[发明专利]基于菱形凸包集合理论的风功率区域边界精确建模方法

说明书

本发明提出一种基于菱形凸包集合理论的风功率区域边界精确建模方法，能够运用于系统机组组合调度策略、配电网经济规划、大电网小干扰区间稳定分析等，具有较强的实践意义，其方法具体包括：首先基于历史数据样本构建高维椭球集合，然后基于Khachiyan算法求解高维椭球参数，随后通过旋转平移变换构建高维菱形凸包集合，最后基于缩放变换技术修正已获得高维菱形凸包集合并根据顶点坐标还原确定高维菱形不确定性集合的边界值。相较传统集合置信区间形式及弧面凸包模型，本发明提出的方法不仅充分考虑随机变量之间的相关性，其采用的线性菱形广义凸包的表示形式剔除了额外不存在的场景，减少了预测保守性，便于引入线性规划约束条件。

技术领域

本发明涉及新能源预测建模技术领域，具体是一种基于菱形凸包集合理论的风功率区域边界精确建模方法。

背景技术

风电、光伏等新能源并网发电作为减少CO₂排放的重要途径已经被全球各国所广泛关注。“我国将加快调整能源结构，减少煤炭消费、稳定油气供应、大幅增加清洁能源比重。2019年，我国非化石能源占一次能源消费比重达15.3％。力争二氧化碳排放于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。

随着光伏、风电等新能源在电网中的渗透率不断增加，这些新能源场站固有的波动性与不确定性给电网的调度运行带来了巨大的挑战。如何有效地克服新能源场站的不确定性，保证系统安全运行的同时，保证系统高效经济运行成为亟需解决的难题。其中，用确定的方法刻画新能源场站的出力特性是亟待解决的关键科学问题。

为此，现代电力系统在分析、经济性调度、稳定性校验，通常采用不确定集合来描述不确定参数(如风电和光伏出力上下界限)，由于无须构建不确定参数的概率分布，且避免了大量场景导致的复杂计算而受到人们青睐。为此，通常采用区间集合来描述风功率的上下界波动范围，并将其纳入目标函数或约束条件，进而采用鲁棒优化方法进行转换求解。但是区间式集合认为不确定参数之间无任何相关性，当采用区间集合描述不确定参数时，区间集合会额外的考虑一些不存在的场景，进而导致所求得的决策具有较大的保守性。

发明内容

本发明提出了一种基于菱形凸包集合理论的风功率区域边界精确建模方法，相较传统集合置信区间形式及弧面凸包模型，本发明提出的方法不仅充分考虑随机变量之间的相关性，其采用的线性菱形广义凸包的表示形式剔除了额外不存在的场景，减少了预测保守性，便于引入线性规划约束条件。该方法后续能够运用于系统机组组合调度策略、配电网经济规划、大电网小干扰区间稳定分析等，具有较强的实践意义。

一种基于菱形凸包集合理论的风功率区域边界精确建模方法，包括如下步骤：

步骤一、基于风电场场站历史出力数据构建高维椭球模型；

步骤二、基于Khachiyan算法求解步骤一构建的高维椭球模型的椭球参数，得到初始椭球凸包；

步骤三、基于步骤二得到的初始椭球凸包，通过旋转平移变换构建高维菱形凸包；

步骤四、基于缩放变换技术修正步骤三获得的高维菱形凸包，并根据顶点坐标还原确定高维菱形不确定性集合的边界值。

进一步的，所述步骤一基于风电场场站历史出力数据构建高维椭球模型，具体步骤如下：

所述高维椭球模型满足公式(1)：

其中，目标函数为椭球的缩尺体积，ω为椭球的特征矩阵，