本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電及接入技術構建方法，更具體地，涉及一種風電出力場景的生成方法。

背景技術：

風力發(fā)電作為一種清潔的可再生能源形式，有著極其可觀的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。然而，隨著風力發(fā)電在系統(tǒng)中的裝機比重逐漸加大，由于風力發(fā)電具有間歇性、隨機性、反調(diào)峰特性，對現(xiàn)有電源規(guī)劃和電力系統(tǒng)運行調(diào)度造成了較大影響，如何建立準確的風電出力模型顯得十分重要?，F(xiàn)階段國內(nèi)對風電出力的建模主要有4種方式。一是采用多狀態(tài)機組模型，將風電出力視為可能在某些離散點取值的多狀態(tài)機組；二是基于風速的威布爾分布，結(jié)合風功曲線得到風電出力的概率分布模型；三是通過歷史風電出力曲線，生成風電出力場景，然后將風電作為負負荷在原始負荷曲線上扣除；四是基于風電時序出力模擬的負荷修正模型。以上4種模型，又以通過歷史風電出力曲線生成風電出力場景應用較多，但現(xiàn)有的風電出力場景生成方法主要存在以下三個問題：

一是生成的風電場景不能反應風電出力的全時空隨機特性，多為選取幾個典型場景，且場景選取過于極端，不能用于指導長時間尺度的運行優(yōu)化。

二是生成場景時沒有結(jié)合日負荷曲線，僅根據(jù)風電出力數(shù)據(jù)自身特征聚類形成了風電出力場景，不能反映風電隨機性和負荷變化的相互影響，難以準確實現(xiàn)對系統(tǒng)日周期的全過程分析。

三是生成場景時沒有考慮我國以煤電為主、調(diào)峰電源不足，調(diào)度周期大于24h的特點，所構建的場景不能較好的反應其日發(fā)電出力相關性和調(diào)峰特性，從而不能較好的反應原風電出力曲線對系統(tǒng)調(diào)峰平衡的精細化影響。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種風電出力場景的生成方法，旨在解決現(xiàn)有場景選取不能反映風電出力的隨機性、不能考慮負荷變化對風電出力的影響以及風電出力曲線對系統(tǒng)調(diào)峰平衡的精細化影響的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種風電出力場景的生成方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)季節(jié)a的典型日負荷曲線確定季節(jié)a的高峰時段、季節(jié)a的腰荷時段、季節(jié)a的低谷時段；

(2)確定季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線的高峰時段日發(fā)電出力特性指標、腰荷時段日發(fā)電出力特性指標、低谷時段日發(fā)電出力特性指標以及調(diào)峰容量指標；

(3)統(tǒng)計季節(jié)a所有風力日發(fā)電曲線的高峰時段平均出力、低谷時段平均出力、腰荷時段平均出力得到高峰時段平均出力區(qū)間、腰荷時段平均出力區(qū)間和低谷時段平均出力區(qū)間，將高峰時段平均出力區(qū)間、腰荷時段平均出力區(qū)間和低谷時段平均出力區(qū)間均按比例劃分為n個子區(qū)間，

根據(jù)n個高峰時段平均出力子區(qū)間、n個腰荷時段平均出力子區(qū)間和n個低谷時段平均出力子區(qū)間確定季節(jié)a的n³個場景類；

并根據(jù)季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線高峰時段平均出力、低谷時段平均出力、腰荷時段平均出力分屬區(qū)間情況確定季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線所屬場景類；

并根據(jù)季節(jié)a各場景類中包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量和季節(jié)a包含的風力日發(fā)電曲線的總數(shù)量確定季節(jié)a各場景類的概率；

(4)根據(jù)季節(jié)a各場景類包含的風力日發(fā)電曲線的調(diào)峰容量指標確定季節(jié)a各場景類的典型風力日發(fā)電曲線；

(5)根據(jù)季節(jié)a各場景類包含的所有風力日發(fā)電曲線的總發(fā)電量和季節(jié)a的各場景類的典型風力日發(fā)電曲線的期望發(fā)電量修正季節(jié)a的各場景類的典型風力日發(fā)電曲線的各小時出力，獲得季節(jié)a的風電出力場景及概率分布；

典型日負荷曲線代表該季節(jié)80％～90％的日負荷曲線的變化趨勢，高峰時段日發(fā)電出力特性指標包括高峰時段平均出力，腰荷時段日發(fā)電出力特性指標包括腰荷時段平均出力，低谷時段日發(fā)電出力特性指標包括低谷時段平均出力，a＝1，2，3，4；分別代表春、夏、秋、冬四個季節(jié)，1≤d≤N_a,N_a為季節(jié)a的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量。

進一步地，步驟(1)根據(jù)公式T_aH＝{t|L_a(t)≥ρ_p·L_max(a)}確定季節(jié)a的高峰時段T_aH；根據(jù)公式T_aM＝{t|ρ_b·L_min(a)<L_a(t)<ρ_p·L_max(a)}確定季節(jié)a的腰荷時段T_aM；根據(jù)公式T_aL＝{t|L_a(t)≤ρ_b·L_min(a)}確定季節(jié)a的低谷時段T_aL；

式中，L_a(t)為季節(jié)a的典型日負荷曲線，L_max(a)表示季節(jié)a典型日負荷曲線的最大負荷，L_min(a)表示季節(jié)a典型日負荷曲線的最小負荷，ρ_p取0.9～0.98，ρ_b取1.02～1.2。

進一步地，步驟(2)高峰時段日發(fā)電出力特性指標還包括高峰時段最大出力、高峰時段最小出力；

低谷時段日發(fā)電出力特性指標還包括低谷時段最大出力、低谷時段最小出力；

調(diào)峰容量指標包括最大反調(diào)峰容量和最小反調(diào)峰容量；

最大反調(diào)峰容量為低谷時段最大出力與高峰時段最小出力的差值，最小反調(diào)峰容量為低谷時段最小出力與高峰時段最大出力的差值。

根據(jù)各季節(jié)的典型日負荷曲線確定各季節(jié)的高峰時段、腰荷時段以及低谷時段，并獲取各季節(jié)所有風力日發(fā)電曲線在高峰時段、低谷時段以及腰荷時段的日發(fā)電出力特性指標，日發(fā)電出力特性指標用于確定該季節(jié)的所有場景類及場景類的概率，并根據(jù)日最大反調(diào)峰容量和日最小反調(diào)峰容量指標獲得風電出力場景及風電出力場景的概率，使得該季節(jié)風電出力場景既能能夠反應風電全時空隨機性及其與負荷變化的相互影響，又能夠較好地反映原風電出力曲線對系統(tǒng)調(diào)峰平衡的精細化影響。

進一步地，步驟(3)包括如下步驟：

(31)根據(jù)季節(jié)a的高峰時段平均出力的最大值和季節(jié)a的高峰時段平均出力的最小值獲得季節(jié)a的高峰時段平均出力區(qū)間U_H(a)；根據(jù)季節(jié)a的腰荷時段平均出力的最大值和季節(jié)a的腰荷時段平均出力的最小值獲得季節(jié)a的腰荷時段平均出力區(qū)間U_M(a)；根據(jù)季節(jié)a的低谷時段平均出力的最大值和季節(jié)a的低谷時段平均出力的最小值獲得季節(jié)a低谷時段平均出力區(qū)間U_L(a)；

(32)將季節(jié)a的高峰時段平均出力區(qū)間U_H(a)分割為n個高峰時段平均出力子區(qū)間，將季節(jié)a的腰荷時段平均出力區(qū)間U_M(a)分割為n個腰荷時段平均出力子區(qū)間，將季節(jié)a的低谷時段平均出力區(qū)間U_L(a)分割為n個低谷時段平均出力子區(qū)間；

(33)根據(jù)n個高峰時段平均出力子區(qū)間、n個腰荷時段平均出力子區(qū)間，n個低谷時段平均出力子區(qū)間確定n³個場景類；

(33)根據(jù)公式

P_xyz(a)＝{P_W(d_a)|P_Have(d_a)∈U_Hx(a),P_Mave(d_a)∈U_My(a),P_Lave(d_a)∈U_Lz(a)}

確定季節(jié)a場景類P_xyz(a)中包含的風力日發(fā)電曲線，并根據(jù)公式確定季節(jié)a場景類P_xyz(a)的概率p_xyz(a)；

式中，P_xyz(a)為季節(jié)a的場景類，1≤x,y,z≤n，P_W(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線，P_Have(d_a)季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線的高峰時段平均出力，P_Mave(d_a)為季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線的腰荷時段平均出力，P_Lave(d_a)為季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線的低谷時段平均出力，N_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量，N_a為季節(jié)a風力日發(fā)電曲線的總數(shù)量，U_Hx(a)為季節(jié)a第x個高峰時段平均出力子區(qū)間，U_My(a)為季節(jié)a第y個腰荷時段平均出力子區(qū)間，U_Lz(a)季節(jié)a第z個低谷時段平均出力子區(qū)間。

通過統(tǒng)計季節(jié)a所有風力日發(fā)電曲線高峰時段平均出力的最大值和最小值，獲得高峰時段平均出力區(qū)間，以同樣的方式獲得腰荷時段平均出力區(qū)間和低谷時段平均出力區(qū)間；通過將高峰時段平均出力區(qū)間、腰荷時段平均出力區(qū)間和低谷時段平均出力區(qū)間均按比例分割為n個子區(qū)間，根據(jù)n個高峰時段平均出力子區(qū)間、n個腰荷時段平均出力子區(qū)間和n個低谷時段平均出力子區(qū)間確定季節(jié)a的n³個場景類；通過季節(jié)a各風力日發(fā)電曲線高峰時段平均出力、腰荷時段平均出力、低谷時段平均出力三個特性指標分屬子區(qū)間情況確定其所屬場景類。能夠充分計及風電出力的隨機性及其與負荷變化的相互影響，保證將出力特性相似的風力日發(fā)電曲線歸入同一場景類。

進一步地，步驟(4)根據(jù)季節(jié)a各場景類包含的所有風力日發(fā)電曲線的調(diào)峰容量指標確定季節(jié)a各場景類的典型風力日發(fā)電曲線，包括如下步驟：

(41)根據(jù)公式

計算季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線P_W(m_a)與類中所有風力日發(fā)電曲線的平均加權歐拉距離S_xyz(m_a)；

(42)將最小的平均加權歐拉距離S_xyz(m_a)對應的風力日發(fā)電曲線P_W(m_a)作為季節(jié)a的場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線

式中，C_PVmax(m_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量，C_PVmin(m_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線的最小反調(diào)峰容量，C_PVmax(l_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第l條風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量，C_PVmin(l_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第l條風力日發(fā)電曲線的最小反調(diào)峰容量，1≤m,l≤N_xyz(a)，N_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量，k_α為最大反調(diào)峰容量C_PVmax(m)的權重，k_α＞0.7，1≤x,y,z≤n。

根據(jù)季節(jié)a各場景類中的風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量和最小反調(diào)峰量確定季節(jié)a各場景類的典型風力發(fā)電曲線，通過對該典型風力日發(fā)電曲線進行電量修正后作為風電出力場景，能夠較好地反映各場景類中原風力日發(fā)電曲線的調(diào)峰效益，從而較好地反映原風電出力曲線對系統(tǒng)調(diào)峰平衡的精細化影響。

進一步地，步驟(5)包括如下步驟：

(51)根據(jù)公式獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線，并判斷季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線各小時出力是否溢出季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值，若是，則將溢出時刻的出力值固定為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值，非溢出時刻的出力值均抬高獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第二次修正后的典型風力日發(fā)電曲線，并進入步驟(54)；否則，進入步驟(52)；

(52)判斷季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線各小時出力是否溢出季節(jié)a的場景類P_xyz(a)的出力最小值，若是，將溢出時刻的出力值固定為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值，非溢出時刻的出力值均降低獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第二次修正后的典型風力日發(fā)電曲線，并進入步驟(54)；否則進入步驟(53)；

(53)將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線作為季節(jié)a的一個風電出力場景，將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的概率p_xyz(a)作為該風電出力場景的概率；

(54)將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第二次修正后的典型風力日發(fā)電曲線作為季節(jié)a的一個風電出力場景，將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的概率p_xyz(a)作為該風電出力場景的概率；

式中，表示季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線第t小時的出力值，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線第t小時的出力值，σ_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次出力修正值，E_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的風力總發(fā)電量，N_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量，P_W(m_at)表示季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線第t小時的出力,為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線的期望發(fā)電量，

為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線出力的溢出時刻數(shù)，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線的溢出總電量，若為溢出季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值，則若為溢出季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值，

為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值；通過統(tǒng)計季節(jié)a場景類P_xyz(a)所有風力發(fā)電曲線各小時的出力值獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值，通過統(tǒng)計季節(jié)a場景類P_xyz(a)所有風力發(fā)電曲線各小時的出力值獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值。

通過修正場景類P_xyz(a)典型風力日發(fā)電曲線的期望發(fā)電量在保證修正后的典型風力日發(fā)電曲線各時刻出力值不溢出該場景類的風電出力范圍的條件下，把需修正的電量平攤到全天，即將整個曲線縱向平移，既能夠保證修正后的典型曲線的期望發(fā)電量與場景類中所有風力日發(fā)電曲線的總發(fā)電量一致，同時又不改變典型曲線的調(diào)峰需求，保證各場景類風電出力的電量效益和調(diào)峰效益。

采用該方案的風電出力場景生成方法，具有這些顯著優(yōu)點和有益效果：

1、相比現(xiàn)有方法，本發(fā)明充分結(jié)合系統(tǒng)的典型日負荷特性按日確定了風電出力的特征指標，并用于生成風電出力場景及其概率分布，以較小的工作量和較高的精度表征風電出力的全時空隨機性、負荷匹配特性，能夠反應不同負荷時段的風電出力水平，解決了現(xiàn)有場景生成方法脫離負荷特性，適應性差的問題。

2、本發(fā)明基于我國以煤電為主，氣電、抽水蓄能等靈活性調(diào)峰電源不足的電源結(jié)構特點，以日最大反調(diào)峰容量、日最小反調(diào)峰容量為特征指標，確定了各場景類的典型風力日發(fā)電曲線，并進行電量修正。該方法能充分反應風電出力原始數(shù)據(jù)的電量效益和調(diào)峰效益，保證調(diào)峰棄電量計算的準確性，較好地適應我國電力系統(tǒng)實際。

3、本發(fā)明提供的方法基于風電出力原始數(shù)據(jù)及典型日負荷特性，生成風力日發(fā)電場景及其概率分布，既能夠反映風電出力的隨機性、負荷匹配特性，又充分保證了原始風力日發(fā)電曲線的電量效益和調(diào)峰效益。各電力部門可將該場景納入電力系統(tǒng)運行優(yōu)化或經(jīng)濟調(diào)度，評估風力發(fā)電對系統(tǒng)電力平衡、電量平衡、調(diào)峰平衡、經(jīng)濟運行的影響；各電力企業(yè)可根據(jù)本發(fā)明開發(fā)含風電的電力系統(tǒng)運行優(yōu)化軟件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的風電出力場景的生成方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明提供的實施例中春季典型日負荷曲線及高峰時段、腰荷時段、低谷時段劃分情況；

圖3為本發(fā)明提供的實施例中春季各場景類分布情況；

圖4為本發(fā)明提供的實施例中春季各場景類的典型風力日發(fā)電曲線；

圖5為本發(fā)明提供的實施例中春季場景類典型風力日發(fā)電曲線與原風力日發(fā)電曲線對比圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明提供的風電出力場景的生成方法的流程圖。包括如下步驟：

(1)根據(jù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)確定季節(jié)a的典型日負荷曲線，該典型日曲線能夠反映季節(jié)a的80％～90％的日負荷曲線的變化趨勢，根據(jù)季節(jié)a典型日負荷曲線確定季節(jié)a的高峰時段T_aH、季節(jié)a的腰荷時段T_aM、季節(jié)a的低谷時段T_aL，a＝1,2,3,4，1表示春季，2表示夏季，3表示秋季，4表示冬季。

根據(jù)公式T_aH＝{t|L_a(t)≥ρ_p·L_max(a)}確定季節(jié)a的高峰時段T_aH；

根據(jù)公式T_aM＝{t|ρ_b·L_min(a)<L_a(t)<ρ_p·L_max(a)}確定季節(jié)a的腰荷時段T_aM；

根據(jù)公式T_aL＝{t|L_a(t)≤ρ_b·L_min(a)}確定季節(jié)a的低谷時段T_aL；

式中，L_a(t)為季節(jié)a的典型日負荷曲線，L_max(a)表示典型日負荷曲線的最大負荷，L_min(a)表示典型日負荷曲線的最小負荷，ρ_p取0.9～0.98，ρ_b取1.02～1.2。

如圖2所示為西北地區(qū)某風電場所在地春季典型日負荷曲線及高峰時段、腰荷時段、低谷時段劃分情況，其中，ρ_p取0.97，ρ_b取1.04，確定10-12和19-21點為負荷高峰時段，0-6點為負荷低谷時段，其余為負荷腰荷時段。

(2)根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)逐日計算風力日發(fā)電曲線在高峰時段風電出力特性指標、低谷時段風電出力特性指標、腰荷時段風電出力特性指標以及調(diào)峰容量指標：

根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線在高峰時段出力的均值獲得高峰時段平均出力P_Have(d_a)，其中，1≤d≤N_a,N_a為季節(jié)a的風力日發(fā)電曲線數(shù)量，根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線在高峰時段出力的最大值獲得高峰時段最大出力P_Hmax(d_a)，根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線在高峰時段出力的最小值獲得高峰時段最小出力P_Hmin(d_a)。

根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線在低谷時段出力的均值獲得低谷時段平均出力P_Lave(d_a)；根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線在低谷時段出力的最大值獲得低谷時段最大出力P_Hmax(d_a)，根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線在低谷時段出力的最小值獲得低谷時段最小出力P_Hmin(d_a)。

根據(jù)系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)計算季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線在腰荷時段出力的均值獲得腰荷時段平均出力P_Mave(d_a)。

季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量C_PVmax(d_a)的計算公式為：

C_PVmax(d_a)＝P_Lmax(d_a)-P_Hmin(d_a)

式中，P_Lmax(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線低谷時段最大出力，P_Hmin(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線高峰時段最小出力。

季節(jié)a的第d條風力日發(fā)電曲線的最小反調(diào)峰容量C_PVmin(d_a)的計算公式為：

C_PVmin(d_a)＝P_Lmin(d_a)-P_Hmax(d_a)

式中，P_Lmin(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線低谷時段最小出力，P_Hmax(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線高峰時段最大出力。

(3)統(tǒng)計季節(jié)a所有的風力日發(fā)電曲線高峰時段平均出力，獲得季節(jié)a高峰時段平均出力的最大值和季節(jié)a高峰時段平均出力的最小值，從而獲得季節(jié)a高峰時段平均出力區(qū)間U_H(a)；

統(tǒng)計季節(jié)a所有的風力日發(fā)電曲線腰荷時段平均出力，獲得季節(jié)a腰荷時段平均出力的最大值和季節(jié)a腰荷時段平均出力的最小值，從而獲得季節(jié)a腰荷時段平均出力區(qū)間U_M(a)；

統(tǒng)計季節(jié)a所有的風力日發(fā)電曲線低谷時段平均出力，獲得季節(jié)a低谷時段平均出力的最大值和季節(jié)a低谷時段平均出力最小值，從而獲得季節(jié)a低谷時段平均出力區(qū)間U_L(a)；

將季節(jié)a高峰時段平均出力區(qū)間U_H(a)按取值大小從小到大分割為n個高峰時段平均出力子區(qū)間，季節(jié)a第x個高峰時段平均出力子區(qū)間記為U_Hx(a)，1≤x≤n；且季節(jié)a第x個高峰時段平均出力子區(qū)間U_Hx(a)的值小于季節(jié)a第x+1個高峰時段平均出力子區(qū)間U_Hx+1(a)；

將季節(jié)a腰荷時段平均出力區(qū)間U_M(a)按照取值大小從小到大分割為n個腰荷時段平均出力子區(qū)間，季節(jié)a第y個腰荷時段平均出力子區(qū)間記為U_My(a)，1≤y≤n；

將季節(jié)a低谷時段平均出力區(qū)間U_L(a)按照取值大小從小到大分割為n個低谷時段平均出力子區(qū)間，季節(jié)a第z個低谷時段平均出力子區(qū)間記為U_Lz(a)，1≤z≤n。

根據(jù)n個高峰時段平均出力子區(qū)間、n個腰荷時段平均出力子區(qū)間和n個低谷時段平均出力子區(qū)間確定季節(jié)a的n³個場景類；由季節(jié)a第x個高峰時段平均出力子區(qū)間、季節(jié)a第y個腰荷時段平均出力子區(qū)間和季節(jié)a第z個低谷時段平均出力子區(qū)間確定季節(jié)a的場景類P_xyz(a)。

根據(jù)公式

P_xyz(a)＝{P_W(d_a)|P_Have(d_a)∈U_Hx(a),P_Mave(d_a)∈U_My(a),P_Lave(d_a)∈U_Lz(a)}

確定季節(jié)a的場景類P_xyz(a)所包含的風力日發(fā)電曲線；

式中，P_xyz(a)為季節(jié)a的場景類，P_W(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線，P_Have(d_a)季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線高峰時段平均出力，P_Mave(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線腰荷時段平均出力，P_Lave(d_a)為季節(jié)a第d條風力日發(fā)電曲線低谷時段平均出力，U_Hx(a)為季節(jié)a第x個高峰時段平均出力子區(qū)間，U_My(a)為季節(jié)a第y個腰荷時段平均出力平子區(qū)間，U_Lz(a)季節(jié)a第z個低谷時段平均出力子區(qū)間。

根據(jù)公式確定季節(jié)a的場景類P_xyz(a)的概率p_xyz(a)；

N_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量，N_a為季節(jié)a包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量。

本發(fā)明提供的實例中取我國西北地區(qū)某風電場一年365天的歷史風力日發(fā)電曲線為樣本進行研究。

通過統(tǒng)計春季所有風力日發(fā)電曲線高峰時段平均出力的最大值和平均出力的最小值，獲得春季高峰時段平均出力區(qū)間P_Have(1)＝[0.012，0.590]，將春季高峰時段平均出力區(qū)間按照25％，50％，25％的比例分割為3個子區(qū)間：

U_H1(1)＝[0.012,0.157),U_H2(1)＝[0.157,0.446),U_H3(1)＝[0.446,0.590]

通過統(tǒng)計春季所有風力日發(fā)電曲線腰荷時段平均出力最大值和平均出力最小值，獲得春季腰荷時段平均出力區(qū)間P_Mave(1)＝[0.028，0.607]，將腰荷時段平均出力區(qū)間按上述同樣比例分割為3個子區(qū)間：

U_M1(1)＝[0.028,0.173),U_M2(1)＝[0.173,0.462),U_M3(1)＝[0.462,0.607]

通過統(tǒng)計春季所有風力日發(fā)電曲線低谷時段平均出力的最大值和平均出力的最小值，獲得春季低谷時段平均出力區(qū)間P_Lave(1)＝[0.054，0.589]，將低谷時段平均出力區(qū)間按上述同樣比例分割為3個子區(qū)間：

U_L1(1)＝[0.054,0.187),U_L2(1)＝[0.187,0.455),U_L3(1)＝[0.455,0.589]

根據(jù)上述3個春季高峰時段平均出力子區(qū)間、3個低谷時段平均出力子區(qū)間和3個春季腰荷時段平均出力子區(qū)間確定27個場景類，記為場景類P_xyz(1)

由高峰時段平均出力子區(qū)間U_H1(1)＝[0.012,0.157)，腰荷時段平均出力子區(qū)間U_M1(1)＝[0.028,0.173)，低谷時段平均出力子區(qū)間U_L1(1)＝[0.054,0.187)確定場景類P₁₁₁(1),若風力日發(fā)電曲線的高峰時段平均出力、腰荷時段平均出力以及低谷時段平均出力分屬上述區(qū)間，則將該風力日發(fā)電曲線歸入場景類P₁₁₁(1),以此類推。

按春季各風力日發(fā)電曲線的高峰時段平均出力、腰荷時段平均出力、低谷時段平均出力分屬區(qū)間情況，將春季風力日發(fā)電曲線最多劃分為27個場景類。如圖3所示，為實施例中春季風電出力場景分布情況。結(jié)果顯示春季風力日發(fā)電曲線實際被分為了14類，27類場景中有13類沒有出現(xiàn)，這是由于實例中樣本量較小的緣故，同時也說明了將各個指標劃分為3個區(qū)間具有較高的精確度。

同理可以確定其它三個季節(jié)各場景類的分布情況。

(4)根據(jù)季節(jié)a各場景類包含的風力日發(fā)電曲線的調(diào)峰容量指標確定季節(jié)a各場景類的典型風力日發(fā)電曲線，包括如下步驟：

(41)根據(jù)公式

計算季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線P_W(m_a)與類中所有風力日發(fā)電曲線的平均加權歐拉距離S_xyz(m_a)。。

式中，C_PVmax(m_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量，C_PVmin(m_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線的最小反調(diào)峰容量，C_PVmax(l_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第l條風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量，C_PVmin(l_a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第l條風力日發(fā)電曲線的最小反調(diào)峰容量，1≤m,l≤N_xyz(a)，N_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量，k_α為最大反調(diào)峰容量C_PVmax(m)的權重，k_α＞0.7。

(42)將最小的平均加權歐拉距離S_xyz(m_a)對應的風力日發(fā)電曲線P_W(m_a)作為季節(jié)a的場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線

(5)逐個修正季節(jié)a所有場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線的發(fā)電量在保證修正后的典型風力日發(fā)電曲線各時刻出力值不溢出場景類風電出力范圍的條件下，把需修正的電量平攤到全天，即將整個曲線縱向平移，修正過程如下：

計算季節(jié)a場景類P_xyz(a)的風力總發(fā)電量E_xyz(a)，公式如下：

式中，N_xyz(a)為季節(jié)a場景類P_xyz(a)包含的風力日發(fā)電曲線的數(shù)量，P_W(m_at)表示季節(jié)a場景類P_xyz(a)中第m條風力日發(fā)電曲線第t小時的出力。

計算季節(jié)a場景類P_xyz(a)典型風力日發(fā)電曲線的期望發(fā)電量

式中，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線第t小時的出力值。

計算季節(jié)a場景類P_xyz(a)典型風力日發(fā)電曲線的修正電量δE(a)

計算季節(jié)a場景類P_xyz(a)典型風力日發(fā)電曲線每個時刻的第一次出力修正值σ_xyz(a)

得到季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線

式中，表示季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線第t小時的出力值，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的典型風力日發(fā)電曲線第t小時的出力值。

(51)根據(jù)上述公式獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線判斷季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線各小時出力是否溢出季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值，若是，則將溢出時刻的出力值固定為季節(jié)a場景類P_xyz(a)出力最大值非溢出時刻的出力值均抬高并進入步驟(54)；否則進入步驟(52)。

式中，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線出力的溢出時刻數(shù)，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線的溢出總電量，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值，通過統(tǒng)計季節(jié)a場景類P_xyz(a)所有風力發(fā)電曲線各小時的出力值獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最大值；

(52)判斷季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線各小時出力是否溢出季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值，若是，將溢出時刻的出力值固定為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值非溢出時刻的出力值均降低否則進入步驟(53)。其中，為季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值，通過統(tǒng)計季節(jié)a場景類P_xyz(a)所有風力發(fā)電曲線各小時的出力值獲得季節(jié)a場景類P_xyz(a)的出力最小值。

(53)將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第一次修正后的典型風力日發(fā)電曲線作為季節(jié)a的一個風電出力場景，將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的概率p_xyz(a)作為該風電出力場景的概率；

(54)將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的第二次修正后的典型風力日發(fā)電曲線作為季節(jié)a的一個風電出力場景，將季節(jié)a場景類P_xyz(a)的概率p_xyz(a)作為該風電出力場景的概率。

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)確定能夠代表季節(jié)a的典型日負荷曲線，并以此確定負荷的高峰時段、腰荷時段以及低谷時段，逐日確定風力日發(fā)電曲線在上述三個時段的平均出力，通過統(tǒng)計所有風力日發(fā)電曲線的平均出力確定風力日發(fā)電曲線在上述三個時段的平均出力區(qū)間，將平均出力區(qū)間分割為多個子區(qū)間用于確定各場景類，通過風力日發(fā)電曲線在上述三個時段的平均出力分屬子區(qū)間情況確定其所屬場景類，根據(jù)各場景類包含的風力日發(fā)電曲線數(shù)量確定各場景類的概率，該方法能夠充分計及風電出力的隨機性及其與負荷變化的相互影響，保證將出力特性相似的風力日發(fā)電曲線歸入同一場景類。

根據(jù)場景類包含的風力日發(fā)電曲線的最大反調(diào)峰容量和最小反調(diào)峰容量來確定場景類的典型風力日發(fā)電曲線，由于日最大反調(diào)峰容量和日最小反調(diào)峰容量是基于風電反調(diào)峰特性進行定義的，顯著影響系統(tǒng)的調(diào)峰需求。故上述典型風力日發(fā)電曲線能夠反映該場景類中所有風力日發(fā)電曲線的調(diào)峰效益。

對典型風力日發(fā)電曲線進行電量修正，保證典型風力日發(fā)電曲線的期望發(fā)電量與對應場景類中所有風力日發(fā)電曲線的總電量相同，將修正的電量平攤到典型風力日發(fā)電曲線全天，即將典型風力日發(fā)電曲線縱向平移，若季節(jié)a場景類P_xyz(a)修正后的典型風力日發(fā)電曲線的某些時刻風電出力溢出季節(jié)a場景類P_xyz(a)的風電出力范圍，將溢出時刻的溢出總電量再平攤到非溢出時刻。

如圖4所示，為按照上述方法確定的實施例中春季各場景類的典型風力日發(fā)電曲線，圖(a)給出了場景p₁₁₁、場景P₁₁₂、場景P₁₂₁和場景P₁₂₂的典型風力日發(fā)電曲線，圖(b)給出了場景p₂₁₁、場景P₂₁₂、場景P₂₂₁、場景P₂₃₂和場景P₂₃₃的典型風力日發(fā)電曲線，圖(c)給出了場景p₃₁₂、場景P₃₂₁、場景P₃₂₂、和場景P₃₃₃的典型風力日發(fā)電曲線，結(jié)果顯示各典型曲線反映了風電在各負荷時段的不同出力水平，能夠量化風電出力的全時空隨機特性。

如圖5所示，為實施例中春季風電出力場景中，場景p₁₁₁、場景p₁₂₁、場景p₂₁₂和場景p₂₂₂這四個概率較高的場景類典型風力日發(fā)電曲線與原風力日發(fā)電曲線對比圖，結(jié)果顯示典型風力日發(fā)電曲線能夠較好地反映原風力日發(fā)電曲線的形狀特征，在聚類方法上又能夠保證原風力日發(fā)電曲線的電量效益和調(diào)峰效益，可驗證本發(fā)明的有效性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。