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基于lssvm帶arma修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法

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基于lssvm帶arma修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,屬于光伏發(fā)電技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽(yáng)能是未來(lái)最具競(jìng)爭(zhēng)力的綠色能源之一。目前,世界各發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視通過(guò) 發(fā)展光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)行太陽(yáng)能資源的開(kāi)發(fā)利用,光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng), 直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能,光伏發(fā)電具有波動(dòng)性和間歇性,大規(guī)模光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)影 響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,對(duì)光伏電站的輸出功率進(jìn)行預(yù)測(cè)有助于電網(wǎng)調(diào)度部門統(tǒng) 籌安排常規(guī)電源和光伏發(fā)電的協(xié)調(diào)配合,尤其是超短期光伏電站的輸出功率,從而實(shí)現(xiàn)適 時(shí)及時(shí)地調(diào)整調(diào)度計(jì)劃,合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式,提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性,獲 得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0003] 近幾年來(lái),人們借助統(tǒng)計(jì)智能類預(yù)測(cè)方法、簡(jiǎn)單物理模型類預(yù)測(cè)方法及復(fù)雜物理 模型類預(yù)測(cè)方法對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行超短期預(yù)測(cè)進(jìn)行了探索,取得了一定的成果,但是上述的 方法,預(yù)測(cè)平均誤差都比較低,以統(tǒng)計(jì)智能類預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)平均誤差最低,預(yù)測(cè)精度還未 達(dá)到令人滿意的程度,影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有的光伏電站輸出功率的超短期預(yù)測(cè),平均誤差都比較 低,預(yù)測(cè)精度還未達(dá)到令人滿意的程度,影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性的問(wèn)題。本發(fā) 明的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,由LSSVM根據(jù)訓(xùn)練樣本得到最佳的預(yù) 測(cè)模型,并由ARMA誤差修正模型提供的誤差預(yù)測(cè)值對(duì)光伏功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正,從而保證 所得到的超短期光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)誤差達(dá)到最小,提高預(yù)測(cè)精度,保證電力系統(tǒng)運(yùn)行 的安全性和穩(wěn)定性。
[0005] 為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006] 一種基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,其特征在于:包括以下步驟,
[0007] 步驟(1),采集光伏電站的預(yù)測(cè)日前30天內(nèi)的功率數(shù)據(jù)、地面輻射數(shù)據(jù)及氣溫?cái)?shù) 據(jù),根據(jù)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間關(guān)系,建立地面輻射值、氣溫及對(duì)應(yīng)實(shí)際發(fā)電功率每天的關(guān)系列 表;
[0008] 步驟(2),對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾,將日出前及日落后的數(shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)刪除; [0009] 步驟(3),根據(jù)光伏電站的現(xiàn)場(chǎng)情況,以天為單位,分別對(duì)30天內(nèi)采集的光伏電站 的發(fā)電功率、地面輻射值及氣溫,進(jìn)行歸一化處理;
[0010] 步驟(4),以天為單位,對(duì)歸一化處理后的數(shù)據(jù),使用LSSVM進(jìn)行擬合,得到每天的 發(fā)電功率數(shù)據(jù)、氣溫?cái)?shù)據(jù)及地面輻射值的輻射氣溫功率模型;
[0011] 步驟(5),獲取氣象局對(duì)預(yù)測(cè)日的天氣類型判定,設(shè)定天氣類型,包括晴天、陰雨天 和多云;
[0012] 步驟(6),選取前30天內(nèi)與步驟(5)的預(yù)測(cè)日天氣類型相同,且日期離預(yù)測(cè)日最靠 近一天的輻射氣溫功率模型,作為預(yù)測(cè)用輻射氣溫功率模型;
[0013] 步驟(7),預(yù)測(cè)日當(dāng)天以5min為間隔頻率進(jìn)行光伏超短期預(yù)測(cè),以每隔5min采 集的歸一化處理后的地面輻射值及氣溫?cái)?shù)據(jù)作為輸入值,歸一化處理如步驟(3)的過(guò)程相 同,通過(guò)預(yù)測(cè)用輻射氣溫功率模型并對(duì)模型輸出結(jié)果采用反歸一化處理,得到5min后的光 伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值;
[0014] 步驟(8),根據(jù)ARMA誤差預(yù)測(cè)模型對(duì)步驟(7)得到的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行誤 差預(yù)測(cè);
[0015] 步驟(9),根據(jù)步驟(8)得到的ARMA誤差預(yù)測(cè)結(jié)果修正步驟(7)光伏發(fā)電功率預(yù) 測(cè)值進(jìn)行誤差預(yù)測(cè),得到經(jīng)過(guò)修正的預(yù)測(cè)日當(dāng)天預(yù)測(cè)時(shí)間頻率為5min的超短期光伏功率 預(yù)測(cè)值。
[0016] 前述的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,其特征在于:步驟(1)根 據(jù)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間關(guān)系,建立地面輻射值、氣溫及對(duì)應(yīng)實(shí)際發(fā)電功率每天的關(guān)系列表,如公 式⑴所示,
[0017] T= {R(t),A(t),ff(t);t=I, . . . ,n} (I)
[0018] 其中,T為24小時(shí)內(nèi)地面輻射值、氣溫及對(duì)應(yīng)實(shí)際發(fā)電功率的關(guān)系列表;R(t)為對(duì) 應(yīng)時(shí)間序列的地面輻射值;A(t)為對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的氣溫;W(t)為對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的實(shí)際光伏 發(fā)電功率,t為采集數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)按照5min的間隔排序后的序號(hào),n為時(shí)間序列的采樣點(diǎn), 取值為 288,R(t) ={r(t),t= 1,? ? ?,n}、A(t) = {a(t),t= 1,? ? ?,n}、W(t) = {w(t),t =1,. . .,n},r(t)為采集點(diǎn)t處的地面輻射值,a(t)為采集點(diǎn)t處的氣溫,w(t)為采集點(diǎn) t處的實(shí)際光伏發(fā)電功率。
[0019] 前述的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,其特征在于:步驟(2)異 常數(shù)據(jù),包括地面輻射值為零,實(shí)際光伏發(fā)電功率不為零;地面輻射值不為零,實(shí)際光伏發(fā) 電功率為零;
[0020] 前述的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,其特征在于:步驟⑶根 據(jù)光伏電站的現(xiàn)場(chǎng)情況,以天為單位,分別對(duì)30天內(nèi)采集的光伏電站的發(fā)電功率、地面輻 射值及氣溫,進(jìn)行歸一化處理的方法,將采集得到光伏電站的發(fā)電功率、地面輻射值及氣溫 換算到[0,1]范圍內(nèi),具有包括以下步驟,
[0021] (1)地面輻射值歸一化后的結(jié)果r'⑴,如公式⑵所示,
[0022] r(t) =(r(t)~r(t) min) /(r(t)max-r(t) min),t=I,. . . ,n
[0023] (2)
[0024] 其中,1(〇_為24小時(shí)內(nèi)地面輻射值序列中的最大值,r(t) _為24小時(shí)內(nèi)地面 輻射數(shù)據(jù)序列中的最小值;
[0025] (2)氣溫歸一化后的結(jié)果a'(t),如公式(3)所示,
[0026] a' (t) =(a(t)-a(t) min) /(a(t)max-a(t) min),t=I, . . . ,n(3)
[0027] 其中,a(t)MX為24小時(shí)內(nèi)氣溫?cái)?shù)據(jù)序列中的最大值,a(t) ^為24小時(shí)內(nèi)氣溫?cái)?shù) 據(jù)序列中的最小值;
[0028] (3)光伏電站的發(fā)電功率歸一化后的結(jié)果w'⑴,如公式⑷所示,
[0029] w' (t) =(w(t)-w(t) min) /(w(t)max-w(t) min),t=I, . . . ,n
[0030] (4)
[0031] 其中,w(t)M!^ 24小時(shí)內(nèi)光伏發(fā)電功率數(shù)據(jù)序列中的最大值,w(t)_為24小時(shí) 內(nèi)光伏發(fā)電功率數(shù)據(jù)序列中的最小值;
[0032] (4)令R'(t) = (r,(t),t= 1,? ? ?,n)、A'(t) = (a,(t),t= 1,? ? ?,n)、W' ⑴ =(w'(t),t=l,...,n),得到地面輻射值、氣溫及對(duì)應(yīng)實(shí)際發(fā)電功率每天的歸一化關(guān)系列 表,如公式(5)所不,
[0033] T,= {R,(t),A,(t),W,(t);t= 1,? ? ?,n}
[0034](5)〇
[0035]前述的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,其特征在于:步驟(4),以 天為單位,對(duì)歸一化處理后的數(shù)據(jù),使用LSSVM進(jìn)行擬合,得到每天的發(fā)電功率數(shù)據(jù)、氣溫 數(shù)據(jù)及地面輻射值的輻射氣溫功率模型,由于單天的輻射氣溫功率模型的數(shù)據(jù)量小,采用 二折法對(duì)核參數(shù)和懲罰參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
[0036]前述的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,其特征在于:步驟(5),獲 取氣象局對(duì)預(yù)測(cè)日的天氣類型判定可通過(guò)人工設(shè)定。
[0037] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法, 由LSSVM根據(jù)訓(xùn)練樣本得到最佳的預(yù)測(cè)模型,并由ARMA誤差修正模型提供的誤差預(yù)測(cè)值 對(duì)光伏功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正,從而保證所得到的超短期光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)誤差達(dá)到最 小,提高預(yù)測(cè)精度,并具有以下優(yōu)點(diǎn):1)由于LSSVM自身的小樣本預(yù)測(cè)的優(yōu)勢(shì),計(jì)算簡(jiǎn)單,預(yù) 測(cè)模型訓(xùn)練與預(yù)測(cè)耗費(fèi)的時(shí)間短,耗用的資源較少;2)以天氣類型為條件,對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn) 行篩選,使用預(yù)測(cè)模型更有針對(duì)性,并提高了氣象條件不穩(wěn)定情況下的光伏功率預(yù)測(cè)值;3) 通過(guò)ARMA模型對(duì)預(yù)測(cè)發(fā)電功率進(jìn)行修正,提高了預(yù)測(cè)精度,保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和 穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1是本發(fā)明的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖,對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地 說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案,而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0040] 本發(fā)明的基于LSSVM帶ARMA修正的超短期光伏預(yù)測(cè)方法,由LSSVM根據(jù)訓(xùn)練樣本 得到最佳的預(yù)測(cè)模型,并由ARMA誤差修正模型提供的誤差預(yù)測(cè)值對(duì)光伏功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行 修正,從而保證所得到的超短期光伏電站發(fā)電功率預(yù)測(cè)誤差達(dá)到最小,提高預(yù)測(cè)精度,如圖 1所示,包括以下步驟,
[0041]步驟(1),采集光伏電站的預(yù)測(cè)日前30天內(nèi)的功率數(shù)據(jù)、地面輻射數(shù)據(jù)及氣溫?cái)?shù) 據(jù),根據(jù)采集數(shù)據(jù)的時(shí)間關(guān)系,建立地面輻射值、氣溫及對(duì)應(yīng)實(shí)際發(fā)電功率每天的關(guān)系列 表,如公式(1)所示,
[0042] T= {R(t),A(t),ff(t);t=I, . . . ,n} (I)
[0043] 其中,T為24小時(shí)內(nèi)地面輻射值、氣溫及對(duì)應(yīng)實(shí)際發(fā)電功率的關(guān)系列表;R(t)為對(duì) 應(yīng)時(shí)間序列的地面輻射值;A(t)為對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的氣溫;W(t)為對(duì)應(yīng)時(shí)間序列的實(shí)際光伏 發(fā)電功率,t為采集數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)按照5min的間隔排序后的序號(hào),n為時(shí)間序列的采樣點(diǎn), 取值為 288,R(t) ={r(t),t= 1,? ? ?,n}、A(t
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