CN116995643A - 电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法 - Google Patents

电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法 Download PDF

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梁彦杰
杨潇
邹其
李秋文
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陈晓兵
吴问足
程兰芬
周保荣
朱继松
禤培正
唐翀
苏祥瑞
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Abstract

本发明公开了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；根据历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；根据分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；根据待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。

Description

电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法
技术领域
本发明涉及电力辅助服务技术领域，特别涉及一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
背景技术
高比例新能源逐渐接入电网，但是风电和光伏发电的出力具有波动性和间歇性，当新能源低于预期而发电时，如果电力系统新能源机组出力预测误差的备用容量配置不合理，可能会造成系统电力不平衡等问题，当新能源高于预期而发电时，可能会造成“弃风弃光”等问题。因此，为了应对系统新能源机组出力预测误差，针对其配置预测误差备用容量是十分必要的。
发明内容
本发明实施例提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，以至少解决相关技术中电力系统新能源机组出力预测误差的备用容量配置不合理，可能会造成系统电力不平衡的技术问题。
根据本发明实施例的一方面，提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，包括：
获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；
根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；
根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；
根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；
根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。
可选地，所述预处理包括：基于工作日、周六、周日和节假日，将所述历史数据分类为不同类型的典型日数据集合；所述历史数据包括系统新能源机组出力预测值和系统新能源机组出力实际值。
可选地，所述系统新能源机组出力预测误差率的表达式为：
其中，为调度间隔t的系统新能源机组出力预测误差；为调度间隔t的系统新能源机组出力预测值；Renewablest为调度间隔t的系统新能源机组出力实际值；Ratet为调度间隔t的系统新能源机组出力预测误差率。
可选地，对所述散点图进行分位数回归拟合包括：对所述散点图的上限进行99％分位的回归拟合，对所述散点图的下限1％分位的回归拟合。
可选地，所述分位数回归曲线的表达式为：
其中，为同一小时T的正误差率分位数回归曲线数学表达式，包含：二次项系数一次项系数/>和常数项系数/>Rate+为正误差率分位数回归曲线上任一点的纵坐标，表征系统新能源机组出力预测正误差率；/>为同一小时T的负误差率分位数回归曲线数学表达式，包含：二次项系数/>一次项系数/>和常数项系数/>Rate-为负误差率分位数回归曲线上任一点的纵坐标，表征系统新能源机组出力预测负误差率；Renewablesforecast为曲线上任一点的横坐标，表征系统新能源机组出力预测值。
可选地，所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差的计算方式包括：
其中，为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测正误差；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测负误差；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值。
可选地，所述预设调度间隔为15分钟。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置装置，包括：
获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；
根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；
根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；
根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；
根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置系统，所述电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行使，使得所述一个或多个处理器实现上述任一项所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例中，获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。为了应对系统新能源机组出力预测误差，针对其配置预测误差备用容量是十分必要的，而备用容量的配置数量需要参考预测误差而定。因此，本发明基于历史数据的分位数回归来准确计算未来时段的系统新能源机组出力预测误差，这有利于合理配置备用容量，备用容量的配置数量需要参考预测误差而定，因此准确计算未来时段的系统新能源机组出力预测误差有利于合理配置备用容量，从而在保证电力系统安全稳定运行的同时，提高备用容量配置的经济性。此外，这也有利于助力电力系统在未来更进一步的低碳化转型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的分位数回归拟合示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明实施例，提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1是根据本发明实施例的一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法的流程图，其中，系统为电力系统，如图1所示，电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法包括如下步骤：
步骤S1、获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；
步骤S2、根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；
步骤S3、根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；
步骤S4、根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；
步骤S5、根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。
上述实施例基于历史数据的分位数回归来准确计算未来时段的系统新能源机组出力预测误差，进而基于计算所得的预测误差来指导预测误差备用容量的配置，因此可以提高电力系统运行的安全性和稳定性以及备用容量配置的经济性。
作为一种可选的实施例，步骤S1中，所述预处理包括：基于工作日、周六、周日和节假日，将所述历史数据分类为不同类型的典型日数据集合；所述历史数据包括系统新能源机组出力预测值和系统新能源机组出力实际值。未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值的调度间隔的所在小时与历史数据的所在小时相同。
作为一种可选的实施例，步骤S1中，预设调度间隔为15分钟。
具体的，获取30个同类型典型日(如30个连续的工作日或30个连续的周日)的同一小时的历史数据，其中每小时包含4个15分钟调度间隔，共计120个数据样本。
作为一种可选的实施例，步骤S2中，根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率，计算方式为：
其中，为调度间隔t的系统新能源机组出力预测误差；为调度间隔t的系统新能源机组出力预测值；Renewablest为调度间隔t的系统新能源机组出力实际值；Ratet为调度间隔t的系统新能源机组出力预测误差率。
作为一种可选的实施例，图2是根据本发明实施例的分位数回归拟合示意图，如图2所示，步骤S3中，散点图的每个散点的横坐标为纵坐标为Ratet。对散点图进行分位数回归拟合包括：对所述散点图的上限进行99％分位的回归拟合，对所述散点图的下限1％分位的回归拟合，即图2中两条绿色曲线即为分位数回归曲线。
拟合得到的分位数回归曲线的表达式为：
其中，为同一小时T的正误差率分位数回归曲线数学表达式，包含：二次项系数一次项系数/>和常数项系数/>Rate+为正误差率分位数回归曲线上任一点的纵坐标，表征系统新能源机组出力预测正误差率；/>为同一小时T的负误差率分位数回归曲线数学表达式，包含：二次项系数/>一次项系数/>和常数项系数/>Rate-为负误差率分位数回归曲线上任一点的纵坐标，表征系统新能源机组出力预测负误差率；Renewablesforecast为曲线上任一点的横坐标，表征系统新能源机组出力预测值。
作为一种可选的实施例，步骤S4中，所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差的计算方式包括：
其中，为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测正误差；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测负误差；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值。
作为一种可选的实施例，步骤S4中，系统新能源机组出力预测误差备用容量的表达式为：
其中，为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差正备用容量；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差负备用容量。
实施例2
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置装置，电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置装置应用上述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置装方法，该装置包括：
获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；
根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；
根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；
根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；
根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。
实施例3
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置系统，所述电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行使，使得所述一个或多个处理器实现上述任一项所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
实施例4
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本发明所提供的实施例能够计算出系统新能源机组出力预测误差和系统新能源机组出力预测误差备用容量，从而在保证电力系统安全稳定运行的同时，提高备用容量配置的经济性。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM,Read-0nlyMemory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，包括：
获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；
根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；
根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；
根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；
根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。
2.根据权利要求1所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，所述预处理包括：基于工作日、周六、周日和节假日，将所述历史数据分类为不同类型的典型日数据集合；所述历史数据包括系统新能源机组出力预测值和系统新能源机组出力实际值。
3.根据权利要求1所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，所述系统新能源机组出力预测误差率的表达式为：
其中，为调度间隔t的系统新能源机组出力预测误差；为调度间隔t的系统新能源机组出力预测值；Renewablest为调度间隔t的系统新能源机组出力实际值；Ratet为调度间隔t的系统新能源机组出力预测误差率。
4.根据权利要求1所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，对所述散点图进行分位数回归拟合包括：对所述散点图的上限进行99％分位的回归拟合，对所述散点图的下限1％分位的回归拟合。
5.根据权利要求1所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，所述分位数回归曲线的表达式为：
其中，为同一小时T的正误差率分位数回归曲线数学表达式，包含：二次项系数/>一次项系数/>和常数项系数/>Rate+为正误差率分位数回归曲线上任一点的纵坐标，表征系统新能源机组出力预测正误差率；/>为同一小时T的负误差率分位数回归曲线数学表达式，包含：二次项系数/>一次项系数/>和常数项系数/>Rate-为负误差率分位数回归曲线上任一点的纵坐标，表征系统新能源机组出力预测负误差率；Renewablesforecast为曲线上任一点的横坐标，表征系统新能源机组出力预测值。
6.根据权利要求1所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差的计算方式包括：
其中，为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测正误差；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测负误差；为待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值。
7.根据权利要求1所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法，其特征在于，所述预设调度间隔为15分钟。
8.一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置装置，其特征在于，包括：
获取预设调度间隔的系统新能源机组出力的历史数据和未来某一待计算的调度间隔的系统新能源机组出力预测值，并进行预处理；
根据预处理后的历史数据计算同一小时内每个调度间隔的系统新能源机组出力预测误差率；
根据所述历史数据和系统新能源机组出力预测误差率绘制散点图，并对所述散点图进行分位数回归拟合，得到分位数回归曲线；
根据所述分位数回归曲线和未来某一待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测值，计算待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差；
根据所述待计算调度间隔的系统新能源机组出力预测误差确定系统新能源机组出力预测误差备用容量。
9.一种电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置系统，其特征在于，所述电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置系统包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行使，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的电力系统新能源出力预测误差计算及备用容量配置方法。
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