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山东大学学报 (工学版) ›› 2022, Vol. 52 ›› Issue (1): 111-119.doi: 10.6040/j.issn.1672-3961.0.2020.424

• 电气工程 • 上一篇    下一篇

考虑风光多维时空相关性的电源规划方法

李文升1(),王宪1,米元泽2,曹永吉2,*(),刘晓明1,张恒旭2,刘子菡2   

  1. 1. 国网山东省电力公司经济技术研究院, 山东 济南 250021
    2. 电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学), 山东 济南 250061
  • 收稿日期:2020-10-19 出版日期:2022-02-21 发布日期:2022-02-21
  • 通讯作者: 曹永吉 E-mail:liwensheng@jyy.sd.sgcc.cn;caoyongji1991@163.com
  • 作者简介:李文升(1978—)，男，山东济南人，高级工程师，硕士，主要研究方向为主网规划和电力系统优化。E-mail: liwensheng@jyy.sd.sgcc.cn
  • 基金资助:
    国网山东省电力公司科技资助项目(52062518000T)

Method for generation planning with the temporal and spatial correlation of wind and solar power

Wensheng LI1(),Xian WANG1,Yuanze MI2,Yongji CAO2,*(),Xiaoming LIU1,Hengxu ZHANG2,Zihan LIU2   

  1. 1. Economic and Technological Research Institute, State Grid Shandong Electric Power Company, Jinan 250021, Shandong, China
    2. Key Laboratory of Power System Intelligent Dispatch and Control of Ministry of Education (Shandong University), Jinan 250061, Shandong, China
  • Received:2020-10-19 Online:2022-02-21 Published:2022-02-21
  • Contact: Yongji CAO E-mail:liwensheng@jyy.sd.sgcc.cn;caoyongji1991@163.com

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摘要：

提出考虑风光多维时空相关性的电源规划方法。基于Copula理论和风光出力概率分布建立考虑风光多维时空相关性的风光出力模型, 将出力场景应用于双层电源规划模型中, 提出考虑风光多维时空相关性的电源规划方法。上层是以总规划费用最小为目标函数的投资决策模型, 下层是以运行经济性和调峰特性最优为目标的短期运行优化模型。通过某地区算例验证分析了所提方法的有效性。结果表明，考虑风光时空相支性能够降低数据模拟误差，提高规划方法的经济效益，改善调峰特性。

关键词: 风电, 光伏, 时空相关性, Copula理论, 电源规划

Abstract:

A generation planning method considering multi-dimensional spatial-temporal correlation of wind and solar energy was proposed. Based on Copula theory and probability distribution of wind power and photovoltaic, a wind power and photovoltaic output model considering multi-dimensional spatial-temporal correlation of wind power and photovoltaic was established. The output scenario was applied to the bi-level generation planning model, and a generation planning method considering the multi-dimensional spatial-temporal correlation of wind power and photovoltaic was proposed. Among them, the upper level was the investment decision-making model with the minimum total planning cost as the objective function, and the lower level was the short-term operation optimization model with the optimal operation economy and peak shaving characteristics as the objective. The effectiveness of the proposed method was verified by a case study in a certain area, and the influence of the spatial-temporal correlation of wind power and photovoltaic on the generation planning scheme was compared and analyzed.

Key words: wind power, photovoltaic, spatial and temporal correlation, Copula theory, generation planning

中图分类号: 

  • TM715

图1

模型求解流程"

表1

各类电源参数"

电源类型 现有装机
容量/MW		 投建成本/
(万元·MW-1)		 固定成本/
(万元·MW-1)
火电 51 968 430 15.03
风电 1 920 834 24.42
光伏 4 470 936 21.00
水电 200 450 14.09
储能 0 390 9.50

表2

Copula函数拟合结果对比"

Copula函数 模型参数 欧式距离
Gaussian-Copula -0.051 0 0.348 0
t-Copula -0.063 8 0.360 4
Gumbel-Copula 1.013 1 0.724 7
Clayton-Copula 0.013 2 0.534 1
Frank-Copula -0.369 5 0.394 1

图2

风电原始出力场景与预测场景对比图"

图3

光伏原始出力场景与预测场景对比图"

表3

相关性系数"

方法 风光出力
互相关系数		 风电出力12 h
自相关系数		 光伏出力12 h
自相关系数
原始出力 -0.385 1 0.339 0 0.320 1
考虑多维时空
相关性		 -0.341 3 0.313 6 0.332 6
仅考虑空间
相关性		 -0.325 4 0.002 4 0.125 4

图4

考虑多维时空相关性投资决策"

表4

电源规划方案对比"

方案 新建
水电		 新建
储能		 新建
火电		 新建
风光		 总装机
容量
考虑多
维时空
相关性		 6980 600 13 750 4900 84 788
仅考虑
空间相
关性		 6420 600 14 862 3680 84 210

表5

电源规划成本对比"

方案 建造
费用/
亿元		 运行
费用/
亿元		 其他
费用/
亿元		 剩余
价值/
亿元		 总费用/
亿元
考虑多
维时空
相关性		 46.681 1 450.614 0.862 16.492 1 480.653
仅考虑
空间相
关性		 45.537 1 452.942 0.931 17.021 1 482.281

图5

考虑多维时空相关性短期优化调度"

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