基于SVR残差修正的光伏发电功率预测模型

作为一种重要的分布式电源,光伏发电发展迅速且当前部分地区的渗透率不断升高,对区域电网的安全稳定运行造成了严重的影响。光伏功率超短期预测可以为区域电力调度提供必要的数据支撑,促进新能源消纳目标的实现。但是光伏电源自身的波动性特性使光伏功率预测的精度难以提高。鉴于此,本文提出了一种考虑功率修正基于差分自回归移动平均模型(ARIMA)的光伏发电功率预测模型。首先,以光伏电站现场采集的功率时间序列数据建立ARIMA模型进行预测日发电功率的初步预测;其次,利用前一个气象相似日的预测残差数据建立支持向量回归模型对预测日的ARIMA预测残差进行预测;最后,对初步预测结果进行修正。现场实际数据建模证明了本文方法的有效性。#$NL关键词：光伏发电; 功率预测; SVR; ARIMA#$NL中图分类号：TM615     

一种实用的超短期光伏发电预测方法

为了实现光伏发电系统发电量的在线快速预测,提高光伏并网后电网的稳定性及安全性,本文提出了一种基于相似日典型变化趋势的超短期光伏发电预测方法。通过选择相似日,获得光伏发电功率的典型变化趋势,结合线性外推方法,得到超短期发电预测数据。最后,通过实际的算法案例进行验证,表明本文所用方法具有一定的推广价值。     

光伏发电功率超短期预测方法综述

大规模的光伏并网使电网安全问题日益突出,精准的功率预测能为电网安全稳定运行提供可靠的数据支撑。目前,国内外对光伏发电功率超短期预测开展了大量研究,但在其预测精度上还有待进一步的提升。为此,从影响因素、研究方法、预测难点及未来的发展趋势4方面对光伏发电功率超短期预测方法展开综述。首先对光伏发电的影响因素及预测方法进行归纳总结,然后在深入分析基于历史功率数据的预测法、考虑未来气象因素数据的预测法、基于云观测数据预测法以及多种数据组合的预测法的基础上,梳理出目前光伏功率超短期预测所存在的技术难点,最后结合其发展趋势,展望了未来技术研究的攻关方向。     

基于相似日和WNN的光伏发电功率超短期预测模型

光伏发电功率预测对提高并网后电网的稳定性及安全性具有重要意义。文章提出一种基于相似日和小波神经网络(WNN)的光伏功率超短期预测方法。首先利用光伏发电系统的历史气象信息建立气象特征向量,通过计算灰色关联度寻找到合适的相似历史日。再根据自相关性分析法找出与预测时刻功率相关性最大的几个历史时刻功率,结合历史时刻的温度,辐照度,风速等光伏出力的主要天气影响因素科学合理的确定模型输入因子。最后使用小波神经网络(WNN)创建预测模型,通过相似历史日数据作为训练样本训练小波网络,而后对预测日的出力情况进行逐时刻预测。实例分析表明,该方法具有较高的预测精度,为解决光伏发电系统超短期功率预测提供了一种可行路径。     

基于布谷鸟-Elman算法的光伏发电预测

提高光伏发电功率预测的精度对于保证电网的安全稳定运行、提高光伏资源的开发和利用率具有重要的意义。文中提出了一种基于天气相似度以及改进布谷鸟算法优化Elman神经网络的光伏发电短期功率预测模型。首先在选取相似日上,提出一种基于距离和角度趋势的相似度计算方法,选出与待预测日相似度更高的相似日。其次,利用改进后的布谷鸟算法对Elman神经网络的权值和阈值进行优化并构建光伏发电短期功率预测模型。最后将文中提出的光伏发电预测模型与传统Elman神经网络模型的预测结果及实际输出值进行比较,结果表明改进布谷鸟算法优化Elman神经网络的光伏发电短期功率预测模型预测精度更高。     

基于LSTM与迁移学习的光伏发电功率预测数字孪生模型

文章提出了一种基于长短期记忆网络(long short term memory network,LSTM),面向光伏发电功率预测的数字孪生模型,并通过迁移学习将此模型应用到其他投入运行时间较短、数据不足的光伏系统发电功率预测中。光伏发电功率由于受到太阳辐照度、温度和一些随机因素的影响,具有较强的间歇性和波动性,因此很难进行精确的光伏功率预测;所提出的数字孪生模型,实现了与光伏系统物理实体的同步和实时更新,因此获得比传统预测方法更准确的预测结果,同时利用从历史数据充足的光伏系统中学到的知识来辅助历史数据有限的光伏系统建立发电功率预测数字孪生模型,不仅可以得到精确的预测结果而且节省了模型训练时间。文中通过Queensland大学开源网站中3个不同站点以及山西晋能清洁能源公司的光伏历史数据验证了所提方法的有效性。     

基于PCA-LMD-WOA-ELM的短期光伏功率预测

对光伏发电功率进行准确预测,可减弱其并入电网的波动性,有利于电网对新能源发电的调度。基于主成分分析法和局部均值分解相结合的鲸鱼优化算法,构造优化后的极限学习机模型,并使用该模型对光伏发电短期功率进行预测。先用主成分分析法对影响光伏发电功率的因素进行筛选,并使用局部均值分解对选取的主要影响因素及发电功率序列数据进行分解;然后基于子序列使用鲸鱼优化建立极限学习机模型;最后将各序列短期预测结果叠加获得光伏发电短期功率预测结果。通过仿真验证及对比分析,说明该预测方法具有较高的预测精准度。     

一种光伏系统短期功率预测模型

为提高光伏系统发电功率预测精度,优化系统的发电计划,减少电力系统运行成本,进而为系统调度和实时运行控制提供依据以有效减轻光伏发电系统接入对电网的影响,建立一种基于三层神经网络和功率波动特性的短期光伏出力预测模型。利用气象局已发布的日类型和温度信息挑选与预测日最相关的相似日,基于神经网络用相似日历史太阳辐照、温度、输出功率建立光伏系统出力初步预测模型;以预测日天气预报信息作为神经网络的输入获得预测日的功率预测值;基于由光伏系统相似日历史出力数据统计分析得到的波动量统计规律对初步预测结果加以修正,建立了具有较高精度的光伏系统出力预测模型。仿真结果表明该方法建立的预测模型具有较高精度,能够为调度运行人员提供决策辅助。     

基于GRA-EGA-LSTM模型的短期光伏功率预测

对光伏发电功率进行预测可为电力系统调度提供参考,有利于电网的安全稳定运行。为了提高光伏发电功率预测精度,采用灰色关联度分析法(Grey Relation Analysis, GRA)寻找待预测日的相似日作为训练样本;采用精英保留遗传算法(Elitist Model of Genetic Algorithm, EGA)对长短期记忆网络(Long Short-Term Memory, LSTM)的超参数进行寻优;将相似日的光伏功率和气象因素数据作为训练样本代入超参数寻优后的长短期记忆网络进行预测。通过仿真测试,基于GRA-EGA-LSTM组合预测模型的短期光伏功率预测精度要优于传统的LSTM模型。     

基于深度学习的超短期光伏精细化预测模型研究

光伏发电系统的超短期功率预测对电网调度的计划安排及光伏发电系统的优化运行具有重要意义。机器学习、人工智能领域的技术进步为精细化分析光伏功率预测影响因素并提高光伏预测精度提供了有效途径。提出一种基于深度结构网络模型的光伏超短期功率预测方法,首先根据光伏发电系统的机理特征,分析深度学习算法处理光伏预测问题的可行性;然后提出基于深度学习算法的光伏功率预测模型,采用基于受限玻尔兹曼机的深度置信网络提取深层特征完成无监督学习过程,采用有监督BP神经网络作为常规拟合层获得预测结果;并立足于实际需求,建立含离线训练和在线预测的双阶段光伏发电预测系统,分析天气信息及历史信息的输入属性;最后利用光伏发电系统的实际运行数据进行仿真,验证算法准确性和有效性,通过比较深度结构是否包含无监督学习过程,说明其在预测中的重要性。     

基于高密度数值天气预报的分布式光伏功率预测主站研究应用

基于高密度的商业数值天气预报信息构建分布式光伏功率预测主站,对珠海全网、区域和分布式光伏电源进行短期、超短期功率预测,提高区域单点电源点预测精度,为后期研究大规模发电间歇性、波动性等新能源(风电、光伏等)接入电网后对电网运行及负荷预测精度的影响奠定基础。     

改进相似度的模糊聚类算法在光伏阵列短期功率预测中的应用

提出一种基于改进相似度的模糊聚类算法的光伏阵列短期功率预测方法,通过通径分析得到气象因子对光伏阵列日发电功率的影响权重。根据各个因子的权重自定义综合了加权相似系数和加权距离系数的统计量-相似度,建立模糊相似矩阵将历史日样本划分为若干类。然后通过分类识别获得与预测日最相似的一类历史日样本集,将其与预测日的气象因素作为预测模型的输入样本建立BP神经网络发电预测模型,并利用差分进化算法对构建的BP神经网络的参数进行了全局寻优。以实际数据对所提模型进行了验证,并与传统的基于相似日选取的光伏功率预测模型进行了对比,结果表明该模型具有更高的预测精度,有利于光伏发电系统并网运行和电网安全经济调度。     

基于宽度学习系统的光伏发电功率超短期预测

近年来,深度学习被应用于光伏发电预测中,体现出预测精度较高的优点,但也存在训练耗时等问题。对此,提出了一种基于自组织映射与宽度学习系统的光伏发电功率超短期预测模型。首先,采用自组织映射对各时刻的光伏数据进行精细化聚类,提取不同时段与气象条件下的出力波动特征;然后,构建基于宽度学习系统的光伏发电功率多步长预测模型,在网络宽度上扩展节点数目,并通过求解矩阵伪逆训练神经网络,在保证较强高维数据拟合能力的同时,具有较高的计算效率;最后,采用实际光伏发电数据进行算例分析,通过与常用的光伏发电超短期预测方法进行比较,验证所提出的方法在预测精度与训练效率上的优越性。     

一种光伏系统短期功率预测模型

为提高光伏系统发电功率预测精度,优化系统的发电计划和减少电力系统运行成本,进而为系统调度和实时运行控制提供依据以有效减轻光伏发电系统接入对电网的影响,建立一种基于三层神经网络和功率波动特性的短期光伏出力预测模型。首先利用气象局已发布的日类型和温度信息挑选与预测日最相关的相似日,再基于神经网络将相似日历史太阳辐照、温度、输出功率建立光伏系统出力初步预测模型;然后以预测日天气预报信息作为神经网络的输入来获得预测日的功率预测值;最后基于数学量化的由光伏系统相似日历史出力数据统计分析得到的波动量统计规律对初步预测结果加以修正,建立了具有较高精度的光伏系统出力预测模型。仿真结果表明,该方法建立的预测模型具有较高的精度,进而为调度运行人员提供决策辅助     

电网接入光伏发电功率的实时调度与预测研究

光伏发电并网的容量具有随机性,其供电功率振荡会严重威胁电网安全稳定运行。提出基于实时调度的电网接入光伏发电功率预测方法。根据辐射量对电网接入光伏发电功率的关系曲线、电网接入光伏输出功率和温度的曲线、电网接入光伏发电功率和湿度之间的关系曲线,分析了电网接入光伏发电功率的影响因素;为避免光伏发电功率差异性较大带来预测结果不准确的问题,对电网接入光伏发电功率数据完成归一化处理;结合发电功率日特征相似度的计算结果,计算了权重欧式距离,获取具有最大影响力的功率数据,完成电网接入光伏发电功率的预测。实验结果表明,应用研究方法时,电网接入光伏发电功率的预测偏差始终低于0.05,获取的电网接入光伏发电功率预测结果始终分布在根据实际情况设定的阈值区间内。     

基于相似日误差校正的光伏功率预测

光伏发电的功率预测是电网运行调度普遍关注的问题。光伏电站大量历史数据的挖掘和利用为波动的光伏功率建模提供了新方向。在采用气象相似日进行光伏发电功率预测的基础上,引入了相似日的光伏发电功率预测误差对预测日的光伏功率进行校正,更进一步提高了光伏发电功率预测的准确性。     

基于改进深度受限玻尔兹曼机算法的光伏发电短期功率概率预测

光伏发电功率受自然环境影响具有明显的波动性、间歇性与随机性,对光伏发电进行短期功率的概率预测可以有效缓解给电网调度、能量管理等方面带来的诸多不利影响。提出一种基于改进深度受限玻尔兹曼机(RBM)算法的光伏发电短期功率概率预测模型,通过灰色关联系数法寻找待预测日的相似日,并利用遗传算法对RBM算法进行参数优化,避免模型参数寻优陷入局部最优,以提高预测模型的预测精度。仿真算例表明,所提模型可以更好地反映光伏发电功率的概率分布。     

基于改进支持向量机算法的光伏发电短期功率滚动预测

光伏发电具有明显的波动性与随机性,对其短期功率进行预测可以更准确地实现电网能量管理和运行调度。首先提出了一种基于粒子群优化支持向量机算法(PSO-SVM)的光伏发电短期功率滚动预测模型;通过寻找相似日,以相似日的实际功率和预测日的天气数据作为模型的输入量,对次日一天的发电功率进行预测;再以次日的实际输出功率与预测功率进行滚动对比,当预测点不满足给定预测精度时,以当日实测数据对后期预测点的功率进行修正预测。仿真算例表明所提光伏发电短期功率的滚动预测模型可以更精确地实现功率预测。     

光伏功率预测技术

光伏功率预测是提高光伏电站控制、调度性能,保障高比率光伏发电接入的电网安全稳定运行的基础性关键技术。国内光伏功率预测技术研究和工程应用尚处于起步阶段,理清其技术脉络和关键问题尤其迫切。文中对光伏功率预测基本技术原理和关键问题进行了全面综述,首先介绍其基本原理和预测模式,然后总结了超短期和短期预测的主要技术要点,并着重对提升预测精度的相关研究进行评述,最后结合中国光伏功率预测发展现状,提出了值得研究和关注的光伏功率预测关键问题。     

基于MBI-PBI-ResNet的超短期光伏功率预测

为了增强光伏并网的稳定性,提高光伏发电功率预测精度,提出一种基于相似日聚类、群分解(swarm decomposition, SWD)和MBI-PBI-ResNet深度学习网络模型的光伏发电功率超短期预测方法。首先,使用快速傅里叶变换(fast fourier transform, FFT)提取太阳辐照度的期望频率,将其作为聚类特征向量,并根据此聚类特征向量采用自适应仿射传播聚类(adaptive affinity propagation clustering, AdAP)实现相似日聚类。其次,对每一类相似日分别使用群分解算法进行分解,以提取原始数据的多尺度波动规律特征。最后,利用MBI-PBI-ResNet来实现对天气环境多变量关联影响下的时序特征挖掘以及对多尺度分量的局部波形空间特征和长时间依赖时序特征的同时挖掘,并对不同类型特征进行综合集成来实现光伏发电功率超短期预测。研究结果表明：所提方法在光伏发电功率超短期预测领域相较于其他深度学习方法预测精度提高了3%以上,说明此方法在光伏发电功率超短期预测领域具有较高的预测精度和较强的泛化能力。