计及功率相关性的光伏电站群置信容量评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电技术领域，是一种计及功率相关性的光伏电站群置信容量评 估方法。
【背景技术】
[0002] 能源安全及环境的压力使人们不断的降低对化石能源的依赖，光伏发电、风力发 电等可再生能源发电正逐渐取代传统能源发电的地位。随着太阳能技术的不断发展以及单 位容量太阳能电池板价格的不断降低，大规模的开发与利用太阳能已形成趋势。
[0003] 我国太阳能资源相对丰富的地区主要分布在西藏、青海、甘肃及新疆等西部省份。 这些地区地势平坦、人口密度低，适宜发展大规模集中式光伏发电。但由于用电负荷小、电 网网架偏薄弱等原因，必须建设配套的输电工程将过剩的光伏功率送至负荷中心进行消 纳。
[0004] 目前上述地区光伏发电通常采用功率汇聚外送的方式并入电网，受天气条件的影 响，光伏功率波动较明显。评估光伏发电容量置信度，不能简单的将光伏电站群等效为相同 容量的一个光伏电站，需要以光伏电站群为基础，研究功率汇聚后的波动特点，以此评估光 伏电站群的置信容量。
[0005] 我国大规模光伏电站群的建设，对电网稳定性提出了新的挑战。电网不仅要接纳 更多的光伏发电装机，还要应对其对电网稳定性的影响。有必要研究综合考虑温度、辐照度 变化及光伏电站功率相关性的光伏电站群置信容量评估方法。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，提出一种计及功率相关性的光伏电站群置信容量 评估方法，该方法综合考虑了光伏发电温度、辐照度时变性以及同一光伏电站群内不同光 伏电站的功率相关性，更准确的评估光伏电站群置信容量及其对电网的影响。
[0007] 解决其技术问题采用的方法是：一种计及功率相关性的光伏电站群置信容量评估 方法，其特征在于，它包括以下步骤：
[0008] 1)光伏电站群功率特性分析
[0009] 光伏电站间功率相关系数能够反映光伏电站功率相关关系的密切程度；基于光伏 电站群的实测历史数据分析可知，同一站群内光伏电站输出功率相关系数较高，表明同一 站群内光伏电站功率具有较高的相关性，与不同站群光伏电站存相关性存在明显差别； [0010] 由于光伏电站空间距离不同，光伏电站受到的温度、光照强度、天气条件因素的影 响程度不相同；因此，即使同一光伏电站群内不同光电站的输出功率也存在着差异；
[0011] 在评估光伏电站群置信容量过程中，不能简单的将光伏电站群用一个同容量单一 光伏电站来替代，则需要考虑光伏电站间功率相关性；
[0012] 2)计及功率相关性的光伏电站群功率建模
[0013] 光伏发电功率同时受到太阳辐射强度及温度的影响，光伏电站等值功率计算模型 为⑴式：
[0015] 其中：PST为光伏电站功率；
[0016] η为光伏电站变流及变压系统效率；
[0017] Ν为光伏电站等效光伏电池组件数量；
[0018] U为太阳能电池组件电压；
[0019] I为电池组件电流；
[0020] I。为二极管饱和电流；
[0021] Rs为固有电阻；
[0022] η为二极管理想常数；
[0023] VT为电池组件热势能；
[0024] Ise为电组件短路电流，其值与温度及辐照度有关，求解为（2)式：
[0026] 其中：Ise。为标准测试条件下光伏组件短路电流；
[0027] Ie为辐照度；
[0028] 1#为标准测试条件下的辐照度；
[0029] α 短路电流温度系数；
[0030] Τ为组件温度；
[0031] Tref为标准测试条件下温度；
[0032] 在温度、光照强度给定的条件下，不同的电压对应不同功率，其中辐照度Ie是晴 空指数kt及时间t的函数，k t服从一定的概率分布，求解为⑶式：
[0034] 其中：f为kt的概率密度函数；
[0035] C及λ为与月平均晴空指数有关的系数；
[0036] kt _为月晴空指数最大值；
[0037] 通过构建联合的kt分布，即可仿真具有一定相关性的光伏电站群功率，采用多维 Copula函数构建光伏电站群内不同光伏电站匕联合概率密度函数为（4)式；
[0038] C(u!, u2, ···, un； p ) = Φ p (Φ ^Ui), Φ 1 (u2), ···, Φ 1 (un)) (4)
[0039] 其中：C为多维高斯Copula函数；
[0040] P为等效相关系数矩阵；
[0041] Φ和Φ 1分别为标准正态分布及其反函数；
[0042] η表示函数的维度，此处为光伏电站的个数；
[0043] 3)光伏发电置信容量评估
[0044] 采用有效载荷能力定义新能源机组的置信容量，即在系统可靠性指标不变的情况 下，新增电源能够额外承担的负荷量，其计算为（5)式：
[0045] R。= R (G，L) = R (G+G pv，L+ Δ L) (5)
[0046] 其中：R。为系统可靠性指标；
[0047] R为可靠性评估函数；
[0048] G、GPV分别为常规机组装机容量、光伏发电装机容量；
[0049] L为系统负荷；
[0050] Δ L为系统增加的负荷，即光伏发电置信容量。
[0051] 本发明的计及功率相关性的光伏电站群置信容量评估方法，以功率相关系数表征 同一光伏电站群内不同光伏电站功率相关性，构建了计及温度、辐照度变化及功率相关性 的光伏电站群功率模型，以此模型仿真光伏电站功率，评估光伏电站群的置信容量，本发明 为评价大规模光伏电站群对电力系统可靠性提供了一种有效的方法，具有科学合理，适用 性强的特点。
【附图说明】
[0052] 图1是实施例中不同光伏电站群内光伏电站相关系数示意图；
[0053] 图2是本发明方法计算原理流程图；
[0054] 图3是由本发明方法确定的不同装机容量光伏电站群置信容量与同容量光伏电 站置信容量示意图。
【具体实施方式】
[0055] 下面利用附图和实施例对本发明计及功率相关性的光伏电站群置信容量评估方 法作进一步说明。
[0056] 本发明的具体实施例是：以我国西北某大型光伏电站群所处位置为例，分析用数 据来自光伏电站群实测数据，数据的获得可采用本领域技术人员所熟悉的市售产品数据 采集装置来实现。
[0057] 实施例计算条件说明如下：
[0058] 1)仿真光伏电站群规模分别为 200Mff、300Mff、400Mff、500Mff、600Mff、700Mff 及 800丽，其中200丽光伏电站群由100丽、50丽、30丽及20丽光伏电站组成，之后总容量每增 加100丽，光伏电站群增加KKMW光伏电站；
[0059] 2)太阳能电池板采用300W组件；标准测试条件下光伏组件短路电流Isc。= 8. 81A ;短路电流温度系数α τ= 〇. 006% /°C ;标准测试条件下温度I\ef= 25°C ;二极管理 想常数η为1. 5 ;固有电阻馬为0. 054 ;光伏电站变流及变压系统效率η为〇. 8 ;标准测试 条件下的辐照度1^为l〇〇〇W/m2;
[0060] 3)计算用光伏电站群经炜度为36° N，94° 53' E;各月的月平均晴空指 数分别为 〇· 670、0· 679、0· 650、0· 643、0· 636、0· 61