考虑输变电工程造价的短期光伏功率控制

考虑输变电工程造价的短期光伏功率控制

高贤颖

内蒙古万辉电力技术有限公司 内蒙古呼和浩特市 010000 摘要： 光伏发电具有波动性和间歇性的特点。一般来说，大型光伏电站并网会对电力系统的供需平衡、安全稳定经济和电能质量产生影响。光伏发电的高效协调控制有利于电力系统调度部门的统筹安排，实现常规电源与光伏电站的相互配合，及时调整调度计划，科学配置电网运行方式，不仅可以有效降低光伏接入对电力系统的不利影响，提高电网运行的安全性和可靠性，还能有效降低电网的旋转备用容量和整体运行成本，充分利用太阳能资源，从而降低输变电工程的成本，实现综合效益最大化。

关键词：输变电电网；工程造价；短期光伏功率；电力系统调度;

为提高光伏系统功率协调控制精确性，提出基于短期光伏功率协调控制算法。综合考虑光伏功率协调控制影响因素，利用分类算法划分气象类型，利用ＥＭＤ分解短期光伏功率序列，实现功率序列隔离预处理，降低非平稳行为对短期光伏功率协调控制产生的影响；采用ＥＬＭ＿ｋ设计并构建短期光伏功率协调控制模型，增强功率协调控制精确性。

一、考虑输变电工程造价的短期光伏功率协调控制

在电力系统运行过程中，少不了规划评审辅助决策系统，该系统能够将原本分散和孤立的信息数据整理归纳存储，并进行统一管控，以此得到数据资源的融合结果。在该系统中，输变电工程造价是需要考虑的一个重要因素，其关系着电力系统运行成本，对于整体电网运行中规划评审辅助决策而言极为重要ａ光伏发电系统功率输出随机性强，波动性大，负载突加或突减的时候会影响输出电压的稳定性，因此光伏功率协调控制可以达到调节电压的目的，确保了整体输变电工程的稳定性即为输变电工程造价评估提供更适宜的环境。相对应的，电网调度是输变电工程造价比较重要的影响因素之一，而经上述内容可知光伏功率协调控制对于电网调度而言非常重要。由此说明，输变电工程造价也限制光伏功率协调控制的成本投人水平，光伏发电系统功率输出受到限制，输变电工程造价和光伏功率协调控制具有很强的关联性。 

1. 光伏功率协调控制影响因素。（1）太阳辐照情况经长期测试研究可知，光伏功率变化主要影响因素为气象条件，例如太阳辐照情况、温度等均会对光伏输出功率产生影响。其中，太阳辐照情况和输出功率之间存在的关联性最高。光伏电池中光电流和太阳辐照存在线性关系，太阳辐照度在100至1000Ｗ／ｍ２并为恒温时，太阳的辐照度越大则光电流就会越强，此时光伏电池开路电压基本恒定，因此输出功率和太阳辐照度存在正比关系。综上，将和输出功率相应时刻的太阳辐照度当作主要协调控制指标，温度和光伏电池运行温度对输出功率产生的影响较为显著，电池组的光电转换效率会在温度升高的情况下逐渐降低。部分气象参数会对太阳辐照度产生直接影响，和辐照度之间有非常大的关联性，能够在一定程度上将辐照度整体变化情况反映出来。例如相对湿度的不断増加，会致使太阳辐射逐渐减弱，会间接地影响输出功率。（2）辐照度。因辐照度在天气种类识别中可以起到决定性的作用，因此应该综合考量日实时辐照度和辐照度均值之差对时间的三阶导数，三阶导数主要用于纯理论分析，可以更逼近需要的辐照度值。

2.基于经验模态分解的光伏功率序列分析。在信号处理方面，经验模态分解法依据信号原来的局部特征时间尺度，针对相对复杂的信号函数实行分解操作，获取有限本征模态函数ＩＭＦ，通过分解操作使得瞬时频率具备了物理意义。利用对各ＩＭＦ实行Ｈｉｌｂｅｒｔ变换操作，能够得到各ＩＭＦ在时间不断变化下产生的瞬时频率与瞬时幅值，以此能够获取较为完整的非平稳信号时频情况。假设x（t）代表原始信号函数，那么实行ＥＭＤ操作之后x（t）会分解成频率从大到小进行排列的n个ＩＭＦ分量ci（t）和剩余趋势量ｒ（t）相加值：

综上，ＩＭＦ分量之间互为影响被隔离，尽量地降低非平稳行为对短期光伏功率协调控制产生的影响。ＩＭＦ可以更为显著地突出原始数据存在的局部特征，利于历史数据变化规律挖掘。上述利用对历史功率序列实行ＥＭＤ操作，分解获取一组ＩＭＦ分量，更为清晰地得到了历史功率细节和趋势项，为短期光伏功率协调控制奠定了可靠的基础。

3.基于ＥＬＭ＿ｋ的短期光伏功率协调控制。根据上述影响因素和功率序列预处理，引入ＥＬＭ＿ｋ实现短期光伏功率协调控制。（１）组建光伏功率样本式（句为光伏功率样本组建情况：

式中st为t时刻光伏功率样本xt为t时刻光伏功率的采样结果At-1为气象记录值。（2）寻找协调控制模型离线参数的最优值选取连续七、八个月历史样本所组建的离线参数寻优总集合即历史功率细节和趋势项，同时根据十倍交叉验证法组建参数寻优过程中训练和验证两个样本，即：

式中：Ｇ为影响因素的历史数据总集合；V为十倍交叉验证所产生的验证样本集合；Ｍ为相应训练样本集合。在线协调控制模型通过队列的方式对在线历史样本的总集合进行更新。该模型可以直接协调控制某时刻光伏功率，如果要同时对下一时刻光伏功率进行协调控制，可依据当前时刻协调控制值更新运算得到。

二、实验结果与分析

为了验证基于ＥＬＭ＿ｋ的短期光伏功率协调控制算法可行性，进行相关性测试。实验将某光伏系统当作目标对象，针对某年的９月２２日系统功率进行协调控制。基于９月２２日最新的天气预报数据，利用对光伏电站和气象环境每天监测数据的整体变化情况分析，选择７５个采样点采集实验所需数据，每间隔ｌＯｉｎｉｎ是一个采样点。描述了采样点辐照度情况、温度及相应输出功率信息数据情况，采样时间为６点开始，１８点结束。采用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ软件作为数据整合平台，进行控制系统参数与上述各项数据的模拟整定，按照如下公式计算工程造价成本。

式中： 为用户用电行为k为历史相似日；st为上述三种数据的应用函数，包裹负载、输出功率等变量。得到的协调控制结果与其他文献方法的对比曲线如图1所示。

图1协调控制结果的工程造价对比

分析图1可知，仅在起始点和结尾点产生较小成本，而最低的为本文算法，在整个验证过程中其曲线波动情况保持稳定，说明算法运行精度高，具有可实践性。这是因为该算法为了提高协调控制精度，将气象因素与影响成本运行的各项指标直接联系起来，首先对影响光伏功率输出的各项因素指标进行了分析，并对其中较为关键的因素—气象因素进行了分类，为后续协调控制提供了支撑；然后基于ＥＭＤ对光伏功率序列进行预处理分析，实现了分量之间互为隔离，尽量防止相互影响的情况，降低了非平稳行为对短期光伏功率协调控制产生的影响，为短期光伏功率协调控制奠定了可靠的基础；最后在功率协调控制过程中优化参数，进一步提高了光伏功率协调控制的精确性，降低了工程造价。

总之，依据光伏功率协调控制影响因素分析和功率序列预处理，利用ＥＬＭ＿ｋ构建功率协调控制模型。测试结果表明，所提算法能够减少中间数据冗余，高效实现短期光伏功率协调控制，模型鲁棒性强，能够有效控制输电网工程造价。

参考文献：

［１］陈奇征，基于风速升降特征的短期风电功率预测．2019.

［２］张怡，浅谈考虑输变电工程造价的短期光伏功率控制.2020.