一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法及系统

1.一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、信息采集，选取设定区域及预设时间段，将所述预设时间段划分为n个时间子片段，对所述设定区域在所述预设时间段内采集风光资源信息，其中，
，W表示风能资源，S表示太阳能资源，所述风光资源信息至少包括：风能基础参数、太阳辐射强度；所述风能基础参数至少包括：风速、温度、海拔高度、压强；根据所述风能基础参数计算风功率密度；
设定每个时间子片段内，风功率密度 ，
太阳辐射强度 ；
设定每个时间子片段内，风能发电设备的启动阈值为VW，太阳能发电设备的启动阈值为Vs；获取风光资源的有效向量集 ；
其中，
，
k=W时，获取风能资源有效向量集DW，k=S时，获取太阳能资源有效向量集DS，i=1,2,…,n；
步骤二、根据所述有效向量集，评估风光资源有效性，
若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，则进入步骤三；
若所述风光资源有效性低于设定的有效性阈值，则结束评估；
步骤三、评估设定区域预设时间段内的风光资源稳定性；
稳定性Sk通过风光资源的波动性指标Fk和连续性指标Ck进行评估，
具体评估标准为： ，其中稳定性Sk的值越大，则稳定性越高；
则风光资源稳定性： ，其中μ1、μ2为风能资源和太阳能资源的互补比
例；
当存在μ1、μ2满足 和 时，则进入步骤四，否则，考虑直接采用风能和太
阳能资源中更为稳定的一种资源发电；
步骤四、计算设定区域及预设时间段内风光资源总发电量，
评估风光资源的互补程度，结合所述风光资源稳定性评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，计算能够被电网消纳的最大发电潜力。
2.根据权利要求1所述的互补发电潜力评估方法，其特征在于，
在步骤二中，所述风光资源有效性包括风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES，计算方法为：
，
其中k=W时，计算风能资源有效性EW，k=S时，计算太阳能资源有效性ES；
若风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES其中任意一项低于设定的有效性阈值，则舍弃该种类资源发电，结束评估。
3.根据权利要求1所述的互补发电潜力评估方法，其特征在于：
连续性指标包括风能资源连续性CW和太阳能资源连续性CS，计算方法为：
，
其中k=W时，计算风能资源连续性CW，k=S时，计算太阳能资源连续性CS；
Ck是风能资源或太阳能资源在预设时间段内的连续性；Ck值越大则连续性越高。
4.根据权利要求3所述的互补发电潜力评估方法，其特征在于：
所述波动性指标Fk包括风能资源波动性FW和太阳能资源波动性FS：
；
为Rk在所述预设时间段内的均值，其中k=W时，计算风能资源波动性FW，k=S时，计算太阳能资源波动性FS。
5.根据权利要求1所述的互补发电潜力评估方法，其特征在于：
假设单位时间、单位土地面积上的风能发电量、太阳能发电量分别与风能密度和太阳辐射成正比，那么第i个时间子片段内的发电总量Ui为：
；
其中，
DW为风能发电场的占地面积；
DS为太阳能发电场的占地面积；
θ1为风能发电过程的比例系数，等于单位面积风能发电量除以风能密度；
θ2为太阳发电过程的比例系数，等于单位面积太阳能发电量除以太阳辐射强度。
6.根据权利要求5所述的互补发电潜力评估方法，其特征在于：
根据互补函数：
；
为预设时间段内的发电量平均值；
’ ’
当所述互补函数f  (μ1,μ2)取最大值时，定义此时的μ1、μ2为最优互补比例，记为μ1、μ2 ；
其中μ1= DW×θ1，μ2 = DS×θ2；
’ ’
此时风能发电场和太阳能发电场的占地面积比例为DW:DS。
7.根据权利要求6所述的互补发电潜力评估方法，其特征在于：
计算第i小时能够被电网消纳的最大发电潜力，即最大发电总量为：
。
8.一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估系统，其特征在于：
使用如权利要求1‑权利要求7中任意一项所述的互补发电潜力评估方法进行互补发电潜力评估；
包括依次连接的有效性计算模块、稳定性计算模块、互补性计算模块和发电潜力计算模块；
所述有效性计算模块用于计算风光资源有效性，
若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，将风光资源有效性结果输出至所述稳定性计算模块；
所述稳定性计算模块接收来自所述有效性计算模块的风光资源有效性结果，用于将风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以设定的多个不同比例进行组合计算评估，若存在任一组合的稳定性强于所述风能资源稳定性和所述太阳能资源稳定性，则将风光资源稳定性结果输出至所述互补性计算模块；
所述互补性计算模块用于评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，并将所述最优互补比例传输至所述发电潜力计算模块；
所述发电潜力计算模块接收来自所述互补性计算模块的所述最优互补比例，并计算能够被电网消纳的最大发电潜力。

一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法及系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及风光资源互补发电技术领域，尤其涉及一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法及系统。\n背景技术\n[0002] 气候变暖已成为人类面临的全球性问题之一，当前全球气候变暖的主要因素在于人为温室气体排放，因此降低以二氧化碳为主的温室气体排放量是减缓气候变暖的重要举措。其中大量化石燃料燃烧用于发电而导致的碳排放量高达40%，因此，发展可再生能源发电成为实现减少碳排放的重要手段。\n[0003] 我国风光资源较为丰富且土地面积广阔，近年来随着发电技术进步风、光能源发电累计装机容量直线上升。但是由于风能和太阳能资源具有天然的时间波动性（年、季、月、日），大规模的装机容量并不一定产生相应的实际被电网消纳发电量。如果风能和太阳能资源在一定的时、空尺度上具有良好的互补性，按最优配比将两者结合构成风光互补发电系统，达到最佳的资源配置，可实现更高的风光发电消纳水平。因此，针对区域风光互补发电潜力进行科学合理评估，对于实现能源结构转型意义重大，评估越准确，其参考意义越大。\n[0004] 在中国专利申请文献CN110443471A中，公开了一种量化评估风光出力互补效应的方法及系统，包括：基于各目标风光电场的实时出力数据和实时负荷数据，计算各目标风光电场的风光发电功率的变化率和风光电场的负荷的变化率；基于各目标风光电场的风光发电功率的变化率和各目标风光电场的负荷的变化率，计算各目标风光电场的多元电源互补出力和负荷变化量的一致性系数；基于所述各目标风光电场的多元电源互补出力和负荷变化量的一致性系数，计算所述各目标风光电场的负荷追踪系数；基于所述各目标风光电场的负荷追踪系数，确定各目标风光电场的量化评估风光出力互补效应的结果。该方案通过计算负荷追踪系数，可以对不同风光电场出力的互补效应进行衡量；通过计算负荷追踪系数，可以对不同风光电场互补出力与负荷资源的匹配度进行衡量；此外，本发明实施例适用于风光出力互补效应的评估、风光互补出力和负荷资源匹配度的评估，为电网规划提供了依据。\n[0005] 但在上述针对风光电场发电量的评估过程中，仅在假设该区域风光资源互补的情况下，针对后端风光互补发电功率的变化率和变化量的规划方法，未考虑前端风光资源自身的有效性和稳定性等自然属性指标，以及是否存在时空上的互补，综合来看评估结果不够全面、准确。\n[0006] 实际上，风、光等新能源发电量是否最终可被电网消纳受多因素的综合影响：首先，有效且稳定的风、光资源是新能源发电的基础，只有风光资源有效且发电量输出稳定，其才可被电网吸纳并统筹输送；其次，如果风光资源组合后的发电稳定性强于单一资源发电，那么以风、光能源的最优互补方式发电，可进一步提高新能源发电的消纳率、降低弃电率。\n[0007] 目前，对风光资源可利用潜力的评估多数是针对风光资源的有效性、稳定性、风光互补中的单方面研究或采用单指标体系；此外，在风光资源稳定性方面，多是采用方差、变异系数等指标反映波动性，对稳定电量连续输出能力的定量评估偏薄弱；同时，针对风光资源互补性的研究，在科学判断互补程度和最优互补比例方面缺乏具体方案，尚显不足。\n[0008] 因此，需要构建一套结合有效性、稳定性、互补性的风光互补发电潜力评估方法及评估系统，弥补以往在风光资源发电潜力评价存在的问题，使其充分发挥风光资源之间的时空互补特性，让供电系统能够在效率最高的条件下运行。\n发明内容\n[0009] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法及系统。\n[0010] 本发明提供了一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法，包括如下步骤：\n[0011] 步骤一、考虑风光资源的自然属性，进行信息采集，选取设定区域及预设时间段，对所述设定区域在所述预设时间段内采集风光资源信息，所述风光资源信息至少包括：风能基础参数、太阳辐射强度；所述风能基础参数至少包括：风速、温度、海拔高度、压强；根据所述风能基础参数计算风功率密度；获取风光资源的有效向量集；\n[0012] 步骤二、根据所述有效向量集，评估风光资源有效性；\n[0013] 若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，则进入步骤三，\n[0014] 若所述风光资源有效性低于设定的有效性阈值，则结束评估；\n[0015] 步骤三、评估设定区域预设时间段内的风光资源稳定性；\n[0016] 所述风光资源稳定性包括风能资源稳定性和太阳能资源稳定性，将所述风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以多个不同比例进行组合评估；\n[0017] 若存在任一组合的稳定性强于所述风能资源稳定性和所述太阳能资源稳定性，则进入步骤四；否则，直接采用风能和太阳能中稳定性强的一种能源发电；\n[0018] 步骤四、计算设定区域及预设时间段内风光资源总发电量；\n[0019] 结合所述风光资源稳定性评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，计算能够被电网消纳的最大发电潜力。\n[0020] 优选地，以设定区域所在的上一级行政单元的预设时间段内的平均值为有效性阈值，在该有效性阈值之上则为有效，反之无效，舍弃此区域风光资源发电；预设时间段为大于等于10年；\n[0021] 优选地，将所述预设时间段划分为n个时间子片段，k为风光资源的种类，其中，[0022] ；\n[0023] 设定每个时间子片段内，\n[0024] 风功率密度： ，\n[0025] 太阳辐射强度： ；\n[0026] 设定每个时间子片段内，风能发电设备的启动阈值为VW，太阳能发电设备的启动阈值为Vs，\n[0027] 则获取风光资源的有效向量集： ，\n[0028] 其中，\n[0029] 。\n[0030] 优选地，在步骤二中，所述风光资源有效性包括风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES，计算方法为：\n[0031] ；\n[0032] 若风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES其中任意一项低于设定的有效性阈值，则舍弃该种类资源发电，结束评估。\n[0033] 优选地，以全国风光资源有效性为基准，利用距标准差倍数法将全国风光资源有效性划分为高中低三个等级。设定区域有效性处于高、中等级，则为有效；在低等级，则为无效，舍弃此区域风光资源发电。\n[0034] 优选地，根据风光资源的波动性和连续性，综合反映风光资源的稳定性；在风光资源以设定的多个不同比例组合后有任一组合的波动性和连续性均分别强于风能资源和太阳能资源各自的波动性和连续性时，进行风光资源的互补性评估。\n[0035] 优选地，稳定性Sk通过风光资源的波动性指标Fk和连续性指标Ck进行评估，[0036] 具体评估标准为：Sk = Ck +  (1‑Fk)，其中稳定性Sk的值越大，则稳定性越高；\n[0037] 风光资源稳定性：S = μ1SW + μ2SS，其中μ1、μ2为风能资源和太阳能资源的互补比例；当存在μ1、μ2满足S≥SW和S≥SS时，则进行风光资源互补性评估。\n[0038] 优选地，连续性指标包括风能资源连续性CW和太阳能资源连续性CS，\n[0039] 计算方法为：\n[0040] ；\n[0041] 其中，\n[0042] Ck是风能资源或太阳能资源在预设时间段内的连续性；Ck值越大则连续性越高，风能资源和太阳能资源的阈值与有效性相同；\n[0043] 优选地，所述波动性指标Fk包括风能资源波动性FW和太阳能资源波动性FS：\n[0044] ；\n[0045] 为Rk在所述预设时间段内的均值。\n[0046] 优选地，通过风光资源的稳定性获取区域风光资源的最优互补比例，具体为以风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数，计算区域风光资源的最优互补比例。\n[0047] 优选地，假设单位时间、单位土地面积上的风能发电量、太阳能发电量分别与风能密度和太阳辐射强度成正比，那么第i个时间子片段内的发电总量Ui为：\n[0048] ；\n[0049] 其中，\n[0050] DW为风能发电场的占地面积；\n[0051] DS为太阳能发电场的占地面积；\n[0052] θ1为风能发电过程的比例系数，等于单位面积风能发电量除以风能密度；\n[0053] θ2为太阳发电过程的比例系数，等于单位面积太阳能发电量除以太阳辐射强度。\n[0054] 优选地，根据互补函数：\n[0055] ；\n[0056] 为预设时间段内的发电量平均值；\n[0057] 当所述互补函数f  (μ1:μ2)取最大值时，定义此时的μ1、μ2为最优互补比例，记为’ ’\nμ1 、μ2 ；其中μ1 = DW×θ1；μ2 = DS×θ2；\n[0058] 此时风能发电场和太阳能发电场的占地面积比例为DW’: DS’。\n[0059] 优选地，根据风光资源最优互补比例计算能够被电网消纳的最大发电潜力具体包括：计算能够被电网消纳的最大发电潜力：\n[0060] 。\n[0061] 本发明提供了一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估系统，使用上述任一项互补发电潜力评估方法，包括依次连接的有效性计算模块、稳定性计算模块、互补性计算模块和发电潜力计算模块；\n[0062] 所述有效性计算模块用于计算风光资源有效性，若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，将风光资源有效性结果输出至所述稳定性计算模块；\n[0063] 所述稳定性计算模块接收来自所述有效性计算模块的风光资源有效性结果，用于将风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以设定的多个不同比例进行组合计算评估，若存在任一组合的稳定性强于所述风能资源稳定性和所述太阳能资源稳定性，则将风光资源稳定性结果输出至所述互补性计算模块；\n[0064] 所述互补性计算模块用于评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，并将所述最优互补比例传输至所述发电潜力计算模块；\n[0065] 所述发电潜力计算模块接收来自所述互补性计算模块的所述最优互补比例，并计算能够被电网消纳的最大发电潜力。\n[0066] 优选地，在风能资源和太阳能资源以设定的多个不同比例组合后有任一组合的稳定性强于风能资源和太阳能资源各自的稳定性的情况下，风光资源的互补性计算模块进行如下操作：\n[0067] 利用皮尔逊相关系数定性判断预设时间段内风光资源的互补程度，再以风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数，计算区域风光资源的最优互补比例；\n[0068] 优选地，皮尔逊相关系数小于预设皮尔逊相关系数阈值时，风光资源互补；否则，风光资源不互补。\n[0069] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：\n[0070] 本发明获取根据所述风能基础参数计算风功率密度，采集太阳辐射强度信息，获取风光资源的有效向量集，充分考虑风光资源的自然属性对风能、太阳能发电潜力的影响；\n构建了风光资源可利用发电潜力的有效性评估指标，有效风光资源的预设时间段内的时间占比来表征有效性，从有效性角度入手评估风光资源可利用发电潜力，使得最终评估更客观；构建了风光资源可利用发电潜力的连续性和波动性评价稳定性的方法，评估标准将连续性和波动性按一定权重结合起来进行评价，可使风光资源可利用发电潜力稳定性的评估更为全面；利用风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数获取区域风光资源的最优互补比例，进而获得区域风光资源可利用的最大发电潜力，使风光资源可利用发电潜力的评估更准确。\n[0071] 本发明提供的考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法首先评估风光资源有效性；在资源有效的情况下，进一步综合风光资源的波动性和连续性反映风光资源的稳定性，然后，如果风光资源互补后的稳定性大于单一资源，则考虑采用先定性后定量的综合互补评估方法计算最优互补比例，以风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数，获取区域风光资源的最优互补比例，进而可得区域风光资源可利用的最大发电潜力。如果风光资源互补产生的电量稳定性不大于单一资源，则采用稳定性高的单一资源发电。本发明通过构建融合风光资源的有效性、稳定性（波动性和连续性）、互补性的评估指标体系，获取区域可被电网消纳的风能资源和太阳能资源最大发电潜力，充分发挥风光资源之间的时空互补特性，使供电系统能够在发电效率最高的条件下运行。\n附图说明\n[0072] 图1为本发明的一个实施例的考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法思维框架图；\n[0073] 图2为本发明的一个实施例的考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法实施流程图；\n[0074] 图3中a和b分别为太阳辐射强度的月和季节尺度变化规律和风速的月和季节尺度变化规律；\n[0075] 图4中a‑c分别为本发明的一个实施例的风光资源的有效性、连续性和波动性示意图；\n[0076] 图5为本发明的一个实施例的太阳能资源和风能资源的不同互补比例下的变异系数示意图，当风光资源稳定性达到最大值时，此时为1828:1，波动性为1.1998；\n[0077] 图6为本发明的一个实施例在太阳能资源和风能资源最优互补比例下不同年份的年总发电量的变化示意图，给出了风光资源可利用发电潜力的本质是确定风能和太阳能资源发电量的最优互补比例；\n[0078] 图7中a和b分别为本发明的一个实施例风能资源最优互补比例示意图和在太阳能资源和风能资源最优互补比例下不同月份的总发电量的变化示意图，a中风能资源发电量和太阳能资源发电量之比为0.44:1。\n具体实施方式\n[0079] 下面结合附图1‑7，对本发明的具体实施方式作详细的说明。\n[0080] 实施例1\n[0081] 本发明提供了一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法，包括如下步骤：\n[0082] 步骤一、考虑风光资源的自然属性，进行信息采集，选取设定区域及预设时间段，对所述设定区域在所述预设时间段内采集风光资源信息，所述风光资源信息至少包括：风能基础参数、太阳辐射强度；所述风能基础参数至少包括：风速、温度、海拔高度、压强；根据所述风能基础参数计算风功率密度；获取风光资源的有效向量集。\n[0083] 步骤二、将所述预设时间段划分为n个时间子片段，k为风光资源的种类，其中，[0084] ；\n[0085] 设定每个时间子片段内，\n[0086] 风功率密度： ，\n[0087] 太阳辐射强度： ；\n[0088] 设定每个时间子片段内，风能发电设备的启动阈值为VW，太阳能发电设备的启动阈值为Vs，则获取风光资源的有效向量 ；\n[0089] 其中，\n[0090] 。\n[0091] 步骤三、选取设定区域及预设时间段，评估风光资源有效性；\n[0092] 所述风光资源有效性包括风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES，计算方法为：\n[0093] ；\n[0094] 若风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES其中任意一项低于设定的有效性阈值，则舍弃该种类资源发电，结束评估；若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，则进入步骤四。\n[0095] 或者以全国风光资源有效性为基准，利用距标准差倍数法将全国风光资源有效性划分为高中低三个等级。设定区域有效性处于高、中等级，则为有效；在低等级，则为无效，舍弃此区域风光资源发电。\n[0096] 步骤四、评估设定区域预设时间段内的风光资源稳定性；\n[0097] 所述风光资源稳定性包括风能资源稳定性和太阳能资源稳定性，综合反映风光资源的稳定性；将所述风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以设定的多个不同比例进行组合评估。\n[0098] 稳定性Sk通过风光资源的波动性指标Fk和连续性指标Ck进行评估。\n[0099] 具体评估标准为：Sk = Ck +  (1‑Fk)，其中稳定性Sk的值越大，则稳定性越高；\n[0100] 风光资源稳定性：S = μ1SW + μ2SS，其中μ1、μ2为风能资源和太阳能资源的互补比例；当存在μ1、μ2满足S≥SW和S≥SS时，则进行风光资源互补性评估。\n[0101] 连续性指标包括风能资源连续性CW和太阳能资源连续性CS，计算方法为：\n[0102] ；\n[0103] Ck是风能资源或太阳能资源在预设时间段内的连续性；Ck值越大则连续性越高，风能资源和太阳能资源的阈值与有效性相同；\n[0104] 所述波动性指标Fk包括风能资源波动性FW和太阳能资源波动性FS；\n[0105] ；\n[0106] 其中， 为Rk在所述预设时间段内的均值。\n[0107] 若存在任一组合的稳定性强于所述风能资源稳定性和所述太阳能资源稳定性，则进入步骤四；否则，直接采用风能和太阳能资源稳定性强的一种资源发电；\n[0108] 步骤五、计算设定区域及预设时间段内风光资源总发电量，结合所述风光资源稳定性评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，计算能够被电网消纳的最大发电潜力。\n[0109] 通过风光资源的稳定性获取区域风光资源的最优互补比例，具体为以风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数，计算区域风光资源的最优互补比例。\n[0110] 假设单位时间、单位土地面积上的风能发电量、太阳能发电量分别与风能密度和太阳辐射成正比，那么第i个时间子片段内的发电总量Ui为：\n[0111] ；\n[0112] 其中，\n[0113] DW为风能发电场的占地面积；\n[0114] DS为太阳能发电场的占地面积；\n[0115] θ1为风能发电过程的比例系数，等于单位面积风能发电量除以风能密度；\n[0116] θ2为太阳发电过程的比例系数，等于单位面积太阳能发电量除以太阳辐射强度。\n[0117] 根据互补函数：\n[0118] ；\n[0119] 其中， 为预设时间段内的发电量平均值；\n[0120] 当所述互补函数f  (μ1:μ2)取最大值时，定义此时的μ1、μ2为最优互补比例，记为’ ’\nμ1 、μ2 ；其中μ1 = DW×θ1；μ2 = DS×θ2；\n[0121] 此时风能发电场和太阳能发电场的占地面积比例为DW’: DS’。\n[0122] 根据风光资源最优互补比例计算能够被电网消纳的最大发电潜力具体包括：\n[0123] 计算第i小时能够被电网消纳的最大发电潜力，即最大发电总量为：\n[0124] 。\n[0125] 本发明提供的风光互补发电潜力评估方法首先评估风光资源有效性；在资源有效的情况下，进一步综合风光资源的波动性和连续性反映风光资源的稳定性，然后，如果风光资源互补产生的电量稳定性大于单一资源，则考虑采用先定性后定量的综合互补评估方法计算最优互补比例，以风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数，获取区域风光资源的最优互补比例，进而可得区域风光资源可利用的最大发电潜力。如果风光资源互补产生的电量稳定性不大于单一资源，则采用单一资源发电。本发明通过构建融合风光资源的有效性、稳定性（波动性、连续性）、互补性的评估指标体系，获取区域可被电网消纳的风能资源和太阳能资源最大发电潜力，使得风光资源可利用发电潜力的评估更为准确，并最大限度降低了新能源发电的弃电率。\n[0126] 实施例2\n[0127] 根据本发明的一个具体实施方案，结合附图2，下面对本发明的风光互补发电潜力评估方法进行详细说明。\n[0128] 本发明提供了一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法，包括如下步骤：\n[0129] 步骤一、考虑风光资源的自然属性，进行信息采集，选取设定区域及预设时间段，对所述设定区域在所述预设时间段内采集风光资源信息，所述风光资源信息至少包括：风能基础参数、太阳辐射强度；所述风能基础参数至少包括：风速、温度、海拔高度、压强；根据所述风能基础参数计算风功率密度；获取风光资源的有效向量集；\n[0130] 步骤二、将所述预设时间段划分为n个时间子片段，k为风光资源的种类，其中，[0131] ；\n[0132] 设定每个时间子片段内，\n[0133] 风功率密度： ，\n[0134] 太阳辐射强度： ；\n[0135] 设定每个时间子片段内，风能发电设备的启动阈值为VW，太阳能发电设备的启动阈值为Vs，则获取风光资源的有效向量：\n[0136] ；\n[0137] 其中，\n[0138] 。\n[0139] 步骤三、选取设定区域及预设时间段，评估风光资源有效性；\n[0140] 所述风光资源有效性包括风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES，计算方法为：\n[0141] ；\n[0142] 若风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES其中任意一项低于设定的有效性阈值，则舍弃该种类资源发电，结束评估；若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，则进入步骤四。\n[0143] 或者以全国风光资源有效性为基准，利用距标准差倍数法将全国风光资源有效性划分为高中低三个等级，设定区域有效性处于高、中等级，则为有效，在低等级，则为无效，舍弃此区域风光资源发电。\n[0144] 步骤四、评估设定区域预设时间段内的风光资源稳定性；\n[0145] 所述风光资源稳定性包括风能资源稳定性和太阳能资源稳定性，综合反映风光资源的稳定性；将所述风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以设定的多个不同比例进行组合评估。\n[0146] 稳定性Sk通过风光资源的波动性指标Fk和连续性指标Ck进行评估。\n[0147] 具体评估标准为：Sk = Ck +  (1‑Fk)，其中稳定性Sk的值越大，则稳定性越高；\n[0148] 风光资源稳定性：S = μ1SW + μ2SS，其中μ1、μ2为风能资源和太阳能资源的互补比例；当存在μ1、μ2满足S≥SW和S≥SS时，则进行风光资源互补性评估。\n[0149] 连续性指标包括风能资源连续性CW和太阳能资源连续性CS，计算方法为：\n[0150] ；\n[0151] 其中，Ck是风能资源或太阳能资源在预设时间段内的连续性；Ck值越大则连续性越高，风能资源和太阳能资源的阈值与有效性相同；\n[0152] 所述波动性指标Fk包括风能资源波动性FW和太阳能资源波动性FS；\n[0153] ；\n[0154] 其中， 为Rk在所述预设时间段内的均值。\n[0155] 若存在任一组合的稳定性强于所述风能资源稳定性和所述太阳能资源稳定性，则进入步骤四；否则，直接采用风能和太阳能资源稳定性强的资源发电；\n[0156] 步骤五、计算设定区域及预设时间段内风光资源总发电量，结合所述风光资源稳定性评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，计算能够被电网消纳的最大发电潜力。\n[0157] 在计算区域风光资源的最优互补比例之前，采用皮尔逊相关系数定性评估风光资源的互补程度，如下式所示：\n[0158] ；\n[0159] 其中rWS为风光资源相关系数，范围为[‑1,1]，相关系数越低，表示风光资源的互补性越强；\n[0160] RWi为第i个时间子片段的风能密度；\n[0161] RSi为i个时间子片段的太阳辐射强度；\n[0162] 和 分别为风能密度和太阳辐射强度在预设时间段内的均值。\n[0163] 通过风光资源的稳定性获取区域风光资源的最优互补比例，具体为以风光资源的稳定性为限制条件构建目标函数，计算区域风光资源的最优互补比例。\n[0164] 假设单位时间、单位土地面积上的风能发电量、太阳能发电量分别与风能密度和太阳辐射成正比，那么第i个时间子片段内的发电总量Ui为：\n[0165] ；\n[0166] 其中，\n[0167] DW为风能发电场的占地面积；\n[0168] DS为太阳能发电场的占地面积；\n[0169] θ1为风能发电过程的比例系数，等于单位面积风能发电量除以风能密度；\n[0170] θ2为太阳发电过程的比例系数，等于单位面积太阳能发电量除以太阳辐射强度。\n[0171] 根据互补函数：\n[0172] ；\n[0173] 其中， 为预设时间段内的发电量平均值；\n[0174] 当所述互补函数f  (μ1:μ2)取最大值时，定义此时的μ1、μ2为最优互补比例，记为’ ’\nμ1 、μ2 ；其中μ1 = DW×θ1；μ2 = DS×θ2；\n[0175] 此时风能发电场和太阳能发电场的占地面积比例为DW’: DS’。\n[0176] 根据风光资源最优互补比例计算能够被电网消纳的最大发电潜力具体包括：\n[0177] 计算第i小时能够被电网消纳的最大发电潜力，即最大发电总量为：\n[0178] 。\n[0179] 实施例3\n[0180] 根据本发明的一个具体实施方案，以中国典型资源型城市——内蒙古鄂尔多斯市为例，下面对本发明的风光互补发电潜力评估方法进行说明。\n[0181] 在不同时间尺度上风速和太阳辐射变化各异，如图3所示。鄂尔多斯地区的风速存在明显的年际波动趋势，在春季4、5月份达到最高月平均值（6.89 m/s），秋冬季较小。太阳\n2\n辐射的多年变化无显著上升或下降趋势；在夏季6月份达到最高月平均值（281.39 W/m），冬季12月份最低。\n[0182] 采用本发明的有效性和稳定性评估方法，获取的鄂尔多斯有效风光资源的有效性和稳定性（波动性和连续性）如图4a‑c所示，由图可见，鄂尔多斯有效风光资源的稳定性与风光资源大小同步，且春季风光资源均较为优越。鄂尔多斯多年风能资源有效性（71.37%‑\n83.03%）优于太阳能资源（52.89%‑53.13%），而且春夏季节风光资源的有效性均较好。\n[0183] 有效风能资源的连续性（94.50%）略高于太阳能资源（91.30%），且风能资源在冬春季连续性较强，夏秋季较弱，而有效太阳能资源的连续性在年和月尺度均不存在波动（图4b所示）。从波动性角度来看，有效风能资源的多年平均波动性（1.63‑2.16）强于太阳能资源（1.34‑1.37），而且风光资源波动性均为春夏季弱、冬季强（图4c所示）。\n[0184] 采用本发明的互补性评估方法，获取的鄂尔多斯风光资源得互补性如图5‑7所示，鄂尔多斯风光资源整体表现为一般性互补水平，但在风能与太阳能发电量配比为0.44:1时，新能源发电可最大限度被国家电网消纳。该区风光资源相关系数的年际波动较明显且无显著上升或下降趋势，多年平均值为0.21。根据图4至图7所示，当风光资源组合发电量之比为0.44:1时输出稳定性均高于单一的风能或太阳能稳定性，稳定性最高水平为1.2，鄂尔\n7 2\n多斯风能、太阳能的年总发电潜力达到3.65×10 kWh/m。\n[0185] 实施例4\n[0186] 根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的风光资源可利用发电潜力评估系统进行详细说明。\n[0187] 本发明提供了一种考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法系统，所述互补发电潜力评估方法系统至少包括，但不限于，可通过系统总线相互通信连接的存储器、处理器。其中：所述存储器至少包括一种类型的计算机可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，SD或DX存储器等）、随机访问存储器（RAM）、静态随机访问存储器（SRAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、可编程只读存储器（PROM）、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器可以是所述风光互补发电潜力评估系统的内部存储单元，例如该风光互补发电潜力评估系统的硬盘或内存。\n在另一些实施例中，所述存储器也可以是所述综合能源系统能效评估装置的外部存储设备，例如该综合能源系统能效评估装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。所述存储器还可以既包括所述风光互补发电潜力评估系统的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器通常用于存储安装于所述风光互补发电潜力评估系统的操作系统和各类应用软件，例如综合能源系统能效评估程序代码。\n[0188] 所述处理器在一些实施例中可以是中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器通常用于控制风光互补发电潜力评估系统的总体操作，例如执行与所述风光互补发电潜力评估系统进行数据交互或者通信相关的控制和处理等。本实施例中，所述处理器用于运行所述存储器中存储的程序代码或者处理数据，例如运行可实现风光互补发电潜力评估方法的程序等。\n[0189] 考虑风光资源属性的互补发电潜力评估方法系统包括依次连接的有效性计算模块、稳定性计算模块、互补性计算模块和发电潜力计算模块；风光资源有效性计算模块与风光资源的稳定性计算模块连接，风光资源的稳定性计算模块与风光资源的互补性计算模块连接，且风光资源的稳定性计算模块包括波动性指标计算模块和连续性指标计算模块；风光资源的互补性计算模块与区域风光资源可利用的最大发电潜力计算模块连接。\n[0190] 有效性计算模块用于计算风光资源有效性，风光资源有效性包括风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES，计算方法为：\n[0191] ；\n[0192] 若风能资源有效性EW和太阳能资源有效性ES其中任意一项低于设定的有效性阈值，则舍弃该种类资源发电，结束评估；若所述风光资源有效性大于设定的有效性阈值，将风光资源有效性结果输出至所述稳定性计算模块；\n[0193] 稳定性计算模块接收来自所述有效性计算模块的风光资源有效性结果，用于将风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以设定的多个不同比例进行组合计算评估。风光资源稳定性包括风能资源稳定性和太阳能资源稳定性，综合反映风光资源的稳定性，将所述风能资源稳定性和太阳能资源稳定性以设定的多个不同比例进行组合评估。\n[0194] 稳定性Sk通过风光资源的波动性指标Fk和连续性指标Ck进行评估。\n[0195] 连续性指标包括风能资源连续性CW和太阳能资源连续性CS：\n[0196] ；\n[0197] Ck是风能资源或太阳能资源在预设时间段内的连续性；Ck值越大则连续性越高，风能资源和太阳能资源的阈值与有效性相同；\n[0198] 所述波动性指标Fk包括风能资源波动性FW和太阳能资源波动性FS；\n[0199] ；\n[0200] 稳定性Sk通过风光资源的波动性指标Fk和连续性指标Ck进行评估，\n[0201] 具体评估标准为：Sk = Ck +  (1‑Fk)，其中稳定性Sk的值越大，则稳定性越高；\n[0202] 风光资源稳定性：S = μ1SW + μ2SS，其中μ1、μ2为风能资源和太阳能资源的互补比例；当存在μ1、μ2满足S≥SW和S≥SS时，则进行风光资源互补性评估；\n[0203] 若存在任一组合的稳定性强于所述风能资源稳定性和所述太阳能资源稳定性，则将风光资源稳定性结果输出至所述互补性计算模块。\n[0204] 互补性计算模块用于评估设定区域预设时间段内的风光资源互补性，获取最优互补比例，假设单位时间、单位土地面积上的风能发电量、太阳能发电量分别与风能密度和太阳辐射成正比，那么第i个时间子片段内的发电总量Ui为：\n[0205] ；\n[0206] 其中，\n[0207] DW为风能发电场的占地面积；\n[0208] DS为太阳能发电场的占地面积；\n[0209] θ1为风能发电过程的比例系数，等于单位面积风能发电量除以风能密度；\n[0210] θ2为太阳发电过程的比例系数，等于单位面积太阳能发电量除以太阳辐射强度。\n[0211] 根据互补函数：\n[0212] ；\n[0213] 为预设时间段内的发电量平均值；\n[0214] 当所述互补函数f  (μ1:μ2)取最大值时，定义此时的μ1、μ2为最优互补比例，记为’ ’\nμ1 、μ2 ；其中μ1 = DW×θ1；μ2 = DS×θ2；此时风能发电场和太阳能发电场的占地面积比例为’ ’\nDW : DS 。\n[0215] 根据风光资源最优互补比例计算能够被电网消纳的最大发电潜力，具体计算方法为：计算第i个时间子片段内能够被电网消纳的最大发电潜力，即最大发电总量为：\n[0216] 。\n[0217] 以上仅为本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

暂无