基于多尺度聚類分析的光伏功率特性建模及預測應用

管 霖, 趙 琦, 周保榮, 呂耀棠, 趙文猛, 姚文峰

(1. 華南理工大學電力學院, 廣東省廣州市 510641; 2. 南方電網科學研究院有限責任公司, 廣東省廣州市 510663)

0 引言

近年來在國家能源發展戰略[1]的引導下,光伏電源建設迅速發展。對光伏發電功率的建模和預測已經成為電網規劃和調度運行極為關注的問題。

在電網規劃、可靠性評估、發電調度、調頻/調壓等電網穩態分析中,一般不需要對光伏電源的動態特性建模,關注的是光伏輸出有功功率隨時間變化的時間序列特性及其與負荷曲線的相對關系,以下稱之為光伏功率曲線。

光伏電源的日功率曲線同時具有規律性和強波動性特征。其規律性源自地球自轉和繞日公轉的規律。其波動性和間歇性則來源于地表氣象變化和云層運動的影響。目前分布式光伏電站普遍配置了功率和環境測量與存儲裝置,能記錄光伏功率和輻照度、環境溫度等重要數據,所提供的功率錄波時間尺度可以達到秒級。這些大數據資源為數據驅動的光伏功率特性挖掘、建模和預測應用創造了條件[2]。

國內外學者在光伏功率曲線的建模研究方面已經做了很多探索工作。文獻[3]通過對長期太陽輻照度數據的統計分析發現,任一時刻的光伏功率分布呈現明顯的雙峰特性,可以視為兩個單峰分布的組合,適合采用Beta分布建模。文獻[4]采用Weibull分布逼近太陽輻照度概率分布,用最大似然估計進行了分布參數擬合,結果表明在某些地區模型擬合效果較好?！?br>