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。     

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。     

基于修正晴空模型的超短期光伏功率预测方法

文中旨在提高晴空或有薄云这类小波动场景下的光伏功率超短期预测精度.虽然,太阳辐射的日周期性和年周期性使光伏功率序列具有确定性分量,但是电站和当地气象的详细参数随时间变化且难以获取.为此,提出一个仅依赖少量参数的改进晴空功率计算模型,并在此基础上构建了在线更新参数的预测算法,预测小波动天气下光伏电站未来4h的功率.采用中国吉林省某电站的数据进行了测试,结果表明:所提模型得到的晴空功率曲线可以较准确地拟合小波动天气下的电站出力,而基于在线更新参数的光伏预测结果可以使小波动天气第4个小时的预测误差降低到约3.78％,弥补了相邻晴天方法在一些场景下误差超过5％甚至达到10％的不足.文中所提方法不仅可以提高小波动天气下光伏功率超短期预测精度,也为复杂天气条件下的预测提供了更准确的基准值.     

基于动态谐波回归的超短期风电功率预测

准确的风电功率预测对电力系统的安全稳定运行十分重要。从风功率统计特征出发,提出进行风电功率超短期预测的动态谐波回归方法。首先利用风电功率与不同高度风速的三次函数关系构建回归模型;然后采用自回归移动平均 模 型（auto regressive integrated moving average model,ARIMA）对回归的残差建模来充分利用风电功率时间序列的历史信息;最后针对风电功率的日季节性特点,引入傅里叶级数形成最终预测模型。经风电场实际数据计算验证表明,该方法有效弥补了ARIMA方法和回归方法的不足,减小了风电预测均方根误差（root mean squared error,RMSE）,提高了风电预测精度。通过和持续法、ARIMA 2种现有预测方法比较,验证了所提模型具有更高的预测精度,说明该方法具有一定的实际应用价值。     

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。     

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。     

基于天气融合和LSTM网络的分布式光伏短期功率预测方法

分布式光伏发电功率高精度预测对配电网安全稳定运行有重要意义。针对分布式光伏发电设备的功率预测问题,基于天气信息和深度学习方法提出了一种分布式光伏短期功率预测方法。首先将天气进行分类融合,实现训练集的全面覆盖;然后基于长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）深度学习方法构建分布式光伏短期功率预测模型;最后实现分布式光伏功率预测。     

基于RF-ANFIS-PSO组合超短期光伏功率预测模型

光伏发电受到光照强度、环境温度和湿度等多方因素影响与制约,具有波动性、间歇性、不确定性以及能量密度低等特征,并网后会对电网造成一定程度的冲击。因此,准确预测光伏输出功率对于维护电网安全稳定运行、电网调度合理化和降低电网运行经济成本均具有重要意义。文中采用随机森林、自适应神经模糊推理算法以及粒子群优化算法进行数据训练和模型优化,搭建了一种超短期光伏发电功率预测的组合模型。通过内蒙古地区某光伏发电站的实际输出功率与RF-ANFIS-PSO模型预测结果比对,验证了其准确性和有效性。     

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。     

基于天气分型的短期光伏功率组合预测方法

由于光伏功率波动特征与天气类型紧密相关,且光伏功率短期预测存在功率波动过程预测精度低、气象因素与功率波动过程相关性弱的问题,文中提出了一种基于天气分型的短期光伏功率组合预测方法。首先,基于气象因素与光伏功率波动特征的关联性,将天气过程划分为5种类型,并基于变分模态分解算法将光伏功率分解为类晴空过程和波动过程。然后,利用Granger因果关系算法筛选出与各天气类型下光伏功率波动过程密切相关的关键气象因子。最后,建立基于天气分型的短期光伏功率组合预测模型。模型充分考虑了深度学习算法的特异性,对光伏功率类晴空过程与各天气类型下的光伏功率波动过程进行分类预测。仿真结果表明,文中所提出的短期光伏功率预测方法能够显著提升短期光伏功率预测的精度。     

地基云图结合径向基函数人工神经网络的光伏功率超短期预测模型

光伏功率由于受到诸多局地随机突变因素的影响,其超短期预测面临很大挑战。云是引起地表辐射随机变化,进而引起光伏出力随机变化的最主要因素之一,在光伏功率预测建模中亟需将云这一因子进行量化和建模。首先,基于全天空云图,利用数字图像处理技术提取与辐射相关的图像特征;然后,将大气层外辐射、大气质量、图像亮度和云量作为输入因子,将地表辐射作为输出,建立径向基函数神经网络预测模型;最后,根据光电转换模型最终实现光伏功率超短期预测。实验结果表明:计及地基云图信息的光伏功率超短期预测模型,效果明显优于无图像信息的模型,为光伏电站超短期功率精确预测提供了重要的方法。     

基于时间序列分析的风电功率预测模型

风电功率的精确预测对于电网合理调度,降低电网运行成本和保证电网系统安全性等方面有重要的意义。基于风电功率历史数据具有的时间序列特性,应用时间序列法建模,对风电场的发电功率进行短期和中长期预测,同时分析单一机组和汇聚机组对预测效果的影响。实证研究结果表明,利用时间序列分析方法,能比较精确地预测风电场发电功率,且短期内预测平均绝对百分比误差不超过15%,预测的合格率已超过85%,并且集中开发的方式可以减少预测误差。     

电力短期负荷的多变量混沌预测方法

为提高电力短期负荷预测精度和充分利用混沌短期预测优势,拓展单变量时间序列相空间重构到多变量时间序列中,相空间重构了由历史负荷及其相关因素序列所构成的多变量时间序列,计算了多变量时间序列的嵌入维数和延迟时间并用RBF神经网络预测负荷。研究表明多变量重构相空间技术的预测效果优于单变量重构。     

基于COOT-SVM的短期光伏发电功率预测

为了提高短期光伏发电功率预测的精度,提出了一种基于白冠鸡优化算法(COOT)优化支持向量机(SVM)的短期光伏发电功率预测模型。首先,分别选取某光伏电站在2017年4月和7月的前21天数据进行仿真分析,计算光伏输出功率和每一个气象因素之间的皮尔逊相关系数;然后,依据皮尔逊相关系数选择太阳总辐射强度、太阳散射辐射强度、太阳直射辐射强度、组件温度和环境温度5个气象因素作为预测模型的输入数据,光伏电站的发电功率作为输出数据。通过与BP和SVM预测模型进行仿真对比可知,对于4月和7月的数据来说,COOT-SVM预测模型的均方根误差、均方误差和平均绝对误差均比BP和SVM预测模型小。因此,所提COOT-SVM预测模型可有效提高短期光伏发电功率的预测精度,具有较高的工程应用价值。     

基于地基云图的光伏功率超短期预测模型

以地基云图采集设备提供的实时日间彩色天空状况图像为研究对象,通过数字图像处理技术对时间序列图像进行了处理和分析,运用云团提取算法和跟踪学习算法实现对云团未来运动状况的预估,结合一天中太阳在云图像上的位置计算,预测未来时刻太阳的遮挡情况,进而预测辐照度和光伏功率的变化。研究结果表明,文中所述模型具有很好的可行性和实用性,为光伏电站0~4h超短期功率精确预测提供了方法。     

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。     

基于混沌时间序列和神经网络的电力短期负荷预测

提出一种将混沌时间序列和神经网络相结合的短期负荷预测方法,利用混沌理论重构相空间的吸引子,然后用BP神经网络来拟合空间吸引子的演化,同时利用空间欧氏距离来选取神经网络的输入样本,实例预测结果表明所提出方法的有效性和可行性.     

基于相关邻近点与峰谷荷修正的短期负荷时间序列预测

采用混沌相空间重构理论进行电力短期负荷预测,存在峰谷荷预测精度相对较差和预测参考点不易选取的问题.根据电力系统日负荷曲线构造了日峰谷荷时间序列,揭示了日峰谷荷时间序列的混沌特性,采用相空间重构直接预测未来峰谷荷,进而提高了峰谷荷和整点负荷的预测精度.针对相空间中相点的预测参考点确定问题,提出了按相点演化相关性进行选择的方法,首先根据模型要求的预测参考点数量选出邻近点,然后根据相点演化相关性排除伪邻近点,同时引入时间权重来反映相空间不同坐标的时间次序.实际电网负荷预测的仿真结果验证了文中提出的相空间相关邻近点的选择方法与峰谷荷修正思想的有效性.     

组合数值天气预报与地基云图的光伏超短期功率预测模型

为减轻光伏电站被云团遮挡导致发电功率突然衰减所造成的影响,提高光伏超短期的预测精度和预测有效时间长度,文中提出数值天气预报与地基云图相结合的光伏超短期功率预测模型。该模型首先基于临近晴空工况光伏超短期功率预测方法实现未来4h预测,接着使用数值天气预报云量信息和地基云图等方法预测未来4h内云团遮挡电站导致的功率衰减,并进行临近校正,以提高光伏超短期功率预测的精度。研究结果表明,文中所述模型具有很好的可行性和实用性,为光伏电站0~4h超短期功率精确预测提供了一种方法。