基于波动特性的新能源出力时间序列建模方法研究

随着新能源并网容量增长,新能源发电对电力系统调度运行的影响日益显著。新能源长时间尺度出力建模是准确把握新能源出力特性、分析评估其波动性对电力系统影响的基础,对新能源中长期调度计划制定、新能源装机容量优化具有十分重要的意义。本文在研究国内外风电/光伏发电出力波动特性、出力时间序列建模方法、新能源接纳能力评估方法的基础上,提出了考虑波动过程特性的风电出力时间序列建模方法,提出了一种基于净空模型的光伏发电出力时间序列建模方法,研究了考虑新能源出力随机性的中长期时序生产模拟仿真方法,为大规模新能源的调度运行提供了技术支撑。主要研究内容有：(1)提出了以波动过程来描述风的随机性和波动性的新方法。分析了风电波动过程的基本原理,采用高斯函数对风电波动轮廓进行拟合,定量描述波动变化趋势；采用可视化的自组织映射(Self-Organizing Map,SOM)聚类算法,对风电波动类别进行辨识,并对各类风电波动的时间分布特性进行了数据挖掘与统计分析。(2)基于风电波动过程特性提出了一种风电出力时间序列建模新方法,应用统计分析和序贯随机抽样方法来模拟风电出力的时间序列。通过对比分析本文提出的方法与其他方法,验证了本文所提方法的有效性和先进性。(3)提出了一种光伏发电出力时间序列建模方法,建立了光伏出力基于净空模型的确定性和基于天气特征的不确定性分解模型,分析了各天气过程下光伏出力特性,在此基础上进行参数统计与抽样来模拟光伏出力时间序列,通过检验模拟出力的特性,验证了该方法的有效性。(4)以北方某省级电网为例,建立了该省中长期时序生产模拟仿真模型,利用蒙特卡洛方法多次模拟计算得到了新能源限电率和限电量的期望值,并基于备用容量、负荷、风资源水平等指标对计算结果进行了灵敏度分析。