所在的区域；l表示满足经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率W′_i,t小于零这一条件的机组所在的区域；m表示经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率W′_i,t满足公式(6)的机组所在区域；W′_g,t表示区域g的目标风力发电机组在t时段的发电功率，C_g表示区域g的风力发电机组装机容量总和，C_g,j表示区域g内的已知风力发电机组j的装机容量；W′_l,t表示区域l的目标风力发电机组在t时段的发电功率；表示区域m的区域误差修正系数，C_m表示区域m的风力发电机组装机容量总和，C_m,j表示区域m的已知风力发电机组j的装机容量；

S7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回S5，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果。

其中，设定循环次数的目的是防止极端情况下出现震荡误差的现象。循环次数根据经验设定，达到循环次数时，其区域误差已满足精度要求，因此可以直接输出预测结果。

本发明所述未知的太阳能发电机组发电功率预测方法具体包括：

B1)读取目标太阳能发电场站预测所需已知信息，包括：t时段全市场太阳能发电场站总发电功率P_t、区域i内已知太阳能发电机组j在t时段的发电功率P_i,j,t、区域i太阳能发电机组装机总容量c_i、区域i内已知的机组j的装机容量c_i,j；

B2)构建目标太阳能发电机组发电功率初步预测模型，并初步预测在区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率：

其中：P_i,t表示区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率，P_i,j,t表示区域i内已知太阳能发电机组j在t时段的发电功率，c_i表示区域i内太阳能发电机组装机总容量，c_i,j表示区域i内已知太阳能发电机组j的装机容量；

B3)判断初步预测在区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率P_i,t是否满足总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤B4)；所述总量边界条件如下：

P_t＝∑_iP_i,t+∑_i∑_j P_i,j,t (12)

其中：P_t表示t时段全市场太阳能发电总发电功率，∑_iP_i,t表示所有区域t时段目标太阳能发电机组发电功率预测之和，∑_i∑_j P_i,j,t表示所有区域在t时段已知太阳能发电机组j发电功率之和。

B4)对初步预测在区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率P_i,t进行总量误差修正，得到修正后的目标太阳能发电机组的发电功率；所述的总量误差修正公式如下：

P′_i,t＝e_tΨ_i+P_i,t (13)

e_t＝P_t-(∑_iP_i,t+∑_i∑_j P_i,j,t) (14)

其中：P′_i,t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率；e_t表示t时段全市场太阳能发电功率初步预测值的总量误差；Ψ_i表示区域i内的总量误差修正系数。

B5)判断修正后的目标太阳能发电机组的发电功率，若满足则输出结果，反之则执行步骤B6)；所述区域边界条件如下：

0≤P′_i,t≤(c_i-∑_j c_i,j) (16)

其中：P′_i,t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率，c_i-∑_j c_i,j表示目标太阳能发电机组装机容量。

B6)采用如下公式对修正后的目标太阳能发电机组的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的目标太阳能发电机组的发电功率：

P″_i,t＝e′_tΨ_M+P′_i,t (18)

e′_t＝∑_GW′_G,t-(c_G-∑_G c_G,j)+∑_LP′_L,t (19)

其中：e′_t表示t时段区域间需分摊的误差总和；G表示满足经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率P′_i,t大于该目标太阳能发电机组装机容量这一条件的机组所在的区域；L表示满足经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率W′_i,t小于零这一条件的机组所在的区域；M表示经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率P′_i,t满足公式(16)的机组所在区域；P′_G,t表示区域G的目标太阳能发电机组在t时段的发电功率，c_G表示区域G的太阳能发电机组装机容量总和，c_G,j表示区域G内的已知太阳能发电机组j的装机容量；P′_L,t表示区域L的目标太阳能发电机组在t时段的发电功率；Ψ_M表示区域M的区域误差修正系数，c_M表示区域M的太阳能发电机组装机容量总和，c_M,j表示区域M的已知太阳能发电机组j的装机容量；

B7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回B5，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果。

其中，设定循环次数的目的是防止极端情况下出现震荡误差的现象。循环次数根据经验设定，达到循环次数时，其区域误差已满足精度要求，因此可以直接输出预测结果。

下面给出具体实例：

鉴于风力发电与太阳能发电的未知机组发电功率的预测方法、流程相同，本实施例仅展现未知的风力发电机组发电功率的预测过程，对太阳能发电部分不再赘述，

S1：读取目标风力发电机组发电功率预测所需的已知信息，如表1、表2。

表1.市场公开信息

表2.已知机组发电功率与全市场发电功率

S2：构建目标风力发电机组功率初步预测模型，并初步预测目标风力发电机组的发电功率，得到初步预测结果如表3。

表3初步预测结果

S3：判断初步预测的发电功率是否满足给出的总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行S4,本实施例中初步预测的发电功率不满足总量边界条件，执行S4。

S4：对初步预测的发电功率进行总量误差修正，得到修正后的发电功率如表4。

表4总量误差修正结果

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/>

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S5：判断修正后的发电功率是否满足给出的区域边界条件，若满足则输出修正后的结果，反之则执行S6。本实施例判断出不满足区域边界条件，执行S6。

S6：对修正后的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的发电功率如表5

(区域误差共循环修正4次，为精简篇幅，中间循环结果不再展示，表5结果为最终所得结果。

表5区域误差修正结果

/>

/>

S7：判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回S5，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果。本实施例从S5到S7经过四次循环后最终在S5判断出满足给出的区域边界条件后输出结果。

Claims (5)

1.一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，其特征在于，是根据区域内已知的新能源功率、已知新能源发电机组的装机容量、同区域目标新能源发电机组的装机容量、全市场新能源发电机组总发电功率，获取的市场公开信息去预测未知的在不同地点的目标新能源发电机组各时段的发电功率，为对电力现货市场的有效分析提供所必需的未知新能源发电机组在各时段的发电功率，所述的新能源发电机组是指风力发电机组和太阳能发电机组，具体是采用如下步骤预测目标新能源发电机组的发电功率：

1)读取目标新能源发电机组发电功率预测所需的已知信息；

2)构建目标新能源发电机组发电功率初步预测模型，并初步预测目标新能源发电机组的发电功率；

3)判断初步预测的发电功率是否满足给出的总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤4)；

4)对初步预测的发电功率进行总量误差修正，得到修正后的发电功率；

5)判断修正后的发电功率是否满足给出的区域边界条件，若满足则输出修正后的结果，反之则执行步骤6)；

6)对修正后的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的发电功率；

7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回步骤5)，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果；其中：

S)对未知的风力发电机组发电功率预测方法具体包括：

S1)读取目标风力发电机组预测所需已知信息，包括：t时段全市场风力发电总发电功率W_t、区域i内已知风力发电机组j在t时段的发电功率W_i，j，t、区域i风力发电机组装机总容量C_i、区域i内已知风力发电机组j的装机容量C_i，j；

S2)构建目标风力发电机组发电功率初步预测模型如下，并初步预测在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率：

其中：W_i，t表示在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率，W_i，j，t表示在区域i已知风力发电机组j在t时段的发电功率，C_i表示区域i内风力发电机组装机总容量，C_i，j表示区域i内已知风力发电机组j的装机容量；

S3)判断初步预测在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率W_i，t是否满足给出的总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤S4)；

S4)对初步预测在区域i内t时段目标风力发电机组发电功率W_i，t进行总量误差修正，得到修正后的目标风力发电机组的发电功率；所述的总量误差修正公式如下：

E_t＝W_t-(∑_iW_i，t+∑_i∑_jW_i，j，t) (4)

其中：W′_i，t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率；E_t表示t时段全市场风力发电的发电功率初步预测值的总量误差；表示区域i内的总量误差修正系数；

S5)判断修正后的目标风力发电机组的发电功率是否满足给出的区域边界条件，若满足则输出结果，反之则执行步骤S6)；

S6)采用如下公式对修正后的目标风力发电机组的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的目标风力发电机组的发电功率：

E′_t＝∑_gW′_g，t-(C_g-∑_gC_g，j)+∑_lW_l，t (9)

其中：E′_t表示t时段区域间需分摊的误差总和；g表示满足经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率W′_i，t大于该目标风力发电机组装机容量这一条件的机组所在的区域；l表示满足经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率W′_i，t小于零这一条件的机组所在的区域；m表示经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率W′_i，t满足公式(6)的机组所在区域；W′_g，t表示区域g的目标风力发电机组在t时段的发电功率，C_g表示区域g的风力发电机组装机容量总和，C_g，j表示区域g内的已知风力发电机组j的装机容量；W′_l，t表示区域l的目标风力发电机组在t时段的发电功率；表示区域m的区域误差修正系数，Cm表示区域m的风力发电机组装机容量总和，C_m，j表示区域m的已知风力发电机组j的装机容量；

S7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回S5，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果；

B)对未知的太阳能发电机组发电功率预测方法具体包括：

B1)读取目标太阳能发电场站预测所需已知信息，包括：t时段全市场太阳能发电场站总发电功率P_t、区域i内已知太阳能发电机组j在t时段的发电功率P_i，j，t、区域i太阳能发电机组装机总容量c_i、区域i内已知的机组j的装机容量c_i，j；

B2)构建目标太阳能发电机组发电功率初步预测模型，并初步预测在区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率：

其中：P_i，t表示区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率，P_i，j，t表示区域i内已知太阳能发电机组j在t时段的发电功率，c_i表示区域i内太阳能发电机组装机总容量，c_i，j表示区域i内已知太阳能发电机组j的装机容量；

B3)判断初步预测在区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率P_i，t是否满足总量边界条件，若满足则输出预测结果，反之则执行步骤B4)；

B4)对初步预测在区域i内t时段目标太阳能发电机组发电功率P_i，t进行总量误差修正，得到修正后的目标太阳能发电机组的发电功率；所述的总量误差修正公式如下：

P′_i，t＝e_tΨ_i+P_i，t (13)

e_t＝P_t-(∑_iP_i，t+∑_i∑_jP_i，j，t) (14)

其中：P′_i，t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率；e_t表示t时段全市场太阳能发电功率初步预测值的总量误差；Ψ_i表示区域i内的总量误差修正系数；

B5)判断修正后的目标太阳能发电机组的发电功率是否满足区域边界条件，若满足则输出结果，反之则执行步骤B6)；

B6)采用如下公式对修正后的目标太阳能发电机组的发电功率进行区域误差修正和误差分摊，得到修正后的目标太阳能发电机组的发电功率：

P″_i，t＝e′_tΨ_M+P′_i，t (18)

e′_t＝∑_GW′_G，t-(c_G-∑_G c_G，j)+∑_LP′_L，t (19)

其中：e′_t表示t时段区域间需分摊的误差总和；G表示满足经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率P′_i，t大于该目标太阳能发电机组装机容量这一条件的机组所在的区域；L表示满足经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率W′_i，t小于零这一条件的机组所在的区域；M表示经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率P′_i，t满足公式(16)的机组所在区域；P′_G，t表示区域G的目标太阳能发电机组在t时段的发电功率，c_G表示区域G的太阳能发电机组装机容量总和，c_G，j表示区域G内的已知太阳能发电机组j的装机容量；P′_L，t表示区域L的目标太阳能发电机组在t时段的发电功率；Ψ_M表示区域M的区域误差修正系数，c_M表示区域M的太阳能发电机组装机容量总和，c_M，j表示区域M的已知太阳能发电机组j的装机容量；

B7)判断是否达到设定的循环次数，若未达到设定的循环次数则返回B5，若达到循环次数则输出区域误差修正和误差分摊后的结果。

2.根据权利要求1所述的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，其特征在于，第S3)步所述的总量边界条件如下：

W_t＝∑_iW_i，t+∑_i∑_jW_i，j，t (2)

其中：W_t表示t时段全市场风力发电总发电功率，∑_iW_i，t表示所有区域t时段目标风力发电机组发电功率预测之和，∑_i∑_jW_i，j，t表示所有区域在t时段已知风力发电机组j发电功率之和。

3.根据权利要求1所述的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，其特征在于，第S5)步所述的区域边界条件如下：

0≤W_i，t≤(C_i-∑_jC_i，j) (6)

其中：W′_i，t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标风力发电机组发电功率，C_i-∑_jC_i，j表示目标风力发电机组装机容量。

4.根据权利要求1所述的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，其特征在于，第B3)步所述的总量边界条件如下：

P_t＝∑_iP_i，t+∑_i∑_jP_i，j，t (12)

其中：P_t表示t时段全市场太阳能发电总发电功率，∑_iP_i，t表示所有区域t时段目标太阳能发电机组发电功率预测之和，∑_i∑_jP_i，j，t表示所有区域在t时段已知太阳能发电机组j发电功率之和。

5.根据权利要求1所述的一种针对不同地点的新能源场站发电功率的预测方法，其特征在于，第B5)步所述的区域边界条件如下：

0≤P′_i，t≤(c_i-∑_jc_i，j) (16)

其中：P′_i，t表示区域i内t时段经过总量误差修正的目标太阳能发电机组发电功率，c_i-∑_jc_i，j表示目标太阳能发电机组装机容量。