湖北省典型地區(qū)風(fēng)電和光伏電站出力特性分析

侯婷婷，周小兵，張 維，崔艷昭

（1.國網(wǎng)湖北省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，湖北 武漢 430077 2.國網(wǎng)青島供電公司，山東 青島 266000)

0 引言

隨著全球限制碳排量要求的進(jìn)一步提高和煤炭、石油等常規(guī)一次能源資源短缺矛盾的不斷加深，深入開發(fā)、利用風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等清潔可再生能源發(fā)電已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)[1～2]。隨著風(fēng)電、光伏電站裝機(jī)容量在電力系統(tǒng)中所占比重的快速增長，風(fēng)能、太陽能等本身的隨機(jī)性、間歇性特征[3～4]給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和優(yōu)化規(guī)劃工作帶來巨大的挑戰(zhàn)[5～6]。因此，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)出力、光伏電站出力特點(diǎn)進(jìn)行研究并總結(jié)出其規(guī)律，具有非常重要的意義。

近幾年，我國的風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源電源都得到了飛速增長[7]。根據(jù)國家能源局發(fā)布的光伏產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，2014年全國光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量同比增長60%，2015年全國新增1 500×104kW。與此同時(shí)國內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)風(fēng)電、光伏發(fā)電等特性展開了廣泛的研究，但是這些研究大多致力于我國風(fēng)能、太陽能資源豐富、新能源發(fā)電起步早的西北和沿海地區(qū)[8-10]。事實(shí)上，近兩年以湖北省為代表的我國中部內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)光等新能源發(fā)電裝機(jī)也經(jīng)歷了快速發(fā)展，尤其孝感大悟等地區(qū)已超出“十二五”規(guī)劃預(yù)期。由于風(fēng)電、光伏電站等依賴自然風(fēng)能、太陽能發(fā)電，其出力特性具有明顯的地域差異性，因此內(nèi)陸地區(qū)的新能源發(fā)電出力特性需要專門研究。

本文以我國中部內(nèi)陸新能源發(fā)電代表地區(qū)——湖北省孝感地區(qū)為研究對(duì)象，全面分析了風(fēng)電場(chǎng)及光伏電站的出力特性，以歷史實(shí)測(cè)出力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)定性或定量歸納了其出力特征，包括隨機(jī)性、波動(dòng)性、概率屬性、時(shí)序相關(guān)性、風(fēng)光同時(shí)率及互補(bǔ)特性。本文的分析結(jié)果可以為中部內(nèi)陸地區(qū)的風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的消納、接入系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行及中長期規(guī)劃提供理論指導(dǎo)。

1 湖北省風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)展情況

1.1 湖北省風(fēng)電、光伏發(fā)電總體情況

截止2014年底，湖北省風(fēng)電裝機(jī)76.7×104kW，同比增長118.3%，太陽能發(fā)電裝機(jī)8.6×104kW，同比增長78.7%。尤其孝感、隨州、荊門、荊州、襄陽、恩施等地區(qū)風(fēng)電、光伏增長迅速，超出了“十二五”電網(wǎng)規(guī)劃預(yù)期，其裝機(jī)容量如表1所示。

表1 湖北省風(fēng)電和光伏電站主要地區(qū)裝機(jī)容量Tab.1 The installed capacity of wind power and photovolatic power of main regions in Hubei province

由表1可知，截止2014年底，湖北省風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電裝機(jī)容量最大的兩個(gè)地區(qū)是孝感和隨州，其中孝感地區(qū)195.6 MW的風(fēng)電和20 MW的光伏發(fā)電已全部投運(yùn)，且風(fēng)電容量已超過地區(qū)負(fù)荷的10%，投運(yùn)光伏電站容量是湖北省最大的地區(qū)（隨州地區(qū)的裝機(jī)還未全部投運(yùn)），是湖北省目前風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)展較為典型的地區(qū)。故本文選孝感地區(qū)已投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站為研究對(duì)象，分析其出力特性，為湖北省后續(xù)計(jì)劃投運(yùn)的風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站出力特性分析提供參考。

1.2 湖北省孝感地區(qū)風(fēng)電及光伏發(fā)電情況

孝感地區(qū)共有4個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、2個(gè)光伏發(fā)電場(chǎng)，風(fēng)電場(chǎng)分別為五岳山風(fēng)電場(chǎng)一期、五岳山風(fēng)電場(chǎng)二期、仙居頂風(fēng)電場(chǎng)、擂鼓臺(tái)風(fēng)電場(chǎng)，光伏電站分別為漢川光伏電站和應(yīng)城光伏電站,其裝機(jī)容量如表2所示。

表2 孝感地區(qū)各風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站裝機(jī)容量Tab.2 The installed capacity of wind farms and photovolatic power stations of Xiaogan region

3 風(fēng)電、光伏發(fā)電出力特性分析指標(biāo)

風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電短期出力需要大量的測(cè)風(fēng)速據(jù)和氣象信息，且預(yù)測(cè)精度非常有限。在現(xiàn)有技術(shù)條件下難以實(shí)現(xiàn)實(shí)際意義上的風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站出力的中長期預(yù)測(cè)[11]。因此，本文從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度，以湖北省典型地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站等新能源出力的歷史時(shí)序?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析風(fēng)電場(chǎng)、光伏基地出力特性指標(biāo)，總結(jié)出其出力特性及規(guī)律。結(jié)合電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及中長期規(guī)劃的需求、以及收集到的實(shí)際風(fēng)電、光伏等新能源電源出力數(shù)據(jù)，從新能源發(fā)電的電量效益、容量效益、波動(dòng)情況、時(shí)序相關(guān)性、風(fēng)光互補(bǔ)情況幾個(gè)方面建立新能源發(fā)電出力特性指標(biāo)。

1）電量效益角度

新能源發(fā)電的電量效益是衡量為并網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)約發(fā)電燃料和減少污染物排放方面的一個(gè)指標(biāo)，主要包括燃料節(jié)約效益和環(huán)境保護(hù)價(jià)值。因此，電量效益直接同風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的發(fā)電量相關(guān)，所以風(fēng)電場(chǎng)或者光伏電站的發(fā)電量是評(píng)估新能源發(fā)電電量效益的關(guān)鍵。基于此，對(duì)不同統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的新能源出力數(shù)據(jù)進(jìn)行均值處理，可以表示一定周期內(nèi)新能源發(fā)電的有效電量水平，又能較為直觀地表征不同統(tǒng)計(jì)周期日小時(shí)出力的變化趨勢(shì)。

設(shè)P1，P2，…，PT是統(tǒng)計(jì)周期T內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)或光伏電站出力的一組獨(dú)立隨機(jī)樣本，則其均值

運(yùn)用公式（1）對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的各月、季、年內(nèi)的日出力曲線進(jìn)行均值出力，可以看出其相應(yīng)月、季、年內(nèi)的有效電量水平及日出力變化趨勢(shì)。

2）容量效益角度

風(fēng)電場(chǎng)或者光伏電站的容量效益是指新能源發(fā)電有一定的可信容量，可以替代部分常規(guī)發(fā)電機(jī)組容量，進(jìn)而節(jié)省相應(yīng)部分機(jī)組的投資。因此，容量效益直接同風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的出力大小相關(guān)，所以風(fēng)電場(chǎng)或者光伏電站的出力概率分布是評(píng)估新能源發(fā)電容量效益的關(guān)鍵。基于此，對(duì)不同統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的新能源發(fā)電出力數(shù)據(jù)求取概率分布和累計(jì)概率分布，可以表示表征其出力大小的概率及變化范圍，進(jìn)而可用于評(píng)估整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)或者光伏基地的出力水平。

統(tǒng)計(jì)時(shí)間周期T內(nèi)，風(fēng)電場(chǎng)/光伏出力p∈[0，C]概率分布f(p)可表示為

式中：T為統(tǒng)計(jì)時(shí)間周期；Tp為整個(gè)統(tǒng)計(jì)期間T內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)出力等于p的時(shí)間；C為風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站的裝機(jī)容量。

實(shí)際中，風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站出力是離散的數(shù)值，因此可將實(shí)際出力數(shù)據(jù)，在[0，C]區(qū)間內(nèi)將風(fēng)電場(chǎng)/光伏電出力離散化為L個(gè)出力水平區(qū)間(Ci,Ci+1]（i＝1,2,…,L），對(duì)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各時(shí)段的風(fēng)電/光伏出力進(jìn)行歸一化處理后，風(fēng)電/光伏出力的概率分布可表示為

式中：ni為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)/光伏出力水平區(qū)間(Ci,Ci+1]個(gè)數(shù)；N為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的數(shù)據(jù)總數(shù)；f(Ci)為風(fēng)電場(chǎng)/光伏出力處于區(qū)間(Ci,Ci+1]的概率。

相應(yīng)地，統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)/光伏出力的累積概率分布F(Ci)為

式中：F(Ci)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)/光伏出力小于等于出力水平Ci的累積概率。

運(yùn)用式（2）～（4）對(duì)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的出力求取概率密度函數(shù)及累計(jì)概率分布，可以看各個(gè)出力水平的概率及變化范圍，進(jìn)而可用于評(píng)估整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)或者光伏基地的出力水平和容量效益。

3）波動(dòng)情況

在統(tǒng)計(jì)學(xué)中，當(dāng)多組數(shù)據(jù)的均值不同時(shí)，常常采用變異系數(shù)分析數(shù)據(jù)組的離散程度，變異系數(shù)越大表示樣本數(shù)據(jù)越離散。當(dāng)分析風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站的出力時(shí)，統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)出力的變異系數(shù)越大，則離散度越高，相應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)或者光伏電站的出力波動(dòng)性也越大。變異系數(shù)FL的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

式中，S為統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)出力的標(biāo)準(zhǔn)差，

運(yùn)用式（5）對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的各月、季、年內(nèi)的日出力曲線求取變異系數(shù)，可以看出其相應(yīng)月、季、年內(nèi)的出力的波動(dòng)程度。

4）時(shí)序相關(guān)性

對(duì)不同統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站出力進(jìn)行一定時(shí)間尺度的相關(guān)性分析，利用相關(guān)系數(shù)來表征不同時(shí)段風(fēng)電場(chǎng)/光伏出力的時(shí)序關(guān)系。相關(guān)性分析結(jié)果可為風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站出力預(yù)測(cè)提供一定的依據(jù)。設(shè)(Pt，Pt+△t)為時(shí)間尺度△t的兩組風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站出力變量，在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)它們是二維離散型隨機(jī)變量，記EPt、EPt+△t為隨機(jī)變量Pt、Pt+△t的期望值，用ρ△t表示風(fēng)電場(chǎng)/光伏電站出力隨機(jī)變量Pt、Pt+△tt的時(shí)序相關(guān)系數(shù)，則

運(yùn)用式（7）對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的各月、季、年內(nèi)的日出力曲線求取變異系數(shù)，可以看出其相應(yīng)月、季、年內(nèi)的出力在不同時(shí)間尺度下的相關(guān)程度，進(jìn)而為出力預(yù)測(cè)提供參考。

5）局部同時(shí)率

不同地理位置的風(fēng)電場(chǎng)或者光伏基地的同時(shí)率即它們的相關(guān)性，對(duì)不同風(fēng)電場(chǎng)/光伏基地出力進(jìn)行相關(guān)性分析，并利用相關(guān)系數(shù)來表征不同地域的風(fēng)電場(chǎng)/光伏基地出力的相關(guān)程度，可表征風(fēng)電場(chǎng)/光伏基地出力的同時(shí)性。

設(shè)(XW,XP)為兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站出力變量，在統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)它們是二維離散型隨機(jī)變量，EXW、EXP分別為隨機(jī)變量XW、XP的期望值，用ρ表示風(fēng)電場(chǎng)出力、光伏電站出力隨機(jī)變量XW、XP的相關(guān)系數(shù)，

運(yùn)用式（8）對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站的各月、季、年內(nèi)的日出力曲線求取相關(guān)系數(shù)，可以看出其相應(yīng)月、季、年內(nèi)的出力相關(guān)程度，及風(fēng)電場(chǎng)和光伏基地出力的同時(shí)性或者互補(bǔ)性，進(jìn)而為風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源消納提供依據(jù)。

3 風(fēng)電、光伏發(fā)電出力特性分析結(jié)果

以湖北省孝感地區(qū)裝機(jī)容量最大的五岳山風(fēng)電場(chǎng)和投運(yùn)較早的漢川光伏電站為例，分析其出力特性指標(biāo)。五岳山風(fēng)電場(chǎng)包括五岳山一期和五岳山二期，總的裝機(jī)容量97.6 MW，漢川光伏電站的裝機(jī)容量10 MW。測(cè)試數(shù)據(jù)為2014年1月1日至2014年12月31日一年的實(shí)測(cè)出力數(shù)據(jù)，不失一般性，統(tǒng)計(jì)分析中風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站出力均采用以裝機(jī)容量為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值。為了獲得出力的季節(jié)性特征，統(tǒng)計(jì)分析周期分為年、季（春季3～5月，夏季6～8月，秋季9～11月，冬季12～2月）和各月。以小時(shí)為單位對(duì)各統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)各日逐小時(shí)的風(fēng)電出力分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3.1 原始時(shí)序出力

圖1和圖2分別為五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站的一年時(shí)序出力曲線。

圖1 一年15 min間隔出力曲線Fig.1 Sequential 15min-power output curve of Wuyueshan wind farm and Hanchuan photovoltaic station

由圖1可知，由于風(fēng)速的變化，風(fēng)電出力的波動(dòng)性非常強(qiáng)，并且波動(dòng)范圍很大，在每一天內(nèi)或者幾個(gè)小時(shí)內(nèi)都有可能從零出力到額定出力之間變化。由于每天日照強(qiáng)度和方向的變化，光伏電站的出力在每一天內(nèi)或者幾個(gè)小時(shí)內(nèi)同樣有可能從零出力到額定出力之間變化。總之，長期來看風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站一年時(shí)序出力均具有較大的隨機(jī)性，對(duì)于中長期規(guī)劃問題，歷史實(shí)測(cè)時(shí)序出力不具有參考價(jià)值。

3.2 日均出力曲線

圖2和圖3分別為五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站按月、按年統(tǒng)計(jì)的日均出力曲線。

圖2 五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站各月日均出力曲線Fig.2 The monthly average power output curve of Wuyueshan wind farm and Hanchuan photovoltaic station

圖3 五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站各季日均出力曲線Fig.3 The seasonally average power output curve of Wuyueshan wind farm and Hanchuan photovoltaic station

由圖2(a)、圖3(a)可知，風(fēng)電場(chǎng)四季逐時(shí)平均出力呈明顯的峰、谷變化過程，各季差異性較大。由于風(fēng)電出力的季節(jié)性差異，使得各月、季節(jié)風(fēng)電出力的峰、谷值出現(xiàn)的時(shí)刻不同。五岳山風(fēng)電場(chǎng)各季變化趨勢(shì)為：春季風(fēng)電出力于下午15時(shí)出現(xiàn)低谷，夏季風(fēng)電出力晚上17時(shí)出現(xiàn)低谷；秋季晚上19時(shí)風(fēng)電出力出現(xiàn)低谷；冬季風(fēng)電出力在下午14時(shí)出現(xiàn)低谷。同時(shí)，春季風(fēng)電出力及峰谷差均最大；夏季風(fēng)電出力是四季中最弱的，但峰谷差很大；秋季全天風(fēng)電出力較小，變化最為平穩(wěn)。

由圖2(b)、圖3(b)可知，相對(duì)于風(fēng)電出力，光伏電站出力特性具有很大的相似性。從全年來看，各月之間出力峰值有一定的差異性，但是均有相似的晝夜變化特性和峰值時(shí)段，各月出力高峰時(shí)段均在中午11點(diǎn)到下午13點(diǎn)之間。相應(yīng)的，光伏電站四季逐時(shí)平均出力呈現(xiàn)明顯的晝夜變化過程，四季出力區(qū)間更加集中，具有相近的峰值時(shí)段，均集中在正午12點(diǎn)附近。但由于日照強(qiáng)度和時(shí)間變化的周期性，峰值大小具有季節(jié)性差異。秋季出力峰值最大，而夏季發(fā)電量最大，冬季的出力峰值及發(fā)電量均最小。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，五岳山風(fēng)電場(chǎng)年發(fā)電利用小時(shí)為1 918 h，最大出力率0.94；漢川光伏電站的年發(fā)電利用小時(shí)為934 h，最大出力率0.85。全國并網(wǎng)風(fēng)電全年發(fā)電利用小時(shí)為1 905 h，光伏發(fā)電全年發(fā)電利用小時(shí)為891 h，孝感地區(qū)的風(fēng)電、光伏發(fā)電利用小時(shí)略高于全國水平。

3.3 概率屬性

圖4為五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站出力的概率密度曲線和累計(jì)概率分布曲線。

圖4 出力的概率密度分布和累計(jì)概率分布Fig.4 The probability distribution and cumulative probability distribution of power output

由圖4可知，五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站出力均主要集中在0.05，同時(shí)，五岳山風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電出力在裝機(jī)容量50%以下的概率達(dá)到了83.4%，出力在裝機(jī)容量60%以下的概率達(dá)到了88.6%。漢川光伏電站出力在裝機(jī)容量50%以下的概率達(dá)到了92.7%。說明出力在0.5及以下時(shí)五岳山風(fēng)電場(chǎng)的累積概率更小，即五岳山風(fēng)電出力分布在0.5以上的概率較漢川光伏電站大，因此使得其平均出力水平更高。

3.4 波動(dòng)情況

圖5為五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站各月、季、年出力的變異系數(shù)曲線。

圖5 各月及各季、年出力曲線變異系數(shù)Fig.5 The monthly,seasonally and yearly coefficient of variation of power output

由圖5可知，五岳山風(fēng)電場(chǎng)出力變異系數(shù)在30%以上范圍內(nèi)的月份有5月、6月、7月三個(gè)月份，各個(gè)月份風(fēng)電出力離散度的不同對(duì)四季風(fēng)電出力的離散度產(chǎn)生較大影響，使得春、夏季離散度較大，秋季離散度最小。光伏電站12月、1月、2月三個(gè)月份的變異系數(shù)幾乎是全面中最大的，而6月、7月、8月三個(gè)月份的變異系數(shù)是全年中最小的，這是因?yàn)橄募救照諒?qiáng)度普遍較強(qiáng)，因此出力比較均衡，離散度最小。而冬季日照強(qiáng)度弱以及日照受天氣變化影響較大，致使冬季出力離散度最大，即出力波動(dòng)性最大。同時(shí)，由于光伏電站出力的高度晝夜變化特性，使得其出力離散度總體高于風(fēng)電出力。

3.5 時(shí)序相關(guān)性

圖6為五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站一年出力在不同時(shí)間尺度下的相關(guān)系數(shù)曲線。

圖6 五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站出力時(shí)序相關(guān)系數(shù)曲線Fig.6 The sequential correlation coefficient curve of power output

圖6可知，隨著時(shí)間尺度的增大風(fēng)電逐時(shí)出力的時(shí)序相關(guān)性逐漸降低。當(dāng)Δt取1～4 h時(shí)，其相關(guān)性較大，一般在0.5以上，其中Δt＝1 h時(shí)相關(guān)性大于90%；當(dāng)Δt＝12 h時(shí)，其相關(guān)性明顯下降到0.5以下；Δt＝24 h時(shí)，相關(guān)性更低。這說明風(fēng)電出力的時(shí)序相關(guān)性僅對(duì)短期及超短期風(fēng)電場(chǎng)出力預(yù)測(cè)具有一定的實(shí)際意義。光伏電站逐時(shí)出力的時(shí)序相關(guān)性亦有隨著時(shí)間尺度增加而總體逐漸降低的特點(diǎn)，并且有相關(guān)性的出力表現(xiàn)在白天有日照時(shí)段。其中Δt＝12 h時(shí)，由于光伏出力的晝夜變化周期性，相關(guān)性曲線出現(xiàn)了兩個(gè)有無相關(guān)性的臨界點(diǎn)。Δt＝24 h時(shí)，代表下一天出力與當(dāng)前出力的相關(guān)性，雖然相關(guān)度較低，但是較風(fēng)電出力同周期的相關(guān)度高一些。

3.6 風(fēng)光出力同時(shí)率

圖7為五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站的365 d出力、按月統(tǒng)計(jì)日均出力、按季統(tǒng)計(jì)日均出力、按年統(tǒng)計(jì)日均出力的相關(guān)系數(shù)。

圖7 五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站出力相關(guān)系數(shù)Fig.7 The 365-day,monthly,seasonally and yearly correlation coefficient curve of Wuyueshan wind power and Hanchuan photovoltaic power

由圖可知，五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站出力每天的同時(shí)率差異性很大，只有極少數(shù)的天數(shù)其正相關(guān)能超過0.6，并且負(fù)相關(guān)的天數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于正相關(guān)的天數(shù)，即表現(xiàn)出一定的互補(bǔ)性。從月均出力的相關(guān)性來看，各月相關(guān)性同樣差異很大，相關(guān)指數(shù)除了10月份均呈負(fù)相關(guān)，其中1月、3月、4月、5月、11月、12月的負(fù)相關(guān)指數(shù)超過了0.6，1月、4月、11月、12月等四個(gè)月份的相關(guān)指數(shù)負(fù)向超過了0.8，說明具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性。四個(gè)季節(jié)中，春季和冬季互補(bǔ)性較高，負(fù)向相關(guān)指數(shù)超過了0.8，而夏、秋季節(jié)的相關(guān)性極小。

4 結(jié)語

本文對(duì)我國中部內(nèi)陸新能源發(fā)電代表地區(qū)——湖北省孝感地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)出力、光伏電站出力特性進(jìn)行了全面分析，以歷史實(shí)測(cè)出力數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)定性或定量歸納了其出力特征，包括隨機(jī)性、波動(dòng)性、概率屬性、時(shí)序相關(guān)性、風(fēng)光同時(shí)率及互補(bǔ)特性。通過計(jì)算分析結(jié)果可以得出以下結(jié)論：（1）長期的一年風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站時(shí)序出力均具有較大的隨機(jī)性，沒有明確的規(guī)律可以遵循，對(duì)于中長期規(guī)劃問題，歷史實(shí)測(cè)時(shí)序出力不具有參考價(jià)值。（2）五岳山風(fēng)電場(chǎng)、漢川光伏電站的年發(fā)電利用小時(shí)分別為1 918 h和934 h，略高于全國水平。但出力均主要集中在0.05，出力的可信容量不高。（3）風(fēng)電場(chǎng)四季逐時(shí)平均出力呈現(xiàn)明顯的峰、谷變化過程，各季差異性較大。相對(duì)于風(fēng)電出力，光伏電站出力特性具有較強(qiáng)大的相似性。出力峰值有一定的季節(jié)差異性，但是均有相似的晝夜變化特性和峰值時(shí)段。五岳山風(fēng)電場(chǎng)出力和漢川光伏電站出力離散度具有較大的季節(jié)差異性，同時(shí)，由于光伏電站出力的高度晝夜變化特性，使得其出力離散度總體高于風(fēng)電出力。（4）隨著時(shí)間尺度的增大，風(fēng)電、光伏發(fā)電逐時(shí)出力的時(shí)序相關(guān)性均逐漸降低，出力的時(shí)序相關(guān)性僅對(duì)短期及超短期出力預(yù)測(cè)具有一定的實(shí)際意義。光伏電站逐時(shí)出力的時(shí)序相關(guān)性較風(fēng)電出力同周期的相關(guān)度高一些。（5）五岳山風(fēng)電場(chǎng)和漢川光伏電站出力每天的同時(shí)率差異性很大，并且負(fù)相關(guān)的天數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于正相關(guān)的天數(shù)，即表現(xiàn)出一定的互補(bǔ)性。同時(shí)，春季和冬季互補(bǔ)性較高，夏、秋季節(jié)的相關(guān)性極小。本文的分析結(jié)果可以為中部內(nèi)陸地區(qū)的風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源的消納、接入系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行及中長期規(guī)劃提供理論指導(dǎo)。

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