[发明专利]基于双向渐进的地面太阳辐射净空模型构建方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发配电技术领域，具体涉及一种基于双向渐进的地面太阳辐射净空模型构建方法。

背景技术

光伏发电具有波动性和间歇性大规模光伏电站并网运行会影响电力系统的安全稳定经济运行。对光伏电站的输出功率进行预测有助于电网调度部门统筹安排常规电源和光伏发电的协调配合，适时及时地调整调度计划，合理安排电网运行方式；一方面有效地减轻光伏接入对电网的不利影响，提高电力系统运行的安全性和稳定性，另一方面降低电力系统的旋转备用容量和运行成本以充分利用太阳能资源，获得更大的经济效益和社会效益。因此，需要一种好的光伏发电功率预测方法对光伏系统发电功率进行预测。

目前光伏功率预测从预测方法上可以分为统计方法和物理方法。统计方法是对历史数据进行统计分析，找出其内在规律并用于预测。物理方法需对光伏电站所在地进行物理建模，将平均温度、最高气温、最低气温、日类型等气象预测数据作为输入，采用物理方程进行预测。实际应用中是将两者结合起来。从预测方式上可分为直接预测和间接预测。直接预测方式是直接对光伏电站的输出功率进行预测。间接预测方式首先对地表辐照强度进行预测，然后根据光伏电站出力模型得到光伏电站的输出功率，从时间尺度上可以分为超短期功率预测和短期功率预测。超短期功率预测的时间尺度为30分钟至6小时，短期功率预测的时间尺度一般为1至2天。

常规的光伏电站功率预测是利用光伏电站的历史有功功率、太阳辐照度等数据源建立预测模型，进而预测未来出力，此类方法在一定程度上可以实现光伏电站的短期功率预测，但是没有考虑光伏电站在具体时刻的理论最大出力。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种基于双向渐进的地面太阳辐射净空模型构建方法，将太阳辐照度的净空模型与光伏电站出力特性获得的光伏电站净空模型进行结合，以计算光伏电站在具体时刻的理论最大出力。

为实现上述目的，本发明提供一种基于双向渐进的地面太阳辐射净空模型构建方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

(1).计算日出日落时间；

(2).对光伏电站历史辐照强度进行筛选，得到合理的辐照强度时间序列；

(3).根据辐照强度时间序列，从全天辐射强度变化角度，进行日辐照强度数据拟合：

(4).逐时刻辐照强度数据拟合，从不同天数同一时刻辐射强度变化的角度，进行逐时刻辐照强度数据拟合；

(5).重复步骤3和4，直到满足收敛条件为止，形成净空模型。

本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤1中，根据经验公式计算给定经纬度处每日的日出和日落时间：

R＝24×(180+z×15-α-K)/360    (1)

D＝24×(1+(z×15-α)/180)-R    (2)

其中：R为日出时间，D为日落时间，z为时区，α为经度，β为维度，t为日期序列数，K＝cos^-1(-tan(-23.4×cos(360×(t+9)/365))×tanβ)。

本发明提供的第二优选技术方案中，在所述步骤2中，对光伏电站历史辐照强度进行筛选的条件包括：大于1200的数据点、小于0的数据点、在日出日落时间内连续1小时均值非零且标准差为零的数据、连续24小时以上均值为零且标准差为零的数据序列、日辐照强度序列中第一个非零时刻与当日日出时间偏差超过1小时的数据点和日辐照强度序列中最后一个非零时刻与当日日落时间偏差超过1小时的数据点。

本发明提供的第三优选技术方案中，在所述步骤2中，将筛选后的数据按照时间顺序排序，将数据按照日期顺序排列为二维表格形式，其中每一行代表一天的辐照强度序列，每一列代表一年内每日同一时刻的辐照强度序列；其中，；一天内采集数据的频率为：每15min采集一个数据点，一天采集96个点。

本发明提供的第四优选技术方案中，所述步骤3包括如下步骤：

(3-1).取单日辐照强度时间序列S_i(i＝1，2，...，n)进行二次差分计算，