一种基于发电预测误差的光伏系统储能容量配置方法

摘要

本发明涉及的一种基于发电预测误差的光伏系统储能容量配置方法，包括（1）光伏发电预测及预测误差计算；（2）预测误差概率分布拟合；（3）预测误差概率密度函数确定；（4）储能装置额定功率选取；（5）储能装置荷电状态计算；（6）储能装置荷电状态累积分布函数拟合；（7）储能装置荷电状态累积分布函数确定；（8）储能装置额定容量选取。本发明能够减少光储系统中光伏电源的预测误差，增强光伏发电系统的可控性和平滑性，解决了光伏系统储能规划中的工程实际问题。

主权项

一种基于发电预测误差的光伏系统储能容量配置方法，步骤包括：1)采用典型预测方法对光伏出力进行预测，获得输出功率时间序列，结合光伏实际输出功率数据，计算预测误差并进行标幺化处理；2)对预测误差进行排序和分组，绘制频率分布直方图，采用典型概率分布概率密度函数曲线对预测误差的概率分布进行拟合；3)采用极大似然估计的方法计算拟合的概率密度函数的参数，评估拟合的精度，选取最优者作为选取储能装置额定功率确定的概率密度函数模型；4)根据确定的概率密度函数模型，设定置信水平并计算相应的置信区间，选取置信区间上下限中绝对值较大者作为储能装置的额度功率；5)利用储能装置补偿预测误差，计算储能装置荷电状态，并进行标幺化处理；6)绘制荷电状态的累积分布曲线，采用典型分布的累积分布函数曲线对其进行拟合；7)采用参数估计的方法计算各拟合累积分布函数的参数，评估拟合的精度，选取最优者作为储能装置额定容量确定的累积分布函数模型；8)根据确定的概率密度函数模型，设定置信水平并计算该置信水平下的最小置信区间，选取置信区间上限与下限的差值较大者作为储能装置的额度容量；所述步骤1)中对预测误差标幺化，计算公式为：e(k)＝P_m(k)‑P_f(k)$e^{*}\left(k\right)=\frac{e\left(k\right)}{P_{\mathrm{inst}}},k=\mathrm{1,2},...,N$其中，P_m(k)为光伏出力实测值，P_f(k)为光伏出力预测值，e(k)为光伏出力预测误差，N为时间序列的长度，P_inst光伏系统额定装机容量；所述步骤3)中建立指标I评估概率分布概率密度函数曲线对预测误差的概率分布直方图拟合的精度，计算公式为：$I=\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{(y_i-H_i)}^2$y_i＝f(A_i)其中，i＝l,2,…,M,其中M为频率分布直方图的分组数，H_i和A_i分别为第i个直方柱的高度及中心位置；f为拟合的概率密度函数；y_i＝f(A_i)为中心位置A_i上拟合概率密度函数值；拟合指标I越小，拟合越精确；所述步骤4)中储能装置额定功率的选取时，计算公式为：$P_{\mathrm{ESS}}=\max \left\{\right|-P_{{\alpha }_1}|,P_{1-{\alpha }_2}\}$其中，P_ESS为储能装置的额定功率；1‑α为置信水平，α为显著性水平；‑P_α1为置信水平1‑α的置信区间下分位点，‑P_1‑α2为置信水平为1‑α的置信区间上分位点，α₁+α₂＝α；所述步骤7)中采用拟合优度衡量拟合曲线对储能装置荷电状态累积分布函数曲线的拟合效果，计算公式为：$R^2=1-\frac{\underset{i}{\Sigma }{(y_i-{\hat{y}}_i)}^2}{\underset{i}{\Sigma }{(y_i-{\bar{y}}_i)}^2}$其中y_i为荷电状态累积分布函数曲线上某点的累积概率值，为该点的拟合值，为y_i的平均值；R²的取值范围为[0,1]，R²数值越大表示拟合效果越好。