基于多特征分析提取的随机森林超短期光伏功率预测

随着新能源的大规模利用,光伏渗透率稳步增长,准确的光伏功率预测能为电网企业带来较多效益。基于此提出了一种多特征分析提取的随机森林预测模型,用于超短期光伏功率预测。首先,对收集到的光伏数据进行预处理,清理缺失值和重复值;再次,对影响因素进行相关性分析,选取相关性强的因子;然后,对筛选后的因子进行输入特征量选择,将处理后的特征向量作为预测模型的输入;最后,建立随机森林预测模型,并与BP、RBF、MLP模型对比。实证结果表明,所提模型具有较好的拟合度和更高的预测精度,对光伏预测工作有一定的指导意义。     

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。     

基于云图特征的超短期光伏发电功率预测模型

云团运动的不确定性使得光伏系统输出功率较难准确估计,从而影响新能源并网的可靠性和经济性。为了有效利用卫星的云观测数据,提出了基于云图特征的超短期光伏发电功率预测模型。利用卷积神经网络对卫星云图进行特征提取,且和通过相关性分析后的4种气象特征进行融合,作为光伏发电功率预测模型输入。在此基础上,通过卷积神经网络解析这些特征之间的空间联系,并使用长短期记忆网络实现对光伏输出功率的时间序列预测。此外,考虑到一个自然日中不同时段数据对预测影响不同,引入多头注意力机制来确定关键时间点与关键特征,由此进一步提高所提模型精度。使用光伏电站实际数据以及对应的卫星云图和天气数据,对所提模型的预测效果进行验证。算例分析结果表明,该模型预测精度高且时效性好,特别对于正午辐照较大以及云团运动波动剧烈的时段,模型仍能保证较高的预测精度。     

基于分时长短期记忆神经网络的光伏发电超短期功率预测

准确预测光伏发电功率对电力系统运行调度至关重要。提出一种基于Spearman相关系数和分时长短期记忆网络的光伏发电功率预测方法。首先利用Spearman相关系数分析每个时刻下影响光伏发电功率的因素,选取相关度高的影响因素作为长短期记忆网络模型的输入变量;然后,对每个时刻建立一个基于长短期记忆网络的预测模型,实现分时光伏发电功率的预测。最后,利用实际光伏发电站的历史发电功率和数值天气预报数据进行案例分析。结果表明,所提方法比单一长短期记忆网络预测模型具有更高的预测精度。     

基于ACO-VMD-LSTM的光伏功率超短期预测研究

针对传统光伏功率超短期预测算法精度不高的问题,提出一种基于改进变分模态分解的长短期记忆网络的光伏功率预测模型。首先利用Pearson相关系数分析光伏功率影响因素,其次利用基于蚁群算法优化的变分模态分解对光伏功率序列进行分解,并将各模态分量级气象因素作为长短期记忆网络的输入,得到预测功率。仿真结果表明,与BPNN、LSTM模型相比,所提出的预测模型具有较高的预测精度,可为光伏电站功率预测提供参考。     

基于LSTM光伏发电功率超短期预测模型研究

精准地预测光伏发电功率有利于保证电网的稳定运行。采集了江苏常熟某75 MW光伏电站和山西大同某100MW电站数据,利用相关系数法对影响光伏电站输出功率的因素进行分析。搭建了长短期记忆神经网络(LSTM)功率预测模型,对两个电站的输出功率进行预测。为验证LSTM模型和同一算法下不同电站的功率预测精度,使用循环神经网络(RNN)算法和前馈神经网络(BP)算法搭建预测模型,并与LSTM算法进行对比分析,通过模型评价指标平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)及决定系数R²,对三种模型之间的误差值进行比较,结果表明采用LSTM算法预测模型精度更高,且不同电站采用同一网络模型时,电站输出功率和气象数据的相关系数值越大,模型的功率预测值更加贴近实际值。     

基于误差分类的分布式光伏超短期功率预测

针对分布式光伏系统,使用相关系数确定功率预测模型的样本输入,在没有天气预报,仅依靠天气数据和功率输出的历史记录信息的情况下,采用支持向量机建立了超短期功率预测模型.通过离线的权重系数寻优和基于误差分类的分类器设计,筛选出支持向量机的训练样本,使得建立的模型能够充分反映光伏输出功率的变化规律.实验结果表明,该模型能够获得较高的预测精度,预测样本的分类能够在实际值未知的情况下根据分类结果判断预测值的可信度.     

基于数字孪生的光伏发电功率超短期预测

光伏发电功率超短期预测对减小光伏并网对电网冲击及维持电网安全运行具有重要意义。提出一种基于数字孪生的光伏发电功率超短期预测机制,通过构建数字孪生体进行实时、高精度的光伏功率预测。首先根据GA-BP神经网络(geneticalgorithm-backpropagationneuralnetwork)构建光伏发电功率预测虚拟模型,并通过多维度的传感器采集光伏电池以及周围环境的各项孪生数据,同时更新历史数据库。然后以采集到的孪生数据为基础进行功率预测并得到初步预测结果。最后通过相似气象搜索,得到相似情况下的实际功率值和当时的预测功率,进而修正初步预测结果,得到最终预测功率。仿真算例结果表明,所提方法能有效提高光伏发电输出功率超短期预测精度。     

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。     

基于BP-ANN的光伏发电功率超短期预测方法

针对光伏发电的间歇性和波动性问题,采用基于BP-ANN建立光伏发电系统输出功率超短期预测模型,利用输出功率的历史值、过往及预测日气象信息,对输出功率进行预测,并提出适用的预测流程及预测误差评估方法。实际应用以及与实时监测数据对比,表明该方法方法误差较小,合格率较高,能够满足应用的要求。     

基于典型气象周的GRNN光伏发电量预测模型

由于光伏发电量具有波动性,且现有的光伏发电量预测技术存在气象因素考虑不全面、特征提取不充分等问题,为提高光伏发电量预测精度,文中提出一种改进的典型气象年方法(TMY Method)生成典型气象年数据,并结合广义回归神经网络(GRNN)进行光伏发电量预测。首先,选择6种历史气象指标,利用Finkelstein-Schafer统计方法选择典型气象周,并生成典型气象年数据;然后,使用因子分析法对会影响光伏发电量的气象指标进行筛选,对筛选出的气象指标和日光伏发电量进行标准化处理后,将其作为GRNN模型的初始输入量,得到预测日的光伏发电量;最后,利用江苏省南京市的历史气象数据及日发电量数据对所设计的模型进行训练和预测。结果表明,与标准TMY Method-GRNN预测方法相比,文中所提预测方法有较好的预测性能。     

基于风光混合模型的短期功率预测方法研究

准确地预测风力发电及光伏发电的输出功率对提高风光互补供电系统的调度质量具有重要意义。建立了基于BP神经网络的风光混合预测模型,将现有技术中分两次预测的风电功率和光伏功率采用同一个预测模型,同时实现整个区域风电场及光伏电站的输出功率预测,在简化预测方法的同时提高预测准确度。通过某海岛的风电及光伏电站的实际数据验证,计算分析了预测误差。结果表明该方法具有较高的预测精度,对风光混合的功率预测具有一定的学术价值和工程实用价值。     

基于改进EEMD-SE-ARMA的超短期风功率组合预测模型

针对风力发电功率时间序列具有非线性和非平稳性的特性,提出了一种改进的集成经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition,MEEMD)-样本熵(Sample Entropy,SE)-ARMA的风电功率超短期组合预测模型。将EEMD分解中添加的白噪声信号改为添加绝对值相等的正负两组白噪声信号,并将MEEMD分解过程中的EMD步骤使用端点延拓和分段三次埃尔米特插值进行改进,形成一种改进的EEMD分解算法(即MEEMD)。利用MEEMD-SE将风力发电功率时间序列分解为一系列复杂度差异明显的风电子序列;针对每一个不同的子序列建立适当的ARMA预测模型;将各预测分量进行叠加重构,得到最终的风电功率预测值。通过算例分析及与其他几种预测模型预测结果的对比,证明MEEMD-SE-ARMA组合预测模型可以有效地提高风力发电功率超短期预测的精度。     

基于深度学习分位数回归模型的风电功率概率密度预测

针对风电功率预测问题,在现有预测方法和概率性区间预测的基础上,提出基于深度学习分位数回归的风电功率概率预测方法。该方法采用Adam随机梯度下降法在不同分位数条件下对长短期记忆神经网络(LSTM)的输入、遗忘、记忆、输出参数进行估计,得出未来200 h内各个时刻风电功率的概率密度函数。根据美国PJM网上的风电功率实际数据的仿真结果表明,所提方法不仅能得出较为精确的点预测结果,而且能够获得风电功率完整的概率密度函数预测结果。与神经网络分位数回归相比,其精度更高,且在同等置信度下的预测区间范围更小。     

基于回归—马尔科夫链的光伏发电功率预测

随着光伏发电系统在电网中的比重逐步增大,其对电网的影响也越来越大。提前对光伏发电功率进行准确预测有利于电网及时调度、保证电能质量,从而保证电网的安全运行。针对光伏发电功率预测问题,给出一种基于回归分析和马尔科夫链的发电功率预测模型。考虑到季节、天气类型和气象等主要影响因素,通过回归模型得到初步预测值和相对残差序列,再结合马尔科夫链理论建立状态转移概率矩阵,从而修正误差序列,提高算法的精度。根据某光伏电站的实测功率数据对所提模型进行测试评估,验证了回归分析和马尔科夫链组合模型的准确性、简便性和适用性。     

基于Attention-GRU的短期电价预测

通过分析得出电价与负荷具有相关性,因此在电价预测模型中需要考虑实时负荷的影响。在此基础上针对前馈神经网络不能处理时序数据的缺陷与LSTM神经网络预测速度慢的问题,提出了一种基于Attention-GRU (Attention gated recurrent unit, Attention-GRU)的实时负荷条件下短期电价预测模型。该模型充分利用电价的时序特性,并采用Attention机制突出了对电价预测起关键性作用的输入特征。以美国PJM电力市场实时数据为例进行分析,通过与其他几种预测模型相比,验证了该方法具有更高的预测精度;与LSTM神经网络相比具有更快的预测速度。     

基于相似日和CAPSO-SNN的光伏发电功率预测

针对光伏发电功率预测精度不高的问题,提出一种基于相似日和云自适应粒子群优化(CAPSO)算法优化Spiking神经网络(SNN)的发电功率预测模型。考虑到季节类型、天气类型和气象等主要影响因素,提出以综合相似度指标进行相似日选取;以SNN强大的计算能力和其善于处理时间序列问题的特点为基础,结合CAPSO算法搜索的随机性和稳定性优化SNN的多突触连接权值,减少对权值的约束,提高算法的收敛精度。根据某光伏电站的实测功率数据对所提模型进行测试和评估,结果表明,该模型比传统预测模型具有更高的预测精度和更好的适用性。     

基于EMD-LSTM的光伏发电预测模型

随着能源消费结构的改变,可再生能源发电的消纳比例逐渐上升。文中以光伏发电功率为研究对象,分析了不同天气状态下的发电功率曲线特性及不同气象因素与光伏发电出力的相关性,进而提出了一种经验模态分解-长短期记忆神经网络(EMD-LSTM)方法融合的光伏发电功率预测模型。首先对预处理后的光伏发电功率历史序列进行重构,并对重构后的出力序列进行EMD分解,针对分解得到的各子序列分别建立长短期记忆神经网络模型,最后将各子序列预测模型得到的结果叠加得到光伏发电功率预测值。采用国内某地区光伏发电的实际出力数据对模型进行了检验,与滑动平均自回归模型(ARIMA)、支持向量机模型(SVM)、LSTM等预测模型相比,文中所提出的模型预测误差小,能有效提高光伏发电功率的预测精度。     

基于多时段综合相似日的光伏发电功率预测

由于历史数据和天气因素对光伏出力预测的影响较大,提出了一种日特征相似度与形状相似度相结合的方法,分时段地预测光伏发电功率。该方法首先采用欧式距离法对气象类型进行细分,然后在不同时间段中分别利用两种相似日选取算法选取历史相似日,再利用其对应时段的历史功率值及气象数据,采用BP神经网络对预测日相应时段的功率进行预测,结果表明该方法的预测精度有明显提高。     

基于风浪和灰色模型的波浪能发电系统输出功率短期预测

波浪能具有随机波动性,会对波浪能发电并网以及电力系统的安全稳定产生重要影响,准确预测波浪能可为电力调度控制带来极大便利。提出基于风-浪和灰色模型的波浪能发电系统功率预测方法,在波功率历史数据不足或缺省的情况下,能够依据风浪相关性及风速历史数据有效预测波浪功率。首先分析了风与波浪的相关性和时延特性,建立风-浪经验模型对波高进行短期预测,并利用灰色GM(1,1)模型对波浪短期预测结果进行残差修正。在此基础上,基于直驱式波浪能发电系统分析并建立了波高-功率转换模型。通过实例分析对波浪能发电功率的预测结果进行了验证。