重庆大学大学生科研训练计划
项目结题报告书
项目名称： 光伏电源输出功率的概率模型研究 学 院： 电气工程学院 项目负责人： 杨星宇 联系电话： 15923083659 项目组成员： 邹达 曾执丰 指导教师： 赵霞
2014 年 10 月
教务处 制
填表说明
一、报告书填写内容必须与事实相符，表述准确。
二、报告书中“项目结题报告”文字不少于2000字；报告内容必须包括以下基本内容： 1、项目组成员分工、参与完成情况 2、项目成果简介
3、项目立项与研究的目的、意义 4、项目研究的主要内容
5、项目研究过程与方法（包含研究方法、研究过程、资料与数据来源等方面的简介） 6、项目创新点（或特色） 7、项目研究存在的问题、建议 8、项目研究工作的自我评价分析与结论 三、 打印格式：
1、纸张为A4大小，双面打印； 2、文中小标题为小四、宋体、加黑； 3、栏内正文为五号、宋体。
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作品原创性声明
本人郑重声明：所呈交的项目报告以及所完成的作品实物等相关成果，是本人和队友独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，不侵犯任何第三方的知识产权或其他权利。本声明的法律结果由项目组承担。
项目组成员签名：
日期： 年 月 日
项目指导教师审核签名：
日期： 年 月 日
一、项目组成员及分工（完成情况按优秀、良好、中、合格、不合格五级记分考核） 姓名 学号 主要负责内容 数据的收集、光伏电源模型的建立、概率潮流计算的结果的分析、论文的撰写 数据的处理、光伏电源模型的建立、潮流计算程序的编写、论文的修改 文献的查阅、期刊的联系以及论文的排版 完成情况 杨星宇 20104209 优秀 邹达 20114351 优秀 曾执丰 20114351 优秀 二、项目成果简介（300--500字。） 1.基于参数和非参数理论的光伏电源输出功率概率建模对比分析 为了准确模拟光伏电源输出功率，采用参数模型与非参数模型进行建模。分别基于Beta分布、Normal分布、Weibull分布、非参数核密度估计建立光伏输出功率模型，并用Matlab软件对其进行编译，得出各参数模型与非参数模型的概率密度曲线，进行对比。针对甘肃敦煌中广核光伏电站实测数据，再根据K-S检验、卡方检验对各概率密度曲线进行检验，得出非参数核密度估计概率密度曲线拟合度最高并通过检验，即相比较于参数理论，非参数模型的拟合度更高，更适合对光伏电源输出功率的随机性建模。 2.考虑光伏电站昼夜功率输出差异的Monte Carlo概率潮流分析 为了准确分析考虑光伏电源夜间无功情况的潮流计算，基于Monte Carlo潮流计算对光伏电源输出功率的潮流计算建模。首先采用舍选抽样法对非参数核密度估计概率密度曲线进行抽样，然后采用Monte Carlo潮流计算法以IEEE-14网络进行建模，成功得出光伏电源输出功率的潮流计算模型，并分析出夜间忽略无功与考虑无功的差异，得出了较合理的结论。 3.完成《基于Monte Carlo模拟的光伏电源夜间无功输出的概率潮流计算》论文并投稿至期刊《智能电网》。 4.正在撰写论文《甘肃某光伏电站输出功率的随机特性分析》；
三、项目立项与研究的目的、意义 随着全球能源危机及环境问题的日益凸显，可再生能源得到世界各国的重视。其中，光伏以[1]其绿色环保无污染等特点近年来得到了持续快速发展。但不容忽视的是，光伏属于典型的间歇式能源，其输出功率具有较强的随机波动性，因此，光伏的大规模接入将给电力系统安全稳定经济运行带来极大的挑战。 正是因为光伏发电系统的这种不稳定性，使其相对于大电网是一种不可控源，会对大电网造成冲击。所以我们需要对光伏发电的概率进行研究，来尽可能减少随机性对电力系统的影响，这样才能更好制定电力系统的发电计划。目前对于太阳能的随机性的研究并不多，而这也正是光伏发电大规模应用的难点之一。 现在对于光伏发电随机性的难题，大多的科学家是研究一段时间光伏系统的最大功率点，通过找寻它的规律来减小随机性的影响，在这项研究里有CVT法以及爬坡法等提高监控精度的方法，但是找寻最大功率点规律会有自身的不稳定性和精确度不高等缺点。除了研究最大功率点外，从影响光伏电源的外部因素进行的研究的一般思路是，先假设太阳辐射度或晴朗系数等服从某种参数分布，再用历史数据对分布的参数进行估计，然后根据光伏电源出力与辐照度或晴朗系数的关系得到光伏电源的概率模型。 采用非参数核密度估计的建模方法，首先，这是通过研究获取的样本数据来得出数据分布特征的方法，比较通过研究光伏出力的主要因素这种间接预测的方法，减少了随机因素的影响，有更高的可靠性；其次，非参数核密度估计不仅比传统的参数估计更实用，而且在非参数估计中具有更高的准确度；最后，在实际应用方面，这样一种无需任何先验知识的建模方法，在负荷建模[9]和风速建模中均成功应用。 [2]为定量分析光伏接入对系统的影响，概率潮流作为一种重要的电力系统不确定性分析工具得到了广泛的应用。文献[3]基于Monte Carlo模拟提出了含光伏配电网的概率潮流计算方法，用于评估不同光伏渗透率下的电压和线路负载水平，以确定最大光伏接入容量。文献[4]利用基于Monte Carlo模拟的概率潮流计算方法，分析光伏接入对线损的影响，并有结论：光伏接入可降低线损，且分布越均匀、输出功率越稳定，降损效益越好。文献[5-6]提出了考虑光伏等分布式电源(DG, distributed generator)运行状态和出力不确定性的概率潮流计算方法。 然而，上述文献在概率潮流分析中均未考虑光伏电站夜间无功功率输出，针对该问题，本文基于Monte Carlo模拟技术提出了一种计及光伏电站昼夜功率输出差异的概率潮流计算方法。首先，根据光伏电站昼夜有功/无功功率的输出特征，建立其潮流计算模型；接着，利用非参数核密度估计理论建立光伏白天有功输出的概率模型，并采用正态分布模拟负荷的随机波动；然后，基于Monte Carlo模拟技术建立考虑光伏电站昼夜功率输出差异的概率潮流分析方法；最后，用甘肃敦煌某光伏电站的实测数据以及IEEE14节点标准测试系统进行仿真分析，验证了本文方法的有效性、正确性，并分析了光伏夜间无功输出对概率潮流结果的影响。 四、项目研究的主要内容 1.光伏电源输出功率的随机特性分析 (1)通过参数理论进行光伏电源输出功率概率建模 (2)通过非参数核密度估计理论对光伏电源输出功率概率建模 (3)采用K-S检验与卡方检验对参数与非参数模型检验 2.基于舍选法对光伏电源输出功率概率模型抽取预测点 3考虑光伏电站昼夜功率输出差异的Monte Carlo概率潮流分析 (1)在Matlab环境下建立光伏电站输出功率概率潮流计算模型 (2)算例分析 (3)得出结论