基于遗传算法和最小二乘支持向量机的风电场超短期风速预测*

考虑到风电场风速的非平稳性、非线性特征及风电场风速实测数据存在异常现象,提出利用改进小波变换方法对风速序列数据进行分解与降噪处理,以降低其不稳定性.针对最小二乘支持向量机算法在参数确定依赖人为因素的缺陷,提出一种采用遗传算法对最小二乘支持向量机模型的惩罚系数和核函数参数进行寻优,构建基于遗传算法和最小二乘支持向量机的超短期风速组合预测模型,对小波变换分解后的各子序列数据分量进行预测,并将各子序列的预测结果叠加进而获得超短期风速的预测值.最后,通过算例验证了所提模型及方法能有效提高超短期风电场风速的预测精度.     

三种基于支持向量机风速预测方法对比研究

本文介绍了3种基于支持向量机的风电场风速预测模型,分别是最小二乘支持向量机、遗传最小二乘支持向量机和经验模式分解结合遗传最小二乘支持向量机组合模型。针对不同的预测周期,对3种方法在风速预测中的应用进行了研究和比较。研究结果表明：预测周期较短时,三者的预测结果相近;在中长期预测中,遗传最小二乘支持向量机和经验模式分解结合遗传最小二乘支持向量机组合模型要优于最小二乘支持向量机,但2者的结果又有着各自的特点。实际运用时,应根据具体情况进行分析和判断,选择合适的模型,以取得最优预测结果。     

基于小波变换的风电场短期风速组合预测

针对风电场短期风速的预测提出一种基于小波变换的组合预测方法。首先利用Mallat算法对短期风速时间序列进行db3小波三层分解与重构,得到短期风速时间序列的近似分量和细节分量。针对近似分量和细节分量的不同特性,对近似分量利用粒子群算法优化的最小二乘支持向量机进行预测,对细节分量利用自回归求和滑动平均模型进行预测。最后各预测模型预测值组合叠加得到最终的短期风速预测值。仿真结果表明该方法具有较高的预测准确度。     

基于二次分解与IGWO-LSSVR模型的超短期风速预测研究

针对风速序列的非线性导致预测精度不高的问题,提出了一种基于二次分解技术和改进灰狼算法的风速预测模型.首先,利用该模型对风速序列进行完备经验模态分解(CEEMD),并且对复杂度过大的前3个分量采用变分模态分解(VMD)进行二次分解;然后,对分解后的各个分量采用改进灰狼算法(IGWO)优化最小二乘支持向量回归(LSSVR)进行风速预测得到各个分量的预测值;最后,将各个分量预测值相加得到风速的预测结果.结果表明,二次分解技术能有效降低子分量的复杂度;改进的灰狼算法能有效提高算法寻优能力,提高风速预测准确性.     

基于PSO优化LSSVM的短期风速预测

为了提高风电场风速短期预测的精确性,提出了基于粒子群算法优化最小二乘支持向量机的预测方法。首先求出风速时间序列的嵌入维数和延迟时间,进而对混沌风速时间序列进行相空间重构。利用粒子群算法对最小二乘支持向量机进行参数优化,然后利用优化后的最小二乘支持向量机模型对相空间重构后的风速时间序列进行预测,预测结果表明基于粒子群优化的最小二乘支持向量机的预测效果满足了精度要求。同时运用了支持向量机和BP神经网络模型进行预测,仿真结果表明,基于粒子群优化的最小二乘支持向量机预测方法具有预测精度高,预测速度快的优点,因此具有很高的工程实际应用意义。     

基于IPSO-LSSVM的风电功率短期预测研究

风电功率预测的关键是预测模型的选择和模型性能的优化。选择最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)作为风电功率预测模型,使用改进的粒子群算法（improved particle swarm optimization algorithm ,IPSO）对影响最小二乘支持向量机回归性能的参数进行优化。在建立了改进的粒子群算法优化最小二乘支持向量机（LSSVM）的风电功率预测模型后,运用该模型对广西某风电场进行了仿真研究。为了对比研究,同时使用前馈(back propagation,BP)神经网络模型和支持向量机（support vector machine,SVM）模型进行了预测。最后采用多种误差指标对三种模型的预测结果进行综合分析。结果表明,使用改进的粒子群算法优化最小二乘向量机（IPSO-LSSVM）的风电功率预测模型具有较高的预测精度。     

基于经验模式分解和混沌相空间重构的风电功率短期预测

风电场发电功率的短期预测对并网风力发电系统的安全与稳定具有重要意义。根据风电功率时间序列非平稳、非周期的特点,文中运用经验模式分解理论将风电功率时间序列分解为随机分量和趋势分量,对随机分量采用径向基函数神经网络进行混沌预测;趋势分量采用最小二乘支持向量机进行混沌预测,拟合各分量的预测值得到最终的预测结果。以云南某风电场数据对所提出的模型进行验证,证明了该预测模型比传统人工神经网络预测模型具有更高的预测精度,可为风电功率预测提供参考。     

风电场短期风速变化区间与变化趋势预测算法

风电场短期风速区间预测对风电场与电力系统的协调运行具有重要意义,基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机提出了一种短期风速区间预测算法。首先对风速时间序列进行Witold Pedrycz模糊信息粒化,得到3个模糊粒子Low、R和Up,分别代表风速区间的最小值、变化趋势和最大值,然后利用最小二乘支持向量机回归预测模型对粒化数据进行回归预测。实例分析结果表明,该算法提高了预测精度和效率,可以有效地预测风电场短期风速的变化区间和变化趋势。     

基于VMD-IPSO-LSSVM的短期风速预测

为了降低风速数据序列的波动性,提高短期风速预测精度,对风速数据序列进行变分模态分解(variational modal decomposition, VMD),采用改进粒子群(improved particle swarm optimization, IPSO)算法对最小二乘支持向量机(least squares support vector machines, LSSVM)进行参数寻优,建立基于VMD-IPSO-LSSVM的短期风速预测模型。利用VMD分解获得8个模态分量,对各分量分解建立IPSO-LSSVM预测模型,得到各分量预测值,将各分量预测值叠加获得风速预测值。采用实际风速数据进行算例分析,结果表明,VMD-IPSO-LSSVM模型对风速预测结果的平均相对误差为3.34%,均方根误差为0.239,预测精度高于其他短期风速预测模型,验证了VMD-IPSO-LSSVM模型在短期风速预测方面的准确性和优越性。     

基于最小二乘支持向量机的风功率短期预测

为了减小风力发电的随机性对电力系统的影响,提出了一种基于最小二乘支持向量机的风功率短期预测模型。在研究最小二乘支持向量机的基础上,为解决最小二乘支持向量机建模时其参数对预测性能影响,运用粒子群算法对参数进行优化,最后建立了基于粒子群优化最小二乘支持向量机的预测模型。运用某风电场的实测数据进行仿真研究,为了对比分析,同时利用E1man神经网络模型和支持向量机模型进行了预测,仿真结果表明,本文所提方法与其它方法相比预测精度更高,可以有效地应用于风功率的预测。     

基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率波动范围组合预测模型

提出一种基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率波动范围组合预测建模方法。该方法首先对训练样本进行模糊信息粒化,根据需要提取各窗口的有效分量信息,即各窗口的最小值、大致平均值和最大值;其次应用最小二乘支持向量机对各分量分别建立预测模型,并使用自适应粒子群算法对各分量模型进行优化;最后使用优化后最小二乘支持向量机模型对风电功率波动范围进行预测。实例研究表明,该组合预测模型可以有效跟踪风电功率变化,对风电功率波动范围进行预测。     

基于聚类经验模态分解和最小二乘支持向量机的短期风速组合预测

从分析风速序列的非线性和非平稳性特征出发,将一种基于聚类经验模态分解(EEMD)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的组合预测模型引入到风速预测中。首先使用聚类经验模态分解将风速序列分解为一组相对平稳的子序列,以减轻不同趋势信息间的相互影响;然后运用最小二乘支持向量机对各子序列分别建模预测,为降低预测风险,使用自适应扰动粒子群算法(ADPSO)和模型学习效果反馈机制对LSSVM预测模型的输入维数和超参数进行联合优化;最后将各个子序列的预测结果叠加得到预测风速。实例研究表明,本文所提的组合预测模型可以有效挖掘风速序列特性,具有较高的预测精度。     

基于最小二乘支持向量机的风速预测模型

风速具有较大的随机性,预测的准确度不高。针对这种现象,基于最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)理论,结合某风电场实测风速数据,建立了最小二乘支持向量机风速预测模型。对该风电场的风速进行了提前1h的预测,其预测的平均绝对百分比误差仅为8.55%,预测效果比较理想。同时将文中的风速预测模型与神经网络理论、支持向量机(support vector machine,SVM)理论建立的风速预测模型进行了比较。仿真结果表明,文中所提模型在预测精度和运算速度上皆优于其他模型。     

基于EEMD-CS-LSSVM的短期负荷预测方法研究

针对电力负荷具有非线性特征、预测精度不高的问题,提出一种基于集合经验模态分解和布谷鸟搜索算法优化最小二乘支持向量回归机的组合预测方法.首先,将历史负荷数据经集合经验模态分解为高频分量、随机分量和低频分量;其次,针对各分量特征采用具有不同核函数的最小二乘支持向量回归机预测模型进行电力负荷分量的预测,并且利用布谷鸟搜索优化最小二乘支持向量回归机预测模型的关键参数;最后,叠加各分量预测值,还原电力负荷预测结果.以河南某地区电力数据为例,通过与反向传播神经网络、差分整合移动平均自回归模型以及布谷鸟优化-最小二乘支持向量机方法对比,表明本文所提方法具有最高的预测精度,预测准确率达到98.5％.     

基于经验模式分解的风电场风速趋势预测研究

风速预测对风电场和电力系统的运行具有重要意义。对风速进行准确的预测可以有效减轻或避免风电场对电力系统的不利影响,同时提高风电场在电力市场中的竞争力。由于风速时间序列的非线性和非平稳性,传统的预测方法难以对其准确预测。该文提出将经验模式分解与最小二乘法相结合对风速时间序列进行建模预测。对风速时间序列进行经验模式分解可以得到若干不同频率的平稳分量和趋势项;以趋势项为自变量,建立二元线性回归分析的预测模型,依据最小二乘法原理来获取预测模型的两个系数;再利用预测模型对未来风速变化趋势进行预测。仿真结果验证了此方法的有效性。     

基于高斯过程回归的短期风速预测

准确预测风速能有效减轻风电场对整个电网的不利影响,提高风电场在电力市场中的竞争能力。为了提高风速预测的精度,提出一种基于高斯过程(Gaussian processes,GP)的风速预测模型。首先运用自相关法和假近邻法分别求取风速时间序列的延迟时间和嵌入维数,进而对混沌风速时间序列进行相空间重构。其次运用GP模型对重构后的风速时间序列进行训练,同时在贝叶斯框架下,确定协方差函数中的"超参数"。最后利用训练好的GP模型风速时间序列进行预测,并与支持向量机、最小二乘支持向量机和BP神经网络进行比较。仿真结果表明,基于GP的风速预测模型具有很好的稳定性,能够满足预测精度的要求,具有很大的工程实际应用价值。     

基于小波变换和改进萤火虫算法优化LSSVM的短期风速预测

准确预测风速对风电规模化并网至关重要。为提高短期风速预测精度,提出一种基于小波分解和改进的萤火虫算法优化最小二乘支持向量机超参数的风速预测模型。首先利用小波变换将风速时序分解为近似序列和细节序列,然后对各序列分别利用一种新颖的混沌萤火虫算法优化LSSVM进行预测,最后将各序列预测值叠加得到最终风速预测值。在两种时间尺度的实测数据上进行仿真计算。结果表明,该算法较交叉验证的LSSVM, IPSO-LSSVM, WD-DE-LSSVM及BP神经网络等多种经典算法预测精度更高,表明了该算法的有效性和优越性。     

基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率 联合预测建模

提出一种基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率平均值预测和风电功率波动范围预测的联合预测模型建模方法。该方法首先对训练样本进行模糊信息粒化,根据需要提取各个窗口的有效分量信息,即各窗口的最小值、大致平均值和最大值。其次应用最小二乘支持向量机对各个分量分别建立预测模型,并使用自适应粒子群算法对各个分量模型进行优化。最后使用优化后的最小二乘支持向量机模型对风电功率平均值和风电功率波动范围进行联合预测。实例研究表明,该联合预测模型可以有效进行风电功率平均值预测和风电功率波动范围预测的联合预测,并能有效跟踪风电功率变化。     

基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率联合预测建模

提出一种基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率平均值预测和风电功率波动范围预测的联合预测模型建模方法。该方法首先对训练样本进行模糊信息粒化,根据需要提取各个窗口的有效分量信息,即各窗口的最小值、大致平均值和最大值。其次应用最小二乘支持向量机对各个分量分别建立预测模型,并使用自适应粒子群算法对各个分量模型进行优化。最后使用优化后的最小二乘支持向量机模型对风电功率平均值和风电功率波动范围进行联合预测。实例研究表明,该联合预测模型可以有效进行风电功率平均值预测和风电功率波动范围预测的联合预测,并能有效跟踪风电功率变化。     

多频率尺度下的风电场短期风速预测融合算法

提出了一种基于多分辨率分析下的短期风速预测方法.利用小波分解将原始风速序列分解成低频信号分量和高频信号分量,将低频信号分量作为时间序列模型的输入,将高频信号分量作为最小二乘支持向量机的输入,输出未来时间段的各分量预测值.最后将各分量的预测值重构为风速序列的预测值.以内蒙古风电场为例进行仿真,结果表明文中方法显著提高了超前风速预测的精度.