应用马可夫键于太阳能发电量与负载变化之多情境整合之研究(附件)
在现在的配电系统中，太阳能发电系统参与运转已经是配电系统研究领域的主要课题，然而，因为气候等因素，要研究太阳能配电系统至少一年8760小时的日照数，会增加计算的困难，因此，需要精简数据。本课题首先设计基于SOM聚类分析方法的MATLAB程式，将太阳能发电量与负载量整合，将其精简至少数几种情形。然后设计基于马可夫键的太能发电量与负载变化多情境整合的MATLAB程式，利用马可夫将各情形的权重值计算出来，从而达到多情境整合的目的。关键词 太阳能发电，SOM聚类，马可夫键，可靠性评估
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 国内外相关研究及现状 2
1.3 论文的主要内容及工作安排 3
2 电力系统可靠性 4
2.1 电力系统可靠性基本概念 4
2.2 电力系统可靠性计算方法 5
2.3 电力系统可靠性评估的意义 6
3 基于SOM神经网络和马可夫链结合的权值计算方法 7
3.1 SOM神经网络 7
3.2马可夫链模型 11
3.3 权值计算方法 15
4 数据验证实验 15
4.1 实验数据准备 15
4.2 数据验证结果及分析 19
结论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录 31
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
电能不仅仅是人们日常生活的保障，而且也是各国经济的支柱，20世纪以来，随着经济贸易全球化的进程日益加快，人类活动也越发频繁，资源消耗的速度也越来越快，面对能源危机，各国都提出可持续发展的战略[1]。能否实现可持续发展的战略目标，关键的一点就是看电能是否供应是否充足。
人类对化石能源的过度利用带来了许多的环境问题，其中温室效应是当前人类面临最大的问题之一。在过去的一个世纪里，全球温度始终处于上升的趋势，出现了冰川融化，海平面升高等等一系列问题。煤炭，石油的燃烧所排放的气体是造成温室效应的主要原因，其中二氧化碳的作用高达70％，如何降低温室气体的排放，是人类面临的重大问题。开发新型能源和利用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
可再生资源是解决问题最佳的途径[2]。太阳能作为可再生资源，具有清洁环保的特点，而且取之不尽用之不竭，发展前景广阔，为了不让子孙后代面临资源枯竭的问题，充分利用太阳能，成为走出能源危机的重要措施之一[3]。
改革开放以来，我国经济发展迅猛，对电能生产也提出了更高的要求，但中国的电能生产量却低于电能消耗量，况且电源结构极不均衡，煤电约占70％，水电发展缓慢，风电和太阳能发电虽然近几年来发展迅猛，但是所占的比重依然很小，按目前的能源消费速度，三大化石能源将临近枯竭。“十二五”规划以来，我国电力消费结构持续改善，电力消费群体主要动力由高耗能的企业向人工智能产业、第三产业转换。电力生产结构逐渐改善，清洁能源的占比逐年增高，据统计，全国光伏发电累计装机从2015年的43.18GW增长到2018年的156GW，预计未来五年的年平均增长率约为27.7％，到2022年，中国太阳能发电装机容量将达到416GW。
由于太阳能发电的日益普及，对太阳能发电的研究就显得十分重要。研究的重点主要有两个方面：一是要提升太阳能的利用率，二是要满足太阳能发电系统的可靠性要求。
全球光伏产业的发展日新月异，由于纳米技术等新兴科技的迅速发展，光伏电池生产技术以及太阳能发电系统的电力设备不断更新，每年太阳能电池板的转换效率都稳步增长。技术的发展与进步使太阳能可以方便、快捷地转换为电能，太阳能发电在现代电力系统中发挥着越来越重要的作用[4]。
负荷的时时变化目前尚无法预测，加之电力设备的偶发事故以及地震等灾害，使太阳能发电系统具有不稳定性[5]。因为气候等因素，太阳能发电系统具有很强的不确定性，由于夜晚无阳光，以及阴雨天光线极弱，太阳能电站不能正常工作，影响电网安全、稳定地运行[6]。由此可知，依靠定值进行发电系统的规划和建设是不现实的。在进行电网建设时，必须要综合考虑尽可能多的情况，依据各事件发生的概率谨慎地做出规划。
1.2 国内外相关研究及现状
1839年，法国人E. Becquerel发现光伏效应，人类对能源的利用开启了新的大门。经过漫长的发展历史，太阳能发电成为清洁能源供应的领头羊[7]。就总的发展来看，对太阳能发电起决定性作用的是贝尔实验室成功研制单晶硅光伏电池，之后，光伏电池的基本构造没有改变，这在太阳能的利用史上具有里程碑的意义。随后，经过几百年地发展，太阳能已经成为新型能源的代名词，在未来，太阳能将成为保障人类可持续发展地唯一能源。
我国对太阳能地利用起步较晚，但“十二五”时期，国家颁布了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，在此期间，我国太阳能电池板年产值达到3000亿，光伏发电装机量达到了156GW,光伏产业发展势头强劲[8]。我国太阳能利用水平不断提高，国际竞争力不断增强，国内外市场不断拓展，我国已经成功掌握万吨级多晶硅的制造技术，逐渐由光伏电池制造大国向科研大国转变。光伏制造的核心设备已经基本实现国产化，在光伏发电智能化的领域，中国也处于领先的水平。
21世纪，由于太阳能发电的装机容量不断增加，其面临的发电缺点也逐渐显露出来，太阳能发电的不稳定性对人类的生产生活造成了极大的损害，这是一个不容忽视的问题。针对此类问题，国际上对太阳能发电的可靠性评估及优化配置一般有以下几个方面的研究[9]：
（1）太阳能发电在遇到故障时会出现那些物理损伤，针对不同的故障进行分析总结，从而做出科学的评估标准，以此制定的标准合理进行电网规划，从而减小损失。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 国内外相关研究及现状 2
1.3 论文的主要内容及工作安排 3
2 电力系统可靠性 4
2.1 电力系统可靠性基本概念 4
2.2 电力系统可靠性计算方法 5
2.3 电力系统可靠性评估的意义 6
3 基于SOM神经网络和马可夫链结合的权值计算方法 7
3.1 SOM神经网络 7
3.2马可夫链模型 11
3.3 权值计算方法 15
4 数据验证实验 15
4.1 实验数据准备 15
4.2 数据验证结果及分析 19
结论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录 31
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
电能不仅仅是人们日常生活的保障，而且也是各国经济的支柱，20世纪以来，随着经济贸易全球化的进程日益加快，人类活动也越发频繁，资源消耗的速度也越来越快，面对能源危机，各国都提出可持续发展的战略[1]。能否实现可持续发展的战略目标，关键的一点就是看电能是否供应是否充足。
人类对化石能源的过度利用带来了许多的环境问题，其中温室效应是当前人类面临最大的问题之一。在过去的一个世纪里，全球温度始终处于上升的趋势，出现了冰川融化，海平面升高等等一系列问题。煤炭，石油的燃烧所排放的气体是造成温室效应的主要原因，其中二氧化碳的作用高达70％，如何降低温室气体的排放，是人类面临的重大问题。开发新型能源和利用 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
可再生资源是解决问题最佳的途径[2]。太阳能作为可再生资源，具有清洁环保的特点，而且取之不尽用之不竭，发展前景广阔，为了不让子孙后代面临资源枯竭的问题，充分利用太阳能，成为走出能源危机的重要措施之一[3]。
改革开放以来，我国经济发展迅猛，对电能生产也提出了更高的要求，但中国的电能生产量却低于电能消耗量，况且电源结构极不均衡，煤电约占70％，水电发展缓慢，风电和太阳能发电虽然近几年来发展迅猛，但是所占的比重依然很小，按目前的能源消费速度，三大化石能源将临近枯竭。“十二五”规划以来，我国电力消费结构持续改善，电力消费群体主要动力由高耗能的企业向人工智能产业、第三产业转换。电力生产结构逐渐改善，清洁能源的占比逐年增高，据统计，全国光伏发电累计装机从2015年的43.18GW增长到2018年的156GW，预计未来五年的年平均增长率约为27.7％，到2022年，中国太阳能发电装机容量将达到416GW。
由于太阳能发电的日益普及，对太阳能发电的研究就显得十分重要。研究的重点主要有两个方面：一是要提升太阳能的利用率，二是要满足太阳能发电系统的可靠性要求。
全球光伏产业的发展日新月异，由于纳米技术等新兴科技的迅速发展，光伏电池生产技术以及太阳能发电系统的电力设备不断更新，每年太阳能电池板的转换效率都稳步增长。技术的发展与进步使太阳能可以方便、快捷地转换为电能，太阳能发电在现代电力系统中发挥着越来越重要的作用[4]。
负荷的时时变化目前尚无法预测，加之电力设备的偶发事故以及地震等灾害，使太阳能发电系统具有不稳定性[5]。因为气候等因素，太阳能发电系统具有很强的不确定性，由于夜晚无阳光，以及阴雨天光线极弱，太阳能电站不能正常工作，影响电网安全、稳定地运行[6]。由此可知，依靠定值进行发电系统的规划和建设是不现实的。在进行电网建设时，必须要综合考虑尽可能多的情况，依据各事件发生的概率谨慎地做出规划。
1.2 国内外相关研究及现状
1839年，法国人E. Becquerel发现光伏效应，人类对能源的利用开启了新的大门。经过漫长的发展历史，太阳能发电成为清洁能源供应的领头羊[7]。就总的发展来看，对太阳能发电起决定性作用的是贝尔实验室成功研制单晶硅光伏电池，之后，光伏电池的基本构造没有改变，这在太阳能的利用史上具有里程碑的意义。随后，经过几百年地发展，太阳能已经成为新型能源的代名词，在未来，太阳能将成为保障人类可持续发展地唯一能源。
我国对太阳能地利用起步较晚，但“十二五”时期，国家颁布了《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，在此期间，我国太阳能电池板年产值达到3000亿，光伏发电装机量达到了156GW,光伏产业发展势头强劲[8]。我国太阳能利用水平不断提高，国际竞争力不断增强，国内外市场不断拓展，我国已经成功掌握万吨级多晶硅的制造技术，逐渐由光伏电池制造大国向科研大国转变。光伏制造的核心设备已经基本实现国产化，在光伏发电智能化的领域，中国也处于领先的水平。
21世纪，由于太阳能发电的装机容量不断增加，其面临的发电缺点也逐渐显露出来，太阳能发电的不稳定性对人类的生产生活造成了极大的损害，这是一个不容忽视的问题。针对此类问题，国际上对太阳能发电的可靠性评估及优化配置一般有以下几个方面的研究[9]：
（1）太阳能发电在遇到故障时会出现那些物理损伤，针对不同的故障进行分析总结，从而做出科学的评估标准，以此制定的标准合理进行电网规划，从而减小损失。
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