一种评估区域内风光资源互补性的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种评估区域内风光资源互补性的方法及系统，通过风速标准化序列和地面累积辐照量标准化序列，得到区域内各个格点的风光互补强度，绘制出区域风光互补强度二维图谱，以评估该区域的风光互补强度分布情况。本发明专利技术将风、光变量经过标准化处理，组成新的风、光资源气象变量，将风、光资源统一整合，充分考虑了风资源和光资源的协同变化性。将风光互补这样一个较为抽象的概念定量化地计算和描述，同时能够通过该方法绘制出风光互补性的资源分布图，对于一定区域内风光资源的评估，电站的选址和新能源资源配比调控提供有价值的参考依据。

A method and system for assessing the complementarity of scenery resources in a region

The invention provides a method and a system for evaluating the complementarity of wind and solar resources in a region. By standardizing the sequence of wind speed and ground cumulative irradiation, the wind and solar complementary intensity of each grid point in the region is obtained, and a two-dimensional map of the regional wind and solar complementary intensity is drawn to evaluate the distribution of the wind and solar complementary intensity in the region. The situation. The invention standardizes wind and light variables to form new wind and light resources meteorological variables, integrates wind and light resources, and fully considers the synergistic variability of wind and light resources. The abstract concept of wind-solar complementarity can be quantitatively calculated and described, and the resource distribution map of wind-solar complementarity can be drawn by this method, which can provide valuable reference for the evaluation of wind-solar resources in a certain region, the site selection of power stations and the regulation of the allocation of new energy resources.

【技术实现步骤摘要】
一种评估区域内风光资源互补性的方法及系统
本专利技术属于发电系统领域，特别是涉及到一种评估区域内风光资源互补性的方法及系统。
技术介绍
风能、太阳能都是不稳定、不连续的能源，大规模并网后将对电网产生不可忽视的冲击。我国由于大陆性季风气候的特点，风能和太阳能在时间和地域上天然具有较强的互补性——白天太阳光最强时，风较小，夜晚，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能有所加强；在夏季，太阳直射北半球，导致太阳光强度大而季节风小，而在冬季，虽然太阳光强度弱，但由于南北温差较大导致风力偏大。而风、辐射的变化是新能源电站生产出力的重要影响因素。因此，风、光资源特征是新能源电站建设前选址阶段的重要参考因素之一。由于风，光是不同的气象变量，两者在单位，时空上的差异较大，目前的风光资源评估方法主要是将风、光资源的评估分开进行：对于风能资源的评估主要分析平均风速、平均有效风速、平均风功率密度、平均有效风功率密度、风能密度、有效风能密度、发电利用小时数、理论发电利用小时数。而衡量风速大/小风年主要以风电场或区域每月平均风速多年(一般为30年)均值为基础，计算均值、标准差，平均风速大于(小于)1个标准差的称为大(小)风月；对于评估太阳能资源主要有水平面总辐射辐照量、光伏阵列倾斜面总辐射辐照量、法向直接辐射辐照量、水平面总辐射年辐照量等级、水平面太阳能资源稳定度等级、直射比等级、峰值日照时数、发电利用小时数。目前，“风光互补”更多是从风能、太阳能资源的角度提出的一种特征或特性。在实际应用中，“风光互补”的概念更多用于某一个发电系统的设计。与单独的风力发电或光伏发电相比，风光互补发电系统能使功率输出较平稳，增加电网对间歇性可再生能源的吸收接纳程度。因此，大型风光互补发电系统是可再生能源极有前途的一种高效利用形式。但是，随着新能源在我国迅猛发展，新能源装机占比逐渐上升，调度部门对于区域性新能源整体出力更加关注。因此，对于区域风能、太阳能资源评估对于区域内新能源场站整体布局、选址提供重要的参考基础。而利用区域内两种资源的互补关系进行区域新能源场站整体设计，更加有利于区域新能源生产发电的稳定性，对减少新能源自身波动性为电网带来的危害，促进新能源的发展。而如上所述分开进行的风光资源分析，虽然能看出风光资源的整体分布和历史变率，但不能直观地衡量区域的风光互补资源的特性。同时，目前对于风光互补系统研究多是针对某个已确定的风光互补系统进行优化匹配计算、系统优化控制等，这样的分析并不能指导进行风光互补电站的选址建设以及无法评估不同时期的风光资源互补性优劣。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种评估区域内风光资源互补性的方法及系统，为建立风光互补电站的选址和发电量预测提供指导，为提高区域新能源出力稳定性和新能源并网的安全性奠定基础。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种评估区域内风光资源互补性的方法，包括：(1)将区域内某格点的风速标准化序列v*和地面累积辐照量标准化序列R*相加，得到该格点第一种风光互补指数I：c1、c2、……、cn；(2)将该格点风速标准化序列的绝对值|v*|和辐照量标准化序列的绝对值|R*|相加，得到该格点第二种风光互补指数II：d1、d2、……、dn；(3)根据第一种风光互补指数I和第二种风光互补指数II判断该格点风光互补性较强的时刻，统计风光互补性较强的时间段长度，定义该格点的风光互补强度：(4)重复步骤(1)-(3)，得到各个格点的风光互补强度，绘制出区域风光互补强度二维图谱，以评估该区域的风光互补强度分布情况。进一步的，所述格点的风速标准化序列v*的标准化方法为：(101)对格点轮毂高度的风速历史数据进行预处理，清除异常数据值；(102)对经过预处理后的风速进行标准化处理，得到风速标准化时间序列v*：标准化的方法按照以下公式计算：其中：vt为原始序列中的数据，为原始序列的平均值，s为原始序列的标准差，s按照如下公式计算：进一步的，所述格点的地面累积辐照量标准化序列R*的标准化方法为：(201)对格点地面累积辐照量历史数据进行预处理，清除异常数据值；(202)对经过预处理后的地面累积辐照量进行标准化处理，得到地面累积辐照量标准化时间序列R*：标准化的方法按照以下公式计算：其中：Rt为原始序列中的数据，为原始序列的平均值，σ为原始序列的标准差，σ按照如下公式计算：进一步的，步骤(3)所述判断格点风光互补性较强时刻的方法为：对于第i个时刻，若满足第一种风光互补指数ci在±1倍标准差内，且满足第二种风光互补指数di大于2倍标准差，则i时刻该格点的风光互补性较强，反之若不满足以上任何一种条件则说明该时刻风光互补性较弱。进一步的，步骤(3)所述格点的风光互补强度定义为：风光互补强度＝风光互补性较强时间长度/总时间长度。本专利技术的另一方面，还提出了一种评估区域内风光资源互补性的系统，包括：第一种风光互补指数模块，用于将区域内某格点的风速标准化序列v*和地面累积辐照量标准化序列R*相加，得到该格点第一种风光互补指数I：c1、c2、……、cn；第二种风光互补指数模块，用于将该格点风速标准化序列的绝对值|v*|和辐照量标准化序列的绝对值|R*|相加，得到该格点第二种风光互补指数II：d1、d2、……、dn；判断模块，用于根据第一种风光互补指数I和第二种风光互补指数II判断该格点风光互补性较强的时刻；风光互补强度模块，用于统计风光互补性较强的时间段长度，定义该格点的风光互补强度：绘制模块，用于通过第一种风光互补指数模块、第二种风光互补指数模块、判断模块、风光互补强度模块得到各个格点的风光互补强度，绘制出区域风光互补强度二维图谱，以评估该区域的风光互补强度分布情况。进一步的，还包括风速标准化模块，用于对格点轮毂高度的风速历史数据进行预处理，清除异常数据值；对经过预处理后的风速进行标准化处理，得到风速标准化时间序列v*：进一步的，还包括地面累积辐照量标准化模块，用于对格点地面累积辐照量历史数据进行预处理，清除异常数据值；对经过预处理后的地面累积辐照量进行标准化处理，得到地面累积辐照量标准化时间序列R*：进一步的，所述判断模块包括：第一种风光互补指数判断子模块，用于判断第i个时刻，第一种风光互补指数ci是否在±1倍标准差内；第二种风光互补指数判断子模块，用于判断第i个时刻，第二种风光互补指数di是否大于2倍标准差。进一步的，所述风光互补强度模块包括计算子模块，用于根据风光互补强度公式进行计算，公式为：风光互补强度＝风光互补性较强时间长度/总时间长度。相对于现有技术，本专利技术所述一种评估区域内风光资源互补性的方法及系统的有益效果为：本专利技术将风、光变量经过标准化处理，对历史风、光资源的变化进行合理量化，组成新的风、光资源气象变量，将风、光资源统一整合，充分考虑了风资源和光资源的协同变化性。将风光互补这样一个较为抽象的概念，从两种资源自身变化幅度及相互关系出发，组成新的变量进行量化分析，从而更加直观地看出风光资源的互补特性。同时能够通过该方法绘制出风光互补性的资源分布图，对于一定区域内风光资源的评估，电站的选址和新能源资源配比调控提供有价值的参考依据。附图说明图1是本专利技术的流程示意图；图2是本专利技术实施例的单个格点风光互补指数I的时间序列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估区域内风光资源互补性的方法，其特征在于，包括：(1)将区域内某格点的风速标准化序列v*和地面累积辐照量标准化序列R*相加，得到该格点第一种风光互补指数I：c1、c2、……、cn；(2)将该格点风速标准化序列的绝对值|v*|和辐照量标准化序列的绝对值|R*|相加，得到该格点第二种风光互补指数II：d1、d2、……、dn；(3)根据第一种风光互补指数I和第二种风光互补指数II判断该格点风光互补性较强的时刻，统计风光互补性较强的时间段长度，定义该格点的风光互补强度：(4)重复步骤(1)‑(3)，得到各个格点的风光互补强度，绘制出区域风光互补强度二维图谱，以评估该区域的风光互补强度分布情况。

【技术特征摘要】
1.一种评估区域内风光资源互补性的方法，其特征在于，包括：(1)将区域内某格点的风速标准化序列v*和地面累积辐照量标准化序列R*相加，得到该格点第一种风光互补指数I：c1、c2、……、cn；(2)将该格点风速标准化序列的绝对值|v*|和辐照量标准化序列的绝对值|R*|相加，得到该格点第二种风光互补指数II：d1、d2、……、dn；(3)根据第一种风光互补指数I和第二种风光互补指数II判断该格点风光互补性较强的时刻，统计风光互补性较强的时间段长度，定义该格点的风光互补强度：(4)重复步骤(1)-(3)，得到各个格点的风光互补强度，绘制出区域风光互补强度二维图谱，以评估该区域的风光互补强度分布情况。2.如权利要求1所述的一种评估区域内风光资源互补性的方法，其特征在于，所述格点的风速标准化序列v*的标准化方法为：(101)对格点轮毂高度的风速历史数据进行预处理，清除异常数据值；(102)对经过预处理后的风速进行标准化处理，得到风速标准化时间序列v*：标准化的方法按照以下公式计算：其中：vt为原始序列中的数据，为原始序列的平均值，s为原始序列的标准差，s按照如下公式计算：3.如权利要求1所述的一种评估区域内风光资源互补性的方法，其特征在于，所述格点的地面累积辐照量标准化序列R*的标准化方法为：(201)对格点地面累积辐照量历史数据进行预处理，清除异常数据值；(202)对经过预处理后的地面累积辐照量进行标准化处理，得到地面累积辐照量标准化时间序列R*：标准化的方法按照以下公式计算：其中：Rt为原始序列中的数据，为原始序列的平均值，σ.为原始序列的标准差，σ.按照如下公式计算：4.如权利要求1所述的一种评估区域内风光资源互补性的方法，其特征在于，步骤(3)所述判断格点风光互补性较强时刻的方法为：对于第i个时刻，若满足第一种风光互补指数ci在±1倍标准差内，且满足第二种风光互补指数di大于2倍标准差，则i时刻该格点的风光互补性较强，反之若不满足以上任何一种条件则说明该时刻风光互补性较弱。5.如权利要求1所述的一种评估区域内风光资源互补性的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，李秀峰，剡文林，何金定，赵珍玉，王凯，蔡建章，张敬东，蒋燕，尹成全，吴洋，栾毅，周彬彬，陈凯，王有香，吴东平，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南,53