[发明专利]基于情景分析的多小水电群出力不确定性分析方法

说明书

本发明属于水电调度领域，公开了一种基于情景分析的多小水电群出力不确定性分析方法，针对小水电出力随机性和难以预测性的特点，引入随机规划相关理论，采用情景分析方法构造出力情景集合，提出模糊聚类和聚类综合质量法实现情景缩减，建立当前预测精度条件下小水电预测与实际情景的条件概率分布，将小水电不确定性转变成为有限个确定性条件情景问题。同时，针对有多个小水电群接入电网的情况，考虑到各小水电群发电特性差异，应用数学组合理论确定多小水电群情景组合。以此作为水电计划编制的输入条件，能够提高水电计划准确性和可执行率，尤其对于小水电富集地区的水电调度具有重要实用价值。

技术领域

本发明属于水电调度技术领域，涉及一种基于情景分析的多小水电群出力不确定性分析方法，可为短期调度计划编制提供更为准确的输入条件。

技术背景

在丰富的水能资源、优越的开发利用条件、工程自身优越性及国家政策的导向作用下，我国小水电每年以约7.2％的速度快速增长，截至2014年底，全国已建成小水电站超过4.7万座，装机容量和发电量分别达73GW和220TWh，占我国水电装机容量和发电量的24.19％和20.64％，规模化的小水电群是我国重要的电力资源。

不同于大中型水电站，由于自然条件限制，小水电群主要分布在水资源丰富的山区，往往跨越不同微气象系统和水文地质区划而呈现多样化的发电特性，受气候变化的影响，其出力呈现较明显的随机性和难以预测性。而传统电力调度是基于可靠电源和准确负荷预测进行的，即假设日前小水电出力预测结果为确定值，而忽略了其预测出力偏差对调度结果的影响，其得到的结果不能很好地反映系统的实际运行状态，水电站群大规模并网后给电网调度运行带来了风险。随机规划方法可较为客观地反映不确定性因素对系统优化调度的影响，已逐渐成为模拟具有含不确定性因素电源并网后调度运行的重要手段，但针对规模化小水电群并网不确定性调度问题目前尚无理论研究和实例应用。因此如何考虑大规模并网小水电群出力的不确定性，对提高电网调度发电计划的准确性至关重要。

目前小水电日前发电计划由省调、地调、县调、电厂等熟悉所管辖小水电并具有丰富调度经验的管理人员进行编制，一般根据电站的运行情况，结合气象预测信息安排电站的发电出力。由于小水电调节性能差，其出力不确定性主要是由预测技术限制和自然天气波动的客观原因造成，而非人为主观因素导致，因此可以将其处理为随机变量。情景分析是一种描述随机过程的方法，其目的是用最少的情景最大限度地拟合随机变量的特性，以保证可靠性评估的整体效率。本发明成果依托于国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA050205)；国家自然科学重大国际合作项目(51210014)；国家自然科学基金项目(51109024)，以云南小水电群的出力不确定性分析问题为背景，本发明采用情景分析技术，建立当前预测精度条件下小水电预测与未来可能实际情景的条件概率分布，为水电发电计划编制提供更为准确的输入条件，降低调度风险，具有很强实用性和广泛性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种情景分析的多小水电群出力不确定性分析方法，基于随机规划理论，采用情景分析技术描述规模化小水电群出力的不确定性，建立小水电群预测与实际出力情景的概率分布，能够为水电发电计划编制提供更为准确的输入条件，降低调度风险。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种基于情景分析的多小水电群出力不确定性分析方法，包括情景描述、情景缩减、条件概率分布确定、多小水电群情景组合四个部分，按照下述步骤(1)-(7)完成小水电出力不确定性的分析：

(1)小水电出力情景描述，将小水电在T个时段运行状态的时间序列用情景来表示，分别建立历史小水电预测与实际出力的情景集合。描述的主要原理为：

规模化小水电群出力具有不确定性，可以将其处理为随机变量。情景分析是一种描述随机过程的方法，其目的是用最少的情景最大限度地拟合随机变量的特性，以保证可靠性评估的整体效率。小水电历史运行状态的时间序列是其随机性的一种具体表现，采用情景描述作为分析样本，是后续分析的基础。