基于神经网络和小波分析的超短期风速预测

文章将神经网络和小波分析理论相结合,提出了一种基于神经网络和小波分析的超短期风速预测方法。利用神经网络的非线性学习能力和小波理论的多分辨分析能力实现对风电场的风速预测,为风功率预测提供理论依据。首先,通过搭建神经网络物理模型,用以预测风机轮毂处的风速信号;其次,将该风速信号进行小波多分辨分解,滤除高频分量,得到较为平稳的对风速预测起决定性作用的低频分量;最后,对基于神经网络和小波分析的组合预测方法进行了仿真,并与NWP风速模型和实测风速进行了对比。结果表明,提出的基于神经网络和小波分析组合预测方法更贴近实测风速,对超短期风速预测起到了良好的效果。     

基于PAM-SSD-LSTM的短期风速预测

为提高短期风速预测的准确性,提出一种基于PAM聚类、奇异谱分解（SSD）和LSTM神经网络的组合预测模型来预测短期风速,以解决上述问题。首先,为提高神经网络的学习效率,采用PAM算法对原始风速数据进行相似日聚类;其次,SSD具有抑制模态混叠和虚假分量产生的优点,使用SSD分解风速序列,提取多尺度规律;最后,由于LSTM神经网络捕捉长时间依赖的序列的波动规律的能力较强,使用LSTM神经网络对分解后的风速分量进行预测,将各分量预测值叠加得到最终预测结果。实验结果表明,基于PAM-SSD-LSTM的组合预测模型可有效提高风速短期预测的准确率。     

双模式分解CNN-LSTM集成的短期风速预测模型

为提高短期风速的预测精度,提出一种基于双模式分解、双通道卷积神经网络（CNN）和长短期记忆神经网络（LSTM）的组合预测模型以提高预测精度。首先,对经过PAM方法聚类后的风速时间序列利用奇异谱分解（SSD）和变分模态分解（VMD）2种信号分解方法进行分解,获得2类多尺度分量。不同模式的多尺度分量可降低原始风速的复杂度和非平稳性,实现不同模式模态分量规律的互补;其次,将2种分解方法得到的风速子序列合并为一个矩阵,输入到双通道CNN进行波形特征深度提取;最后,采用LSTM建立历史风速时序的时间依赖关系,在时空相关性分析的基础上得到最终风速预测结果。实验结果表明,基于双模式分解-双通道CNN-LSTM的组合预测模型可有效提高风速短期预测的精度。     

基于小波变换与Elman神经网络的短期风速组合预测

风速的准确预测对风电场发电系统的经济和安全运行有着重要的作用。为了克服风速随机性强的缺点,提高短期风速预测的精度,提出了一种将小波变换与Elman神经网络相结合的短期风速组合预测模型。该模型由小波预处理模块和神经网络预测模块组成。首先利用小波预处理模块将风速序列作多尺度分解,重构得到不同频段的子序列,然后利用Elman神经网络模块分别对其训练和预测。实际风速预测结果表明,与单一的Elman和ARMA法相比,该组合预测模型的预测精度有较大的改善,可以用于风电场短期风速的预测。     

采用正则化极限学习机的短期风速预测

摘要： 高效、准确的风速预测是风电场功率预测的基础,对风力发电控制和风电场并网运行等具有重要意义。针对风速时间序列具有强烈的非线性和波动性,且难以精准预测的特点,提出一种基于正则化极限学习机（regularized extreme learning machine,RELM）的风电场短期风速预测新方法。首先,采用自相关函数（ACF）对风速时间序列的相关性进行分析,得到预测模型输入属性集合;其次,确定预测网络的输入、输出等参数,并建立RELM模型;再次,利用训练集在训练过程中确定网络参数,构建RELM预测模型;最后,以RELM预测模型开展短期风速预测,得出预测结果。采用美国风能技术中心的实测风电场风速数据开展实验证明,相对于标准的ELM和BP神经网络,新方法具有更好的预测精度。     

基于SSA-PSO-ANFIS的短期风速预测研究

针对风速具有强非线性的特点,提出一种奇异谱分析和改进粒子群优化自适应模糊推理系统的短期风速预测模型。该方法采用奇异谱分析将原始序列分解为趋势和谐波分量,对各分量分别建立模糊神经网络模型,最后将各分量预测结果叠加得到预测风速值。为提高预测精度,改用改进粒子群算法对自适应模糊推理系统的隶属度函数进行优化。以河北某风电场实测数据进行仿真并与传统的神经网络对比分析,结果表明将风速重构后分别预测再叠加降低了原始问题的复杂度,同时提高了预测精度,在不同时间间隔的风速序列预测中该模型显著降低了多步实时预测中的误差。     

基于CEEMDAN二次分解和LSTM的风速多步预测研究

为了提高风速预测的准确性,提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解（CEEMDAN）二次分解和长短时记忆（LSTM）网络的风速多步预测方法。该方法首先应用变分模态分解（VMD）将原始风速序列进行一次分解,充分利用其分解后的残余分量并采用CEEMDAN方法进行二次分解;然后将分解后的所有子序列分别输入到LSTM模型中进行风速多步预测;最后将各模型输出结果进行叠加获得预测风速。以内蒙古某风电场实测数据为例进行建模和预测分析,结果表明所提出的风速多步预测模型具有较高的预测精度,具备实际应用的可行性。     

基于风速时空信息的BP神经网络

基于风速历史数据统计法和基于地理信息与数值预报的物理方法都不能经济、有效、准确地对超短期风速做出预测。为了满足超短期风速预测的时效性和准确性,提出了基于风速历史数据和周边风速数据的风速时空信息BP神经网络超短期风速预测的思想,并研究了基于风速时空信息BP神经网络风速预测模型。建立基于MATLAB平台的BP神经网络预测程序,并实例验证了基于风速时空信息BP神经网络风速预测方法具有更高的精确度、时效性和经济性。     

融合残差与VMD-ELM-LSTM的短期风速预测

准确可靠的风速预测有利于维护电力系统的安全运行。为提高预测精度,本文提出一种融合残差与变分模态分解（VMD）、极限学习机（ELM）、长短时记忆（LSTM）的短期风速预测模型。首先,VMD算法将风速序列分解为若干个子序列以降低原始数据复杂度。接着将ELM作为初始预测引擎,用来提取各风速子序列特征。然后,对所有预测子序列进行重构,得到初步预测结果。为进一步挖掘原始风速序列中的不平稳特征,采用LSTM对初步预测结果的残差进行建模。最后,集成预测的残差与初步结果,得到最终的预测值。在真实风电场数据上开展实验,并将预测结果与其他模型对比。实验结果表明,所提模型能显著提升风速序列的预测性能。     

基于多目标优化和误差修正的短期风速预测

提出一种多目标优化、误差修正的短期风速混合预测模型。首先对原始风速数据进行分解,降低序列的非线性,利用一种有效的多目标优化算法优化ELM神经网络,保证预测精度和稳定性。最后采用深度学习网络LSTM对初始预测结果进行误差校正,为克服超参数选取困难,利用乌鸦算法对层神经元数量进行优化。以中国华中某风电场实际数据为例进行分析,结果表明该方法具有较高的预测精度。     

基于风速误差校正和ALO-LSSVM的风电功率预测

风资源的随机波动性引起的相位滞后性问题,导致风电功率预测精度不高,尤其是风速变化较快时,滞后性引起的预测误差较大。考虑到风速波动与风功率变化密切相关,提出一种非参数核密度估计和数值天气预报(NWP)相结合的方法,并对预测风速误差进行校正,改善了预测风速的相位滞后性;然后将校正后的风速和风功率作为输入数据进行风电功率预测;采用蚁狮算法(ALO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)参数,从而建立基于风速误差校正和ALO-LSSVM组合的风电功率预测模型。算例结果表明,所提方法风功率预测精度更高。     

基于风电机组状态的超短期海上风电功率预测

提出一种基于风电机组状态的超短期海上风电功率预测模型。首先,综合考虑海上环境因素以及风电机组部件间的相互作用建立指标的预测模型,以长短期记忆神经网络的预测误差作为监测指标的动态劣化度;然后采用模糊综合评价法对风电机组的运行状态进行评估,依据评估结果对风电机组历史运行数据进行划分;最后根据分类后历史运行数据建立基于机组状态的超短期风电功率预测模型。结合国内某海上风电场实例数据进行分析,算例结果表明所提方法可有效提高风电功率预测精度。     

基于EMD分解的风电场风速和输出功率年度预测

应用历史年份的小时平均风速数据,预测下一年度逐月的风速和风电功率.对历史年份的逐月风速数据进行经验模式分解,采用递推最小二乘法建市各分量的二元线性回归预测模型,将各分量预测模型等权求和得到次年度对应月份的预测模型.对实测数据的仿真计算表明,提前一年的风速月度预测的平均MAPE为16.25%,提高了此类预测的精度.考虑具体风力发电机组的功率特性、机组效率和设备运行情况,可得出次年风电场的输出功率值.     

基于Attention-GRU风速修正和Stacking的短期风电功率预测

针对使用数值天气预报（NWP）数据进行风电功率预测时,NWP风速与实际风速存在偏差导致预测精度欠佳,提出一种基于注意力机制（Attenion）门控逻辑单元（GRU）数值天气预报风速修正和Stacking多算法融合的短期风电功率预测模型。首先,分析NWP预报风速和实际风速的皮尔逊相关系数,建立Attention-GRU风速修正模型,提高预报风速精度。其次,考虑风向、温度、湿度、气压、空气密度等气象因素,基于Stacking框架,提出融合XGBoost、LSTM、SVR、LASSO的多算法风电功率预测模型,同时采用网格搜索与交叉验证优化模型参数。最后,选取西北和东北两个典型风电场数据进行验证,算例结果表明,所提出模型能改善NWP风速精度并提升风电功率预测效果。     

基于物理原理的风电场短期风速预测研究

对符合功率预测要求的短期风速预测进行研究,提出了基于物理原理的预测方法,该方法以数值天气预报(Numerical-Weather-Prediction,NWP)风速为输入数据,采用粗糙度变化模型与地形变化模型反映风电场局地效应对大气边界层风的影响;通过与不同风况下的实测风速进行比较,表明预测结果基本能满足预测精度的要求,但预测准确性会随风速变化剧烈程度的增强而有所降低;根据误差分析,NWP风速的准确性是影响预测结果的最主要因素。     

基于风速时空关联的多步预测方法

基于风速的空间关联性提出一种新的多位置多步风速组合预测方法.对风场内各风力机进行灰色关联分析,并据此利用昆虫优化算法进行优选重构,获取目标风力机及临近域空间信息.利用卷积神经网络对重构矩阵进行空间特征提取,并输入长短时记忆网络进行多步预测.最后,将所提方法应用于不同风场进行风速预测,通过对比分析验证所提方法的预测精度和...     

基于风速预测的风电场虚拟惯量协调控制技术

针对现有风电场虚拟惯量协调控制在风电机组调频辅助功率协调分配方面的研究,提出一种基于风速预测的风电场虚拟惯量响应场级协同分配策略,具体是通过经验模式分解（EMD）和BP神经网络训练风速时序序列获得风速时序模型,预测短时段内的风速,根据实时转速和预测风速计算惯量分配权重因子,根据频率变化计算全场惯量响应值,通过惯量分配权重因子结合变流器容量限值给单机分配惯量响应值。该控制策略成功应用于云南某148.5 MW风电场站级调频测试,验证了算法的有效性。