本發(fā)明涉及消納能力評估，具體涉及一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護的日益重視，清潔能源的開發(fā)與利用已成為各國能源戰(zhàn)略的重要組成部分；近年來，風(fēng)能、太陽能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)得到了迅速發(fā)展，但同時也帶來了電力系統(tǒng)運行的不確定性和復(fù)雜性。為了提高清潔能源的消納能力，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研究主要集中在數(shù)據(jù)驅(qū)動的清潔能源消納能力評估和電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度上。

2、然而，現(xiàn)有的技術(shù)存在一定的不足；首先，傳統(tǒng)的清潔能源消納能力評估方法往往依賴于靜態(tài)模型，無法實時反映清潔能源的波動性和負荷需求的變化，導(dǎo)致評估結(jié)果準確性不高；其次，現(xiàn)有技術(shù)在進行數(shù)據(jù)預(yù)處理和特征提取時，未能充分考慮到送端和受端數(shù)據(jù)的多樣性和復(fù)雜性，從而影響了后續(xù)評估模型的精確度；此外，當(dāng)前的清潔能源調(diào)度策略缺乏靈活性和適應(yīng)性，難以根據(jù)實時消納能力的變化進行動態(tài)調(diào)整，這在一定程度上限制了清潔能源的高效利用和電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行。本發(fā)明提出的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法，通過實時數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、特征提取以及動態(tài)評估模型的構(gòu)建，有望在上述方面實現(xiàn)顯著的技術(shù)進步和有益效果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問題，本發(fā)明提供了一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中評估結(jié)果準確性不高、評估模型的精確度低、限制清潔能源的高效利用和電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，提出了一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法，包括，

3、實時采集送受端數(shù)據(jù)，利用采集數(shù)據(jù)構(gòu)建送受端協(xié)同的清潔能源大數(shù)據(jù)平臺，并對采集數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行特征提取，并分析送端清潔能源的發(fā)電能力，并對受端數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)預(yù)測負荷需求；利用送端清潔能源發(fā)電能力和受端負荷預(yù)測結(jié)果，構(gòu)建送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估模型，并優(yōu)化模型參數(shù)；利用優(yōu)化后的評估模型動態(tài)評估送受端協(xié)同的清潔能源消納能力，根據(jù)評估結(jié)果匹配清潔能源調(diào)度策略。

4、作為本發(fā)明所述的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建送受端協(xié)同的清潔能源大數(shù)據(jù)平臺包括，實時采集送端數(shù)據(jù)和受端數(shù)據(jù)，并設(shè)計平臺的數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，設(shè)計數(shù)據(jù)處理流程。

5、所述送端數(shù)據(jù)包括環(huán)境數(shù)據(jù)、發(fā)電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、能源存儲狀態(tài)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)交互數(shù)據(jù)；所述受端數(shù)據(jù)包括電力消耗數(shù)據(jù)、負荷特性數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)和電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。

6、所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括風(fēng)速、光照強度、溫度、濕度和氣壓；所述發(fā)電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包括發(fā)電量、發(fā)電效率、設(shè)備轉(zhuǎn)速、設(shè)備溫度和故障代碼；所述能源存儲狀態(tài)數(shù)據(jù)包括儲能容量、充放電狀態(tài)、儲能效率和儲能設(shè)備溫度；所述電網(wǎng)交互數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流、頻率和功率因數(shù)。

7、所述電力消耗數(shù)據(jù)包括實時用電量、累計用電量和用電峰值；所述負荷特性數(shù)據(jù)包括負荷類型、負荷曲線和負荷預(yù)測；所述電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)包括變電站負荷、配電網(wǎng)電壓、配電網(wǎng)電流和線路損耗；所述用戶行為數(shù)據(jù)包括用電習(xí)慣、峰谷用電和需求響應(yīng)；所述電能質(zhì)量數(shù)據(jù)包括電壓波動、電流諧波和供電可靠性。

8、作為本發(fā)明所述的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述預(yù)處理包括，對采集的送受端數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)標(biāo)準化、數(shù)據(jù)融合，并對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行特征提取。

9、所述數(shù)據(jù)清洗包括利用統(tǒng)計方法檢測數(shù)據(jù)中的異常值和噪聲，并對缺失數(shù)據(jù)進行插補和刪除處理；所述數(shù)據(jù)融合包括利用時間戳匹配進行時間序列對齊和利用標(biāo)識符進行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

10、作為本發(fā)明所述的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述特征提取包括，提取預(yù)處理后數(shù)據(jù)的時域特征和頻域特征，分析送端清潔能源的發(fā)電能力。

11、提取時域特征公式為：

12、

13、其中，σ為方差，yi為數(shù)據(jù)點，為數(shù)據(jù)點平均值，m為數(shù)據(jù)點數(shù)量。

14、提取頻域特征公式為：

15、

16、其中，x(f)為傅里葉變換后的頻域表示，x(t)為原始時域信號，f為頻率，j為虛數(shù)單位，t為時間。

17、所述分析送端清潔能源的發(fā)電能力包括構(gòu)建圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并利用圖注意力網(wǎng)絡(luò)初始化模型參數(shù)，利用交叉熵損失評估模型預(yù)測與實際發(fā)電能力的差異，并分析送端清潔能源的發(fā)電能力，并預(yù)測負荷需求。

18、所述初始化模型參數(shù)包括節(jié)點特征矩陣為其中n為節(jié)點數(shù)，f

19、為特征維度，權(quán)重矩陣進行節(jié)點特征轉(zhuǎn)換，f為轉(zhuǎn)換后的特征維度，偏置

20、所述交叉熵損失公式為：

21、

22、其中，y為真實標(biāo)簽，為模型預(yù)測的概率分布，n為節(jié)點數(shù)，為損失函數(shù)。

23、作為本發(fā)明所述的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估模型包括，利用送端清潔能源發(fā)電能力和受端負荷預(yù)測結(jié)果和提取特征，并選擇時間序列模型，設(shè)定模型結(jié)構(gòu)。

24、所述時間序列模型包括送端和受端的預(yù)測模型結(jié)合起來，確定模型參數(shù)和階數(shù)，并利用信息準則選擇最佳模型階數(shù)，并進行參數(shù)顯著性檢驗；所述模型結(jié)構(gòu)包括預(yù)測發(fā)電能力層和預(yù)測負荷需求層。

25、所述優(yōu)化模型參數(shù)公式為：

26、

27、其中，θ為梯度，α為學(xué)習(xí)率，為損失函數(shù)關(guān)于參數(shù)θ的梯度。

28、作為本發(fā)明所述的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述動態(tài)評估送受端協(xié)同的清潔能源消納能力包括，通過送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估模型，輸出的清潔能源預(yù)測發(fā)電量和電力負荷預(yù)測需求量動態(tài)評估送受端協(xié)同的清潔能源消納能力。

29、所述清潔能源預(yù)測發(fā)電量公式為：

30、at＝f(bt,bt-1,...,bt-p)+εt

31、其中，at為時間t的預(yù)測清潔能源發(fā)電量，bt為時間t輸入的清潔能源特征向量，p為清潔能源數(shù)據(jù)對預(yù)測的影響值，εt為誤差項。

32、所述電力負荷預(yù)測需求量公式為：

33、

34、其中，et為時間t的預(yù)測電力負荷需求，ht為時間t輸入的負荷特征向量，q為負荷數(shù)據(jù)對預(yù)測的影響值，為誤差項。

35、計算消納能力公式為：

36、δst＝at-et

37、其中，at為時間t的預(yù)測清潔能源發(fā)電量，et為時間t的預(yù)測電力負荷需求，δst為時間t的清潔能源消納能力。

38、作為本發(fā)明所述的面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述匹配清潔能源調(diào)度策略包括，設(shè)定清潔能源消納能力閾值，并根據(jù)不同消納能力區(qū)間匹配清潔能源調(diào)度策略。

39、當(dāng)δst大于等于設(shè)定閾值時，需要增加清潔能源發(fā)電量，并啟動備用能源，并通過調(diào)整電量價格調(diào)整用戶用電行為，降低高峰時段負荷；當(dāng)δst小于設(shè)定閾值時，減少清潔能源發(fā)電量，增加儲能系統(tǒng)的使用，并在發(fā)電過剩時儲存能量，在需求高峰時釋放能量，并優(yōu)化電網(wǎng)運行方式。

40、本發(fā)明的另外一個目的是提供了一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估系統(tǒng)，本發(fā)明優(yōu)化電力系統(tǒng)運行效率，提高清潔能源的消納能力；本發(fā)明系統(tǒng)通過實時數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、特征提取以及動態(tài)評估模型的構(gòu)建，促進了電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行，提高了清潔能源的消納能力，減少了能源浪費，增強了電力系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性，為構(gòu)建更加清潔、高效、智能的電力系統(tǒng)提供了有力支持。

41、作為本發(fā)明所述的一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊、特征提取與分析模塊、消納能力動態(tài)評估模塊以及清潔能源調(diào)度策略匹配模塊。

42、所述數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊，用于通過傳感器和智能電表實時收集送端和受端的數(shù)據(jù)，對收集的數(shù)據(jù)進行清洗、標(biāo)準化和融合，為后續(xù)分析奠定基礎(chǔ)。

43、所述特征提取與分析模塊，用于從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取時域特征和頻域特征，利用提取的特征，通過構(gòu)建圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，評估送端清潔能源的發(fā)電能力，并分析受端數(shù)據(jù)，預(yù)測電力負荷需求，為消納能力評估提供依據(jù)。

44、所述消納能力動態(tài)評估模塊，用于結(jié)合送端清潔能源發(fā)電能力和受端負荷預(yù)測結(jié)果，構(gòu)建評估模型，通過梯度下降優(yōu)化算法調(diào)整模型參數(shù)，利用優(yōu)化后的評估模型，實時輸出清潔能源的預(yù)測發(fā)電量和電力負荷的預(yù)測需求量，并通過比較預(yù)測的清潔能源發(fā)電量和電力負荷需求量，計算清潔能源的消納能力。

45、所述清潔能源調(diào)度策略匹配模塊，用于根據(jù)消納能力評估結(jié)果，設(shè)定清潔能源消納能力的閾值，根據(jù)消納能力與閾值的比較結(jié)果，匹配相應(yīng)的清潔能源調(diào)度策略。

46、一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估所述的方法的步驟。

47、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)一種面向送受端協(xié)同的清潔能源消納能力評估所述的方法的步驟。

48、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過實時數(shù)據(jù)采集、特征提取、動態(tài)評估模型構(gòu)建與優(yōu)化，以及智能調(diào)度策略匹配，形成閉環(huán)的清潔能源消納能力評估與調(diào)度系統(tǒng)，有效提升了電力系統(tǒng)的運行效率和經(jīng)濟性，確保了清潔能源的高效利用和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源體系提供了堅實的技術(shù)支撐。