CN116070822B - 区域光伏电站的出力同时系数计算方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区域光伏电站的出力同时系数计算方法，包括获取待分析区域的电力系统和环境数据信息；计算待分析区域光伏电站容配比；分类光伏发电系统并计算逆变器的实际输出功率；计算光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值；计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数；计算光伏发电系统的光伏电站出力月度系数；计算区域光伏电站的各个月的出力同时系数。本发明还公开了一种实现所述区域光伏电站的出力同时系数计算方法的系统。本发明能够有效筛除当月由于天气变化较大带来的分析误差，在电力电量平衡中准确模拟区域月度光伏出力，而且本发明的可靠性高、精确性好且客观科学。

Description

区域光伏电站的出力同时系数计算方法及系统
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种区域光伏电站的出力同时系数计算方法及系统。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
目前，光伏发电系统已经广泛并入电网运行，所以对于光伏电站的设计就显得尤为重要。在光伏电站设计时，一般均需考虑项目所在地的光照资源差异，组件转换效率、倾斜角度，支架的行间距、运行方式，以及设备的选型和布置方式等，因此光伏组件的安装容量(组件的标称功率之和)经直流与逆变器损耗后与额定容量(即逆变器额定有功功率之和)存在差距。组件标称功率是在标准环境25℃、辐照度1000W/m2、光谱分布1.5的条件下测得的。而不同区域的辐照度差异较大，实际输出功率达不到理论值。如果按照1:1的容配比设计，光伏阵列输出功率经直流侧损耗和逆变器损耗，交流测输出功率一般小于额定容量，逆变器无法满功率运行，导致系统设备利用率低。因此，光伏电站选择合适的容配比至关重要。
在光伏系统安装容量和逆变器容量相等的情况下(即容配比为1)，由于客观存在的各种损耗，逆变器实际输出最大容量只有逆变器容量的α倍(α＜1)；即使在光照最好的时候，考虑组件表面灰尘污渍、线路损耗、逆变器转换效率等因素，理想状况下逆变器实际输出最大容量只有逆变器额定容量的90％左右，实际运行中我国光伏电站整体的系统效率在80％～85％之间(一般认为是82％)。
综合上述分析，光伏电站容配比为1的情况下，光伏方阵交流侧实际输出功率小于额定功率，造成光伏发电系统逆变器的设备容量不能够得到充分利用。因此，为保证光伏电站交流侧出力达到光伏系统的额定容量，可通过适当提高光伏电站的容配比来实现。选择合理的容配比，一是能够提高逆变器的设备利用效率；二是可以延长光伏电站在额定功率下的工作时间；三是能够降低光伏电站输出功率随辐照度波动引起的出力变化，使光伏电站发电功率曲线更为平滑，光伏电站的输出更加稳定；四是可以降低电网调峰的压力并提高光伏发电渗透率。
但在，电网计算和应用过程中，计算光伏出力同时率时有采用逆变器交流侧功率的方案，也有采用直流侧光伏组件容量的方案。但是，这类型方法均会在分析光伏出力系数时存在一定的偏差，从而影响到电力平衡分析和消纳能力计算。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、精确性好且客观科学的区域光伏电站的出力同时系数计算方法。
本发明的目的之二在于提供一种实现所述区域光伏电站的出力同时系数计算方法的系统。
本发明提供的这种区域光伏电站的出力同时系数计算方法，包括如下步骤：
S1.获取待分析区域的电力系统数据信息和环境数据信息；
S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比；
S3.根据步骤S2得到的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率；
S4.根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值；
S5.根据步骤S4得到的出力平均值，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数；
S6.根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数；
S7.根据步骤S6得到的光伏电站出力月度系数，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，完成区域光伏电站的出力同时系数的计算。
步骤S2所述的计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，具体包括如下步骤：
采用如下算式计算光伏电站容配比R：
式中PDC为光伏发电系统组件安装容量，用于表示光伏发电系统中的光伏组件的标称容量之和；PAC为光伏发电系统额定容量，用于表示光伏发电系统中安装的逆变器的额定有功功率之和。
步骤S3所述的对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率，具体包括如下步骤：
对光伏发电系统，按照光伏电站容配比进行分类：分为1～1.1、1.1～1.2、1.2～1.3、1.3～1.4、1.4～1.5、1.5～1.6和1.6～1.8；
采用如下算式计算逆变器直流测的实际输出功率PDC,inverter：
PDC,inverter＝α·PDC
式中α为直流侧光伏组件由于使用年限引起自身损耗后的转换效率；PDC为光伏发电系统组件安装容量；
采用如下算式计算逆变器交流测的实际输出功率PAC,inverter：
PAC,inverter＝β·PDC,inverter
式中β为逆变器转换效率。
步骤S4所述的根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值，具体包括如下步骤：
选取第j个月的每天12时～14时时段的数据进行分析，计算得到光伏发电系统在第j个月第d天的该时段的最大出力平均值Pj,d为其中Pj,d,h为第j月第d天12时～14时时间段中第h小时的光伏逆变器侧输出功率；
最终，得到第j个月每天光伏电站在给定时段的出力平均值数组P＝[Pj,1,Pj,2,…,Pj,d]。
步骤S5所述的根据步骤S4得到的出力平均值，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数，具体包括如下步骤：
根据步骤S4得到的出力平均值，考虑95％的置信区间，将数组内的元素从大到小进行排列，得到新的数组P'＝[P′j,1,P′j,2,…,P′j,m]；然后筛除前5％的数据，采用如下算式计算得到各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数kave,j：
式中Pj',3为按95％置信区间考虑后选取的第3个数据作为计算数据；PAC,i,N为第i个光伏电站逆变器额定容量；n为光伏电站的数量；
根据第j个月午间12时～14时的历史运行数据，把光伏电站出力数据从大到小排列，同样考虑95％的置信区间，筛除前5％的数据，得到新的数组P”＝[Pj”,1,Pj”,2,…,Pj','l]，l表示数组内元素的个数；然后，采用如下算式计算得到各个光伏发电系统在每天特定时段的实际月度系数kday,j：
式中P'为按95％置信区间考虑后选取的第6个数据作为计算数据。
j,6
步骤S6所述的根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数，具体包括如下步骤：
若当前场景是随着气温升高而用电负荷增加，则光伏电站出力月度系数kj为kj＝min(kave,j,kday,j)；
若当前场景是随着气温升高而用电负荷降低，则光伏电站出力月度系数kj为
步骤S7所述的根据步骤S6得到的光伏电站出力月度系数，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，具体包括如下步骤：
采用如下算式计算得到光伏电站第j月的出力同时率系数λj：
式中PAC.inverter,i,t为第i个光伏电站逆变器交流侧在t时间的输出功率，t∈(1,8760)。
本发明还公开了一种实现所述区域光伏电站的出力同时系数计算方法的系统，具体包括数据获取模块、容配比计算模块、输出功率计算模块、出力平均值计算模块、月度系数计算模块、出力系数计算模块和出力同时系数计算模块；数据获取模块、容配比计算模块、输出功率计算模块、出力平均值计算模块、月度系数计算模块、出力系数计算模块和出力同时系数计算模块依次串联；数据获取模块用于获取待分析区域的电力系统数据信息和环境数据信息，并将数据上传容配比计算模块；容配比计算模块用于根据接收到的数据，计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，并将数据上传输出功率计算模块；输出功率计算模块用于根据接收到的数据，对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率，并将数据上传出力平均值计算模块；出力平均值计算模块用于根据接收到的数据，根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值，并将数据上传月度系数计算模块；月度系数计算模块用于根据接收到的数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数，并将数据上传出力系数计算模块；出力系数计算模块用于根据接收到的数据，根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数，并将数据上传出力同时系数计算模块；出力同时系数计算模块用于根据接收到的数据，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，完成区域光伏电站的出力同时系数的计算。
本发明提供的这种区域光伏电站的出力同时系数计算方法及系统，能够有效筛除当月由于天气变化较大带来的分析误差，在电力电量平衡中准确模拟区域月度光伏出力，对评估电网消纳新能源能力及优化电网规划具有十分重要的工程实践意义，而且本发明的可靠性高、精确性好且客观科学。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
图2为本发明方法中在不同容配比情况下，单个光伏电站达到逆变器额定功率的时间的示意图。
图3为本发明方法中不同容配比情况下逆变器交流侧输出功率达到额定值的示意图。
图4为本发明方法实施例中的夏季某天的运行数据的出力特性曲线示意图。
图5为本发明方法实施例中的叠加出力后的曲线示意图。
图6为本发明方法实施例中的3个电站达到其逆变器额定有功功率的时长示意图。
图7为本发明方法实施例中的新容配比配置下3个光伏电站出力曲线示意图。
图8为本发明系统的功能模块示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明公开的这种区域光伏电站的出力同时系数计算方法，包括如下步骤：
S1.获取待分析区域的电力系统数据信息和环境数据信息；
S2.根据步骤S1获取的数据信息，计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比；具体包括如下步骤：
采用如下算式计算光伏电站容配比R：
式中PDC为光伏发电系统组件安装容量，用于表示光伏发电系统中的光伏组件的标称容量之和；PAC为光伏发电系统额定容量，用于表示光伏发电系统中安装的逆变器的额定有功功率之和；
光伏电站容配比是指光伏发电系统组件安装容量与光伏发电系统额定容量的比值；图2中PN表示单个光伏电站的逆变器额定有功功率，由图中可以看出，在不同容配比情况下，单个光伏电站达到逆变器额定功率的时间长短不同。对于容配比小于1的光伏电站，其逆变器交流侧最大输出功率小于其逆变器额定有功功率，并且输出功率最大值持续时间较短。对于容配比大于1但是逆变器交流侧最大输出功率为逆变器额定值的光伏电站，其维持最大输出功率的时间较短。而对于容配比较大并且最大输出功率大于逆变器交流侧额定有功功率的光伏电站，其维持逆变器交流侧额定有功功率出力的时间较长；
S3.根据步骤S2得到的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率；具体包括如下步骤：
对光伏发电系统，按照光伏电站容配比进行分类：分为1～1.1、1.1～1.2、1.2～1.3、1.3～1.4、1.4～1.5、1.5～1.6和1.6～1.8；
直流侧光伏组件由于使用年限引起自身损耗后的转换效率为α，根据实际光伏电站运行实测，第一年光伏组件自身损耗为2％左右，后面每年损耗约0.7％；考虑直流侧设备及逆变器损耗后逆变器交流侧输出功率效率系数为β(通常取值范围为组件安装容量的0.8～0.85，分析时一般取0.82)；
采用如下算式计算逆变器直流测的实际输出功率PDC,inverter：
PDC,inverter＝α·PDC
式中α为直流侧光伏组件由于使用年限引起自身损耗后的转换效率；PDC为光伏发电系统组件安装容量；
采用如下算式计算逆变器交流测的实际输出功率PAC,inverter：
PAC,inverter＝β·PDC,inverter
式中β为逆变器转换效率；
S4.根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值；具体包括如下步骤：
由于每天午间12时～14时光伏出力较大，因此选取第j个月每天该时段数据进行分析；选取第j个月的每天12时～14时时段的数据进行分析，计算得到光伏发电系统在第j个月第d天的该时段的最大出力平均值Pj,d为其中Pj,d,h为第j月第d天12时～14时时间段中第h小时的光伏逆变器侧输出功率；
最终，得到第j个月每天光伏电站在给定时段的出力平均值数组P＝[Pj,1,Pj,2,…,Pj,d]；
S5.根据步骤S4得到的出力平均值，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数；具体包括如下步骤：
根据步骤S4得到的出力平均值，考虑95％的置信区间，将数组内的元素从大到小进行排列，得到新的数组P'＝[P′j,1,P′j,2,…,P′j,m]；然后筛除前5％的数据，采用如下算式计算得到各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数kave,j：
式中Pj',3为按95％置信区间考虑后选取的第3个数据作为计算数据；PAC,i,N为第i个光伏电站逆变器额定容量；n为光伏电站的数量；
根据第j个月午间12时～14时的历史运行数据，把光伏电站出力数据从大到小排列，同样考虑95％的置信区间，筛除前5％的数据，得到新的数组P”＝[Pj”,1,Pj”,2,…,Pj','l]，l表示数组内元素的个数；然后，采用如下算式计算得到各个光伏发电系统在每天特定时段的实际月度系数kday,j：
式中P'为按95％置信区间考虑后选取的第6个数据作为计算数据；
j,6
S6.根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数；具体包括如下步骤：
若当前场景是随着气温升高而用电负荷增加，则光伏电站出力月度系数kj为kj＝min(kave,j,kday,j)；
若当前场景是随着气温升高而用电负荷降低，则光伏电站出力月度系数kj为
S7.根据步骤S6得到的光伏电站出力月度系数，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，完成区域光伏电站的出力同时系数的计算；具体包括如下步骤：
采用如下算式计算得到光伏电站第j月的出力同时率系数λj：
式中PAC.inverter,i,t为第i个光伏电站逆变器交流侧在t时间的输出功率，t∈(1,8760)；
由上式可以看出，当光伏电站容配比增加时，一方面可以增加光伏电站逆变器交流侧的输出功率，进而改变光伏电站PAC.inverter,i,t的值，从而影响的取值并改变光伏电站出力同时率系数λ。另一方面，光伏电站容配比增加也会改变数组P的取值，进而影响的kave,j和kday,j计算值，从而影响到光伏电站第j月的出力同时率系数λj；
根据上述步骤，在按照逆变器交流侧额定有功功率时考虑不同光伏电站之间同时率，不同容配比组合下的同时率存在差异性，尤其是高容配比对同时率由较大影响，如图3所示；由图3可以看出，在低容配比情况下，逆变器交流侧输出功率达到额定值的时间段为13时～14时。在高容配比情况下，逆变器交流侧输出功率达到额定值的时间段为11时～15时30分。
因此当所有光伏电站采用高容配比后，系统光伏出力达到逆变器交流侧额定有功功率的时间明显增加，进而增加不同光伏电站之间的出力同时率。
所以在考虑一定容配比情况下，考虑容配比的逆变器交流侧输出功率与逆变器额定容量的比值系数η如下式所示：
η＝R·α·β·λ
上式表示光伏电站最大出力不应大于逆变器交流侧输出功率的额定值。
以下结合一个实施例，对本发明方法进行进一步说明：
容配比(NB/T 10394-2020)是光伏系统的安装容量与额定容量之比。其中：安装容量指光伏发电系统中的光伏组件的标称容量之和(单位Wp)；额定容量指光伏发电系统中安装的逆变器的额定有功功率之和(单位W)。
某省级电网统计的102个集中式光伏项目，组件容量2506.28109MWp，逆变器容量2348.05MW，容配比1.0674。其中：
容配比<1的项目12个，逆变器容量250.01MW，组件容量236.3482MWp，容配比0.94533。
容配比1.0-1.1的项目63个，逆变器容量1367.617MW，组件容量1390.1407MWp，容配比1.0167。
容配比1.1-1.2的项目11个，逆变器容量306.1175MW，组件容量345.06658MWp，容配比1.127。
容配比>1.2的项目16个，逆变器容量424.248MW，组件容量534.7256MWp，容配比1.127。
现有光伏电站容配比接近1，由于光伏资源为IV类地区，光伏组件长时间输出功率达不到标称功率，导致逆变器长期不能满载运行，也就是说光伏电站长期达不到额定容量运行。直流侧光伏组件转化效率为α，按照该省光伏电站设备使用周期三分之一年限(6年)考虑转换效率损耗，α取值为0.95。逆变侧输出功率效率系数为β，分析时取0.82。
当单个光伏电站直流侧安装容量10MW，容配比为1时，组件容量10MWp，考虑各环节损耗后，通过逆变器在电网交流测的容量为0.77万千瓦，全省装机考虑0.85的同时率，则光伏出力/组件容量的系数为0.66；光伏系统不同容配比配置下相关系数如下表1所示：
表1光伏出力/组件容量的系数(未考虑月度系数)示意表
由上可知：
1.容配比为1时，光伏电站交流侧出力不能达到光伏系统的额定容量，仅为额定容量的78％。此时通过分析历史运行数据，以该省2021年6月运行数据为例进行分析，得到全省光伏电站0.85的同时率，光伏电站输出功率与逆变器容量比值为0.66。
2.容配比达到1.3左右时，光伏电站交流侧出力才达到光伏系统的额定容量，并削峰1.84％，此时通过分析历史运行数据，得到全省光伏电站0.85的同时率，光伏电站输出功率与逆变器容量比值为0.85。
3.考虑光伏系统主动超配，并少量弃光的情况下，光伏电站交流侧出力达到光伏系统的额定容量的时间将会延长，全省光伏电站输出功率与逆变器容量比值也会提升。
在该省级电网中，选取3个光伏电站，其容配比分别为0.91(光伏组件容量80MWp，逆变器容量88MW),1.0(光伏组件容量100MWp，逆变器容量100MW)和1.29(光伏组件容量93MWp，逆变器容量72MW)。选取夏季某天的运行数据，其出力特性曲线如图4所示。容配比为0.91和1.0的光伏电站其最大出力未达到其逆变器交流侧额定功率，容配比为1.29的光伏电站其最大出力达到了其逆变器交流侧额定功率。
三个场站出力叠加后，逆变器额定输出有功功率为260MW，叠加出力后的曲线如图5所示。由图5可知，此时三个光伏电站出力同时率未达到最大值，因此计算这3个光伏电站出力同时率时，其同时率较低。
假如容配比为0.91和1.0的光伏电站采用1.3的容配比，3个电站的出力曲线如图6所示，同时光伏电站出力不能大于其逆变器交流侧额定功率。由图6可以看出，3个电站达到其逆变器额定有功功率的时长增加。
基于图6，叠加3个光伏电站出力特性曲线，并且与按原容配比叠加的曲线对比，如图7所示。由图7可知，相比于原容配比情况，新容配比配置下3个光伏电站出力增加。以原容配比情况下3个光伏电站出力叠加最大值为参考，新容配比情况下，达到该参考值的持续时间明显增加，3个光伏电站出力同时率将增加。
根据算例计算分析，在原容配比情况下计算得到的月度修正系数为0.83，光伏电站出力同时率为0.77，因此考虑容配比的逆变器交流侧输出功率与逆变器额定容量的比值系数η为0.63；在新容配比情况下计算得到的月度修正系数为0.96，出力同时率为0.95，因此考虑容配比的逆变器交流侧输出功率与逆变器额定容量的比值系数η为0.95。
综上所述，在当前该省级电网光伏电站容配比1.06情况下考虑各光伏电站月度修正系数为0.95以及出力同时率为0.85时，逆变器交流侧输出功率与逆变器额定容量的比值系数取0.69是合理的，与实际运行数据比较吻合。但随着容配比提升(当前设计一般是1.3-1.4)，光伏电站交流侧出力及全省同时率都会提升，光伏出力/组件容量的系数可达0.85-0.95。
如图8所示为本发明系统的功能模块示意图：本发明公开的这种实现所述区域光伏电站的出力同时系数计算方法的系统，具体包括数据获取模块、容配比计算模块、输出功率计算模块、出力平均值计算模块、月度系数计算模块、出力系数计算模块和出力同时系数计算模块；数据获取模块、容配比计算模块、输出功率计算模块、出力平均值计算模块、月度系数计算模块、出力系数计算模块和出力同时系数计算模块依次串联；数据获取模块用于获取待分析区域的电力系统数据信息和环境数据信息，并将数据上传容配比计算模块；容配比计算模块用于根据接收到的数据，计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，并将数据上传输出功率计算模块；输出功率计算模块用于根据接收到的数据，对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率，并将数据上传出力平均值计算模块；出力平均值计算模块用于根据接收到的数据，根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值，并将数据上传月度系数计算模块；月度系数计算模块用于根据接收到的数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数，并将数据上传出力系数计算模块；出力系数计算模块用于根据接收到的数据，根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数，并将数据上传出力同时系数计算模块；出力同时系数计算模块用于根据接收到的数据，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，完成区域光伏电站的出力同时系数的计算。
本专利考虑不同容配比下各光伏电站之间的同时率取值，同时考虑不同月份的月度系数对光伏电站之间同时率的影响。通过分析午间光伏出力较大时段历史运行数据，分别从月度日最大出力平均值和全年最高月度日最大出力平均值进行分析得到光伏电站出力的月度系数，在考虑电网运行与数据置信区间的前提下，选取两者最小值。采用本发明方法可以有效筛除当月由于天气变化较大带来的分析误差，在电力电量平衡中准确模拟区域月度光伏出力，对评估电网消纳新能源能力及优化电网规划具有十分重要的工程实践意义。

Claims (3)

1.一种区域光伏电站的出力同时系数计算方法，包括如下步骤：
S1. 获取待分析区域的电力系统数据信息和环境数据信息；
S2. 根据步骤S1获取的电力系统数据信息，计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比；
S3. 根据步骤S2得到的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率；具体包括如下步骤：
对光伏发电系统，按照光伏电站容配比进行分类：分为1~1.1、1.1~1.2、1.2~1.3、1.3~1.4、1.4~1.5、1.5~1.6和1.6~1.8；
采用如下算式计算逆变器直流侧的实际输出功率：/>式中/>为直流侧光伏组件由于使用年限引起自身损耗后的转换效率；/>为光伏发电系统组件安装容量；
采用如下算式计算逆变器交流侧的实际输出功率：/>式中为逆变器转换效率；
S4. 根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值；具体包括如下步骤：
选取第j个月的每天12时~14时时段的数据进行分析，计算得到光伏发电系统在第j个月第d天的该时段的最大出力平均值为/>其中/>为第j月第d天12时~14时时间段中第h小时的光伏逆变器侧输出功率；
最终，得到第j个月每天光伏电站在给定时段的出力平均值数组；
S5. 根据步骤S4得到的出力平均值数组，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数；具体包括如下步骤：
根据步骤S4得到的出力平均值数组，将数组内的元素从大到小进行排列，考虑95%的置信区间，得到新的数组；然后筛除前5%的数据，采用如下算式计算得到各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数/>：/>式中/>为按95%置信区间考虑后选取的第3个数据作为计算数据；/>为第i个光伏电站逆变器额定容量；n为光伏电站的数量；
根据第j个月午间12时~14时的历史运行数据，把光伏电站出力数据从大到小排列，同样考虑95%的置信区间，筛除前5%的数据，得到新的数组，l表示数组内元素的个数；然后，采用如下算式计算得到各个光伏发电系统在每天特定时段的实际月度系数/>：/>式中/>为按95%置信区间考虑后选取的第6个数据作为计算数据；
S6. 根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数；具体包括如下步骤：
若当前场景是随着气温升高而用电负荷增加，则光伏电站出力月度系数为；
若当前场景是随着气温升高而用电负荷降低，则光伏电站出力月度系数为，/>；
S7. 根据步骤S6得到的光伏电站出力月度系数，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，完成区域光伏电站的出力同时系数的计算；具体包括如下步骤：
采用如下算式计算得到光伏电站第j月的出力同时系数：式中/>为第i个光伏电站逆变器交流侧在t时间的输出功率，/>。
2.根据权利要求1所述的区域光伏电站的出力同时系数计算方法，其特征在于步骤S2所述的计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，具体包括如下步骤：
采用如下算式计算光伏电站容配比R：式中/>为光伏发电系统组件安装容量，用于表示光伏发电系统中的光伏组件的标称容量之和；/>为光伏发电系统额定容量，用于表示光伏发电系统中安装的逆变器的额定有功功率之和。
3.一种实现权利要求1或2所述的区域光伏电站的出力同时系数计算方法的系统，其特征在于具体包括数据获取模块、容配比计算模块、输出功率计算模块、出力平均值计算模块、月度系数计算模块、出力系数计算模块和出力同时系数计算模块；数据获取模块、容配比计算模块、输出功率计算模块、出力平均值计算模块、月度系数计算模块、出力系数计算模块和出力同时系数计算模块依次串联；数据获取模块用于获取待分析区域的电力系统数据信息和环境数据信息，并将电力系统数据信息上传容配比计算模块，将环境数据信息上传出力系数计算模块；容配比计算模块用于根据接收到的电力系统数据信息数据，计算待分析区域的各个光伏发电系统的光伏电站容配比，并将光伏电站容配比数据上传输出功率计算模块；输出功率计算模块用于根据接收到的光伏电站容配比数据，对光伏发电系统进行分类，并计算光伏发电系统的逆变器的实际输出功率，并将实际输出功率数据上传出力平均值计算模块；出力平均值计算模块用于根据接收到的实际输出功率数据，根据历史数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的出力平均值，并将出力平均值数据上传月度系数计算模块；月度系数计算模块用于根据接收到的出力平均值数据，计算各个光伏发电系统在每天特定时段的平均值月度系数和实际月度系数，并将平均值月度系数和实际月度系数数据上传出力系数计算模块；出力系数计算模块用于根据接收到的平均值月度系数和实际月度系数数据，根据获取的环境数据信息，计算得到各个光伏发电系统的光伏电站出力月度系数，并将光伏电站出力月度系数数据上传出力同时系数计算模块；出力同时系数计算模块用于根据接收到的光伏电站出力月度系数数据，计算得到最终的区域光伏电站的各个月的出力同时系数，完成区域光伏电站的出力同时系数的计算。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104392389A (zh) * 2014-11-13 2015-03-04 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种评估光伏发电补偿峰荷裕度的方法
CN106156455A (zh) * 2015-03-26 2016-11-23 中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司 一种基于全时段模拟积分的光伏发电系统发电量计算方法
CN106203734A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司 一种光伏电站容量超配系数计算方法
WO2017161785A1 (zh) * 2016-03-23 2017-09-28 严利容 基于储能运行状态的光伏功率稳定输出控制方法
JP2019176603A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 北陸電力株式会社 太陽光発電出力の推定方法
JP2020028195A (ja) * 2018-08-13 2020-02-20 一般財団法人電力中央研究所 太陽光発電システム分布推定装置、太陽光発電システム分布推定方法、太陽光発電システム分布推定プログラム及び太陽光発電出力予測装置
CN111525615A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 贵州电网有限责任公司 一种基于保证率的山地光伏电站出力特性评估方法及系统
WO2021098352A1 (zh) * 2019-11-22 2021-05-27 国网福建省电力有限公司 一种考虑电动汽车充电站选址定容的主动配电网规划模型的建立方法
CN113991711A (zh) * 2021-11-16 2022-01-28 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种光伏电站储能系统容量配置方法
CN114188986A (zh) * 2021-11-16 2022-03-15 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种区域光伏最大消纳电量计算方法
CN115001038A (zh) * 2022-06-09 2022-09-02 三峡大学 一种基于随机规划的风光柴储容量配比优化方法
CN115207914A (zh) * 2022-08-03 2022-10-18 国网湖南省电力有限公司 用于电网系统的新能源出力同时率计算方法
CN115456440A (zh) * 2022-09-22 2022-12-09 华北电力大学 分布式光伏电站发电特性的评估方法、装置及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109934423B (zh) * 2019-04-25 2020-04-21 山东大学 基于并网逆变器运行数据的光伏电站功率预测方法及系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104392389A (zh) * 2014-11-13 2015-03-04 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种评估光伏发电补偿峰荷裕度的方法
CN106156455A (zh) * 2015-03-26 2016-11-23 中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司 一种基于全时段模拟积分的光伏发电系统发电量计算方法
WO2017161785A1 (zh) * 2016-03-23 2017-09-28 严利容 基于储能运行状态的光伏功率稳定输出控制方法
CN106203734A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司 一种光伏电站容量超配系数计算方法
JP2019176603A (ja) * 2018-03-28 2019-10-10 北陸電力株式会社 太陽光発電出力の推定方法
JP2020028195A (ja) * 2018-08-13 2020-02-20 一般財団法人電力中央研究所 太陽光発電システム分布推定装置、太陽光発電システム分布推定方法、太陽光発電システム分布推定プログラム及び太陽光発電出力予測装置
WO2021098352A1 (zh) * 2019-11-22 2021-05-27 国网福建省电力有限公司 一种考虑电动汽车充电站选址定容的主动配电网规划模型的建立方法
CN111525615A (zh) * 2020-04-30 2020-08-11 贵州电网有限责任公司 一种基于保证率的山地光伏电站出力特性评估方法及系统
CN113991711A (zh) * 2021-11-16 2022-01-28 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种光伏电站储能系统容量配置方法
CN114188986A (zh) * 2021-11-16 2022-03-15 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 一种区域光伏最大消纳电量计算方法
CN115001038A (zh) * 2022-06-09 2022-09-02 三峡大学 一种基于随机规划的风光柴储容量配比优化方法
CN115207914A (zh) * 2022-08-03 2022-10-18 国网湖南省电力有限公司 用于电网系统的新能源出力同时率计算方法
CN115456440A (zh) * 2022-09-22 2022-12-09 华北电力大学 分布式光伏电站发电特性的评估方法、装置及系统

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
区域光伏发电出力特性分析研究;吕清泉等;发电技术;20220630;第43卷(第3期);第413-420页 *
我国太阳能发电开发及消纳相关问题研究;胡泊等;中国电力;20130105(第01期);第1-6页 *
湖北省典型地区风电和光伏电站出力特性分析;侯婷婷等;湖北电力;20160131;第40卷(第1期);第24-30页 *
配电网分布式风电与电池储能的协调优化配置;欧阳森等;华南理工大学学报(自然科学版);20170415(第04期);第30-36, 43页 *
青海光伏与风力发电出力特性研究;田旭等;西北水电;20190228(第2期);第1-6页 *

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