考虑预测误差相关性的风电场储能容量优化研究

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近年来,储能被看作是处理风电随机性波动的有效方法之一。对于区域电网内地理位置较近的多个风场,其相互之间的时空相关性会直接影响风功率总体输出的波动,进而影响储能配置的有效性和经济性。因此,在进行储能配置和控制时,综合考虑预测误差的时空相关性以及其对成本效益等多方面的影响,对于减小预测误差,提升储能配置的经济性与实用性均具有明显的应用价值。在此背景下,本文展开了考虑预测误差相关性的储能优化。首先,本文根据Copula理论,详细研究了多风场预测误差高维建模方法;随后建立了考虑短期预测误差时空相关性的储能容量优化模型,详细比较分析不同时空相关性程度对储能配置的影响;最后,提出了考虑超短期预测误差时间相关性的储能运行策略优化方法。本文的主要工作与创新性如下所示:1)准确分析预测误差特性,是预测误差高维建模的基础。通过分析预测误差的概率分布特性,比较多种拟合方法的优劣,确定利用基于核密度估计的拟合方法拟合预测误差边缘分布;通过分析时空相关性,发现单个风场相邻时间区间具有很强的时间相关性,对于多个风电场,风电场距离越近,空间相关性越强。基于特性分析结果,本文利用Copula理论建立了预测误差的高维模型,该模型可以有效拟合多风场预测误差的时空相关性,并能识别其中的不相关关系。2)区域电网距离较近风场之间的时空相关性会直接影响各风场储能配置结果的合理性。因此,基于预测误差高维模型,本研究提出了一种新的考虑多风场短期预测误差时空相关性的储能容量优化方法。本文所建立的储能配置模型以补偿预测误差、跟踪风电出力为目标,充分考虑风储系统各项成本之间的博弈关系,最大程度的降低储能系统综合成本。算例分析证明了本文所提模型的有效性,容量优化配置若未考虑时空相关性将会导致额定容量与额定功率被错误估计,且风场之间的时空相关性越强,储能配置的综合成本越低,储能系统对预测误差的补偿效果越好。3)制定储能运行策略时若不考虑预测数据等不确定信息,会导致预测误差补偿度不足、无法保证输出功率满足出力要求等问题。因此,本文提出了一种新的考虑超短期预测误差不确定信息的储能运行策略优化方法,该策略充分考虑了预测趋势和超短期预测误差相邻时刻的相关关系。通过算例分析比较,发现在制定储能运行策略时考虑时间相关性,可以有效减小弃风能量与损失能量,使得输出功率更大程度地满足预期参考区间,提高储能运行的有效性。
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