一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法与流程

1.本发明涉及光伏预发电技术领域，尤其涉及一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法。


背景技术：

2.分布式光伏特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式光伏电站系统。当前，分布式光伏地理位置较为分散，出力随机性强。现有地区配网管理模式下，现有主要数据来源即用电信息采集系统、配电自动化系统等系统的量测数据实时性不足，地区级调度机构对分布式新能源状态信息不具备实时监测能力，缺乏对分布式功率精准预测，导致调度机构对分布式新能源接入后运行风险辨识不足，给电网安全经济运行带来风险。
3.另外，由于地球自转、公转具有显著规律，理论上地球任一时刻、区域内的太阳辐射情况可以通过准确计算获得，但由于大气衰减、云层遮挡，高层建筑、树木等影响因素，导致到达地面的太阳辐射变化规律被部分破坏，增加了分布式光伏功率预测的难度。
4.目前分布式光伏预测主要采用直接预测和分步预测两种方式，多以气象维度进行功率预测，获取一定气象条件下的光伏功率理论值，但是在针对空间网格的分布式光伏功率预测方面缺乏研究。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于，解决现有技术的不足之处，提出一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，该方法可以更准确的估算出未来时刻分布式光伏的功率值。
6.一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，包括以下步骤：
7.步骤一：初算，通过分布式光伏历史功率数据，估算分布式光伏未来时刻功率估算初始值，计算公式为：
8.p
m0
=ph*k
9.其中：
10.p
m0
：分布式光伏未来时刻功率估算初始值；
11.ph：分布式光伏历史同期实际功率；
12.k：设备性能逐年衰减系数，通过并网时间及设备型号获取；
13.步骤二：气象数据修正，通过分布式光伏位置信息获取所处空间网格信息，即空间网格空间平面范围r，通过专业气象预测数据，获取r内超短期、短期以及未来24小时气象数据，估算未来时刻分布式光伏功率最大值，获得分布式光伏功率初始修正值p
m1
，计算公式为：
14.p
m1 = s
max
*ηsi[1-0.005(t0+25)]
[0015]
其中：
[0016]
η：光伏电池阵列的转换效率，%；
[0017]
p
m1
：分布式光伏功率初始修正值；
[0018]smax
：光伏阵列面积，
㎡
；
[0019]
s：单位光伏阵列面积，1
㎡
；
[0020]
i：太阳辐射，mj/
㎡
；
[0021]
t0：环境温度，℃；
[0022]
步骤三：环境修正，根据分布式光伏高程信息、周围建筑物空间体积参数、未来时刻阳光照射角度信息，估算周围建筑投影面积对分布式光伏面板受光面积的影响范围及影响时长，计算出未来时刻分布式光伏发电电功率折损值，获得分布式光伏功率进阶修正值p
m2
，计算公式为：
[0023]
p
m2
=p
m1
*（1-δ）*t
[0024]
其中：
[0025]
p
m2
：分布式光伏功率进阶修正值；
[0026]
δ：分布式光伏功率折损值，周围建筑投影面积与分布式光伏面板受光面积比值；
[0027]
t：周围建筑物投影影响光伏面板受光时长；
[0028]
步骤四：发电计划修正，根据电网调度计划，查询所选空间网格内，分布式光伏发电计划要求，确定发电计划目标值p
t
，通过对比p
m2
与p
t
，确定分布式光伏最终功率预测值；
[0029]
通过步骤一至四的功率估算值校正，最终得出空间网格内分布式光伏功率预测值。
[0030]
优选的，步骤一中，对于网格内新建分布式光伏站，历史功率数据采用临近站历史功率数据折算的方法生成参考功率曲线，折算历史功率计算公式为：
[0031]
ph=ps*(p
dg
/p
cg
)
[0032]
其中：
[0033]
ps：参考临近分布式光伏历史功率曲线；
[0034]
p
dg
：参考临近分布式光伏额定容量；
[0035]
p
cg
：目标分布式光伏额定容量。
[0036]
优选的，步骤二中，空间网格空间平面范围r内超短期、短期以及未来24小时气象数据包括：阳光入射角度、温湿度、辐照度、风速及气压信息。
[0037]
优选的，步骤二中，需比较p
m1
、p
m0
、p
max
，其中p
max
为分布式光伏额定功率，判断p
m1
值是否合理，当p
m1 》p
max
时，则舍弃该值，而后校验参数并重新进行估算。
[0038]
优选的，步骤四中，p
m2
与p
t
的计算逻辑为：
[0039]
当p
t
《p
m2
，则pf取p
t
，分布式光伏需要限额运行，预测的最大功率为p
t
；
[0040]
当p
t ≥p
m2
，则pf取p
m2
，分布式光伏满额运行，预测的最大功率为p
m2
；
[0041]
当p
t
不做限值时，分布式光伏满额运行，预测的最大功率为p
m2
；
[0042]
其中：pf为分布式光伏最终功率预测值。
[0043]
本发明的优点及技术效果在于：
[0044]
本发明提出的一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，该方法基于分布式光伏所处空间网格信息进行网格内分布式光伏功率预测，依据空间网格的统一规则，将地面区域按照一定经纬度或地面距离进行连续分割，并将空间不确定性控制在一定范围内，形成规则多边形的网格单元，再通过步骤一至四的功率估算值校正，最终得出空间网格内分布式光伏功率预测值。通过本方法可以更准确的估算出未来时刻分布式光伏的功率值。
附图说明
[0045]
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
[0046]
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0047]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0048]
本方法基于分布式光伏所处空间网格信息进行网格内分布式光伏功率预测，通过本方法，可以更准确的估算出未来时刻分布式光伏的功率值。本方法主要包括初算、网格气象修正、环境修正、发电计划修正四步，详细实现方法如下：
[0049]
图1为本方法的流程图，主要包括初算p1、网格气象数据修正p2、环境修正p3、发电计划修正p4等部分。
[0050]
p1初算，通过分布式光伏历史功率数据，估算分布式光伏未来时刻功率估算初始值，计算公式为：
[0051]
p
m0
=ph*k
[0052]
其中：
[0053]
p
m0
：分布式光伏未来时刻功率估算初始值；
[0054]
ph：分布式光伏历史同期实际功率；
[0055]
k：设备性能逐年衰减系数，通过并网时间及设备型号获取；
[0056]
对于网格内新建分布式光伏站，历史功率数据采用临近站历史功率数据折算的方法生成参考功率曲线，折算历史功率计算公式为：
[0057]
ph=ps*(p
dg
/p
cg
)
[0058]
其中：
[0059]
ps：参考临近分布式光伏历史功率曲线；
[0060]
p
dg
：参考临近分布式光伏额定容量；
[0061]
p
cg
：目标分布式光伏额定容量；
[0062]
p2气象数据修正，通过分布式光伏位置信息获取所处空间网格信息，即空间网格空间平面范围r，通过专业气象预测数据，获取r内超短期、短期以及未来24小时气象数据，包括阳光入射角度、温湿度、辐照度、风速、气压等信息，估算未来时刻分布式光伏功率最大值，获得分布式光伏功率初始修正值p
m1
，计算公式为：
[0063]
p
m1 = s
max
*ηsi[1-0.005(t0+25)]
[0064]
其中：
[0065]
η：光伏电池阵列的转换效率，%；
[0066]
p
m1
：分布式光伏功率初始修正值；
[0067]smax
：光伏阵列面积，
㎡
；
[0068]
s：单位光伏阵列面积，1
㎡
；
[0069]
i：太阳辐射，mj/
㎡
；
[0070]
t0：环境温度，℃；
[0071]
比较p
m1
、p
m0
、p
max
，其中p
max
为分布式光伏额定功率，判断p
m1
值是否合理，当p
m1 》p
max
时，舍弃该值，校验参数，重新进行估算。
[0072]
p3环境修正，根据分布式光伏高程信息、周围建筑物空间体积参数、未来时刻阳光照射角度信息，估算周围建筑投影面积对分布式光伏面板受光面积的影响范围及影响时长，计算出未来时刻分布式光伏发电电功率折损值，获得分布式光伏功率进阶修正值p
m2
，计算公式为：
[0073]
p
m2
=p
m1
*（1-δ）*t
[0074]
其中：
[0075]
p
m2
：分布式光伏功率进阶修正值；
[0076]
δ：分布式光伏功率折损值，周围建筑投影面积与分布式光伏面板受光面积比值；
[0077]
t：周围建筑物投影影响光伏面板受光时长；
[0078]
p4发电计划修正，根据电网调度计划，查询所选空间网格内，分布式光伏发电计划要求，确定发电计划目标值p
t
，通过对比p
m2
与p
t
，确定分布式光伏最终功率预测值，计算逻辑为：
[0079]
当p
t
《p
m2
，则pf取p
t
，分布式光伏需要限额运行，预测的最大功率为pt；
[0080]
当p
t ≥p
m2
，则pf取p
m2
，分布式光伏满额运行，预测的最大功率为p
m2
；
[0081]
当p
t
不做限值时，分布式光伏满额运行，预测的最大功率为p
m2
。
[0082]
其中：pf为分布式光伏最终功率预测值。
[0083]
通过以上4次功率估算值校正，最终得出空间网格内分布式光伏功率预测值。
[0084]
最后，本发明的未尽述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
[0085]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的实施例或示例中。
[0086]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

技术特征：
1.一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：初算，通过分布式光伏历史功率数据，估算分布式光伏未来时刻功率估算初始值，计算公式为：p
m0
=p
h
*k其中：p
m0
：分布式光伏未来时刻功率估算初始值；p
h
：分布式光伏历史同期实际功率；k：设备性能逐年衰减系数，通过并网时间及设备型号获取；步骤二：气象数据修正，通过分布式光伏位置信息获取所处空间网格信息，即空间网格空间平面范围r，通过专业气象预测数据，获取r内超短期、短期以及未来24小时气象数据，估算未来时刻分布式光伏功率最大值，获得分布式光伏功率初始修正值p
m1
，计算公式为：p
m1 = s
max
*ηsi[1-0.005(t0+25)]其中：η：光伏电池阵列的转换效率，%；p
m1
：分布式光伏功率初始修正值；s
max
：光伏阵列面积，
㎡
；s：单位光伏阵列面积，1
㎡
；i：太阳辐射，mj/
㎡
；t0：环境温度，℃；步骤三：环境修正，根据分布式光伏高程信息、周围建筑物空间体积参数、未来时刻阳光照射角度信息，估算周围建筑投影面积对分布式光伏面板受光面积的影响范围及影响时长，计算出未来时刻分布式光伏发电电功率折损值，获得分布式光伏功率进阶修正值p
m2
，计算公式为：p
m2
=p
m1
*（1-δ）*t其中：p
m2
：分布式光伏功率进阶修正值；δ：分布式光伏功率折损值，周围建筑投影面积与分布式光伏面板受光面积比值；t：周围建筑物投影影响光伏面板受光时长；步骤四：发电计划修正，根据电网调度计划，查询所选空间网格内，分布式光伏发电计划要求，确定发电计划目标值p
t
，通过对比p
m2
与p
t
，确定分布式光伏最终功率预测值；通过步骤一至四的功率估算值校正，最终得出空间网格内分布式光伏功率预测值。2.根据权利要求1所述的一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，其特征在于：所述步骤一中，对于网格内新建分布式光伏站，历史功率数据采用临近站历史功率数据折算的方法生成参考功率曲线，折算历史功率计算公式为：p
h
=p
s
*(p
dg
/p
cg
)其中：ps：参考临近分布式光伏历史功率曲线；p
dg
：参考临近分布式光伏额定容量；p
cg
：目标分布式光伏额定容量。
3.根据权利要求1所述的一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，其特征在于：所述步骤二中，空间网格空间平面范围r内超短期、短期以及未来24小时气象数据包括：阳光入射角度、温湿度、辐照度、风速及气压信息。4.根据权利要求1所述的一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，其特征在于：所述步骤二中，需比较p
m1
、p
m0
、p
max
，其中p
max
为分布式光伏额定功率，判断p
m1
值是否合理，当p
m1 >p
max
时，则舍弃该值，而后校验参数并重新进行估算。5.根据权利要求1所述的一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，其特征在于：所述步骤四中，p
m2
与p
t
的计算逻辑为：当p
t
<p
m2
，则p
f
取p
t
，分布式光伏需要限额运行，预测的最大功率为p
t
；当p
t ≥p
m2
，则p
f
取p
m2
，分布式光伏满额运行，预测的最大功率为p
m2
；当p
t
不做限值时，分布式光伏满额运行，预测的最大功率为p
m2
；其中：p
f
为分布式光伏最终功率预测值。

技术总结
本发明公开了的一种基于空间网格的分布式光伏功率预测方法，该方法包括初算、网格气象修正、环境修正、发电计划修正四步，该方法基于分布式光伏所处空间网格信息进行网格内分布式光伏功率预测，依据空间网格的统一规则，将地面区域按照一定经纬度或地面距离进行连续分割，并将空间不确定性控制在一定范围内，形成规则多边形的网格单元，再通过步骤一至四的功率估算值校正，最终得出空间网格内分布式光伏功率预测值。通过本方法可以更准确的估算出未来时刻分布式光伏的功率值。出未来时刻分布式光伏的功率值。出未来时刻分布式光伏的功率值。


技术研发人员：谭大帅 周鑫 赵丽萍 韩永悦 侯壮 闫琦 郭正雄 闫松 戴彬 郭刚 田由甲 任承欢 王帅 张作霆
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司张家口供电公司 国家电网有限公司
技术研发日：2023.08.30
技术公布日：2023/10/11