基于最优权系数的风电功率组合预测方法

摘要： 风电功率的短期预测对于电力系统的安全稳定运行具有重要意义。提出了一种基于最优权系数的风电功率短期预测组合方法,该方法将ARIMA时间序列、BP神经网络、RBF神经网络和支持向量回归机这4种单一预测模型进行综合,并根据预测误差信息矩阵,以误差平方和最小为原则得到组合预测模型中的最优权系数,以此构成组合预测模型,该模型能够有效地综合各单一预测模型的优势,降低预测风险。仿真实例表明：所提组合预测模型预测精度高,能够方便快速地确定最优权重系数值,降低预测误差。     

一种风电场短期风速组合预测模型

为了提高短期风速预测精度,提出一种变权系数的支持向量机组合风速预测模型。选择基于不同核函数的支持向量机作为单项预测模型以保证单项模型之间的差异性,对核参数用粒子群算法寻优选取以保证各单项模型的精确性。组合预测方法采用以预测误差平方和最小为准则的可变加权系数组合预测方法,以计算各单项模型在风速预测不同时刻的权系数。仿真实验表明,所建立的变权组合预测模型在短期风速预测上具有良好的预测效果,预测精度优于各单项模型和固定权系数的组合模型。     

基于组合模型的短期风速预测研究

风速具有较大的随机波动性,影响了电网的稳定性,风速预测对于风电并网问题至关重要。本研究采用灰色-马尔可夫链(GM-Markov)与最小二乘支持向量机(LSSVM)预测模型分别对风速进行预测,比较了各单一预测模型的精度;在此基础上研究了动态权重组合模型与0-1法组合预测模型。然后以国内某风电场的实测风速数据为例进行分析,结果表明,单一预测方法时好时坏,稳定性较差,组合预测模型总体效果较好,具有较大的实用价值。     

基于ARMA-SVM组合模型的售电用户用电量预测方法

影响用户用电量的因素较多,根据其分别受线性和非线性因素影响的特点,该文提出1种基于自回归移动平均模型和支持向量机模型的组合预测方法,构建组合模型后,分别与仅采用自回归移动平均模型和支持向量机模型的预测结果进行对比分析。对比结果表明,组合模型的平均绝对百分误差指标相比单一模型明显降低,可以有效提高用电量预测的精度。     

基于熵权法的光伏输出功率组合预测模型

提出基于熵权法的光伏功率组合预测模型。首先采用持续法、支持向量机法、相似数据法对光伏电站输出功率进行单一模型预测,然后使用信息熵理论的熵权法客观评价单一预测方法提供的信息量,确定各单一预测方法的组合权重,建立基于熵权法的光伏输出功率组合预测模型。通过仿真对比3种单一预测方法以及熵权法组合预测模型的预测精度。研究结果表明,基于熵权法的组合预测模型可有效识别各单一预测方法包含的信息量,确定合理的权重,提高光伏功率预测的精度。     

基于SVM-STL-LSTM的区域短期电力负荷预测研究

针对区域电力负荷的时间序列数据随机性强、预测精度低及单一模型的数据特征提取能力差等问题,提出了一种支持向量机(SVM)、STL时序分解法、长短期记忆神经网络(LSTM)组合的电力负荷预测模型。该模型利用SVM对时间序列的电力负荷数据进行初始预测,并通过STL时序分解法对残差序列进行时序分解,从而提高残差序列的稳定性,减小其随机性,最后用LSTM对SVM的预测误差进行修正。试验结果证明,该方法利用误差修正可有效处理随机性强的数据,有利于预测结果的稳定性,提高预测精度。     

电网无功负荷预测方法研究

由于电网数据采集与监视控制系统(SCADA)中无功负荷历史数据有限以及其数据波动量较小的特点,采用传统单一预测方法不能满足精度的要求,考虑到时间序列与支持向量机对无功负荷预测的综合优势,建立了时间序列与支持向量机两种方法组合的模型。通过对某电力市场的实测值与预测值进行比较,验证了该方法的预测精度较高。     

基于小波分析与支持向量机的风速预测

将小波多分辨率分析特点和支持向量机良好的泛化性能相结合,建立小波-支持向量机风速预测模型。先将原始风速序列经小波分解成概貌分量和细节分量,再对各分量分别应用支持向量机模型进行预测,最后将各分量的预测结果经小波重构得到原始风速序列的预测值。仿真表明该方法能够改善预测滞后现象以及减小突变点误差,从而提高模型的泛化性能和预测精度。     

基于误差预测的风速集成学习模型

受风能随机性和预测模型的影响,风速预测时不可避免地会出现误差,通过挖掘误差特性可探索新的风速预测模型,提高预测精度。提出一种基于误差预测的风速集成学习模型。该模型首先采用快速集合经验模态分解来降低风速序列的随机性,其次采用布谷鸟算法优化最小二乘支持向量机对分解得到的各分量分别建立学习预测模型。同时将历史预测误差作为一个新序列,进行建模预测。最后将原序列的风速预测结果和误差序列预测结果进行叠加得到最终风速预测结果。算例结果表明,与传统方法相比,所提集成预测模型具有更好的预测精度,证明了在风速预测中,精细化挖掘预测误差对于提高预测精度的有效作用。     

基于PSO优化LS-SVM的短期风速预测

提出了一种基于粒子群(PSO)算法优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的风电场风速预测方法。以相关性较高的历史风速序列作为输入,建立预测模型,并用粒子群算法优化模型参数。在对未来1 h风速进行预测时,文章所提出的模型比最小二乘支持向量机模型及BP神经网络模型具有较高的预测精度和运算速度。算例结果表明,经粒子群优化的最小二乘支持向量机算法是进行短期风速预测的有效方法。     

Support vector machines for wind speed prediction

This paper introduces support vector machines (SVM), the latest neural network algorithm, to wind speed prediction and compares their performance with the multilayer perceptron (MLP) neural networks. Mean daily wind speed data from Madina city, Saudi Arabia, is used for building and testing both models. Results indicate that SVM compare favorably with the MLP model based on the root mean square errors between the actual and the predicted data. These results are confirmed for a system with order 1 to system with order 11.     

基于SVM方法的风电场短期风速预测

针对基于支持向量机的风电场短期风速预测进行研究．选择了不同的输入向量（历史风速时间序列,历史风速和温度．历史风速、温度和风向,历史风速、温度和时间）作为输入进行误差对比分析。实测数据及分析结果表明,采用历史风度和温度的二输入模型,预测效果最佳,为风速的短期预测和发电量预测提供了较好的参考价值。     

Multiple architecture system for wind speed prediction

A new approach based on multiple architecture system (MAS) for the prediction of wind speed is proposed. The motivation behind the proposed approach is to combine the complementary predictive powers of multiple models in order to improve the performance of the prediction process. The proposed MAS can be implemented by associating the predictions obtained from the different regression algorithms (MLR, MLP, RBF and SVM) making up the ensemble by three fusion strategies (simple, weighted and non-linear). The efficiency of the proposed approach has been assessed on a real data set recorded from seven locations in Algeria during a period of 10 years. The experimental results point out that the proposed MAS approach is capable of improving the precision of the wind speed prediction compared to the traditional prediction methods.     

风电场风功率实时预测效果综合评价方法

超短期风电功率预测对含大规模风电的电力系统安全经济运行有着重要意义。但目前对预测结果的评价均停留在常规统计学指标上,缺乏合理的评价体系来评价某特定风电场所选取预测模型的优劣。简述了目前风电功率预测结果评价指标的不足,提出一种基于预测误差评价和预报考核等指标的风电场输出功率实时预测效果评估方法,为不同地区风电场根据其风电输出功率变化的特点,选择预测模型以及风电场输出功率预测效果的工程检验提供依据。最后,利用吉林省某风电场实测数据,采用该评估方法对不同预测模型的实时预测结果进行分析评价,实现了该风电场不同预测模型间的择优,验证了该评价方法的指导价值。     

Wind farm power prediction: a data‐mining approach

In this paper, models for short‐ and long‐term prediction of wind farm power are discussed. The models are built using weather forecasting data generated at different time scales and horizons. The maximum forecast length of the short‐term prediction model is 12 h, and the maximum forecast length of the long‐term prediction model is 84 h. The wind farm power prediction models are built with five different data mining algorithms. The accuracy of the generated models is analysed. The model generated by a neural network outperforms all other models for both short‐ and long‐term prediction. Two basic prediction methods are presented: the direct prediction model, whereby the power prediction is generated directly from the weather forecasting data, and the integrated prediction model, whereby the prediction of wind speed is generated with the weather data, and then the power is generated with the predicted wind speed. The direct prediction model offers better prediction performance than the integrated prediction model. The main source of the prediction error appears to be contributed by the weather forecasting data. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑邻近点相关性的EN-SVM组合混凝土双曲拱坝变形预测模型

模型的输入通常决定模型的性能,而在普遍的混凝土坝变形预测模型中往往仅考虑以环境因素作为输入情况.基于此,在考虑环境因素影响的基础上,把邻近测点的相关性也纳入考虑,构建了考虑邻近点相关性的弹性网络(EN)与支持向量机(SVM)的组合预测模型,即先构造两类不同的特征,然后分别使用主成分分析法(PCA)和EN进行类内特征处理...     

基于ADQPSO-KELM风电功率短期预测模型的研究

为了改善传统风电功率预测方法中误差较大且稳定性较差的问题,引入量子粒子群(QPSO)优化算法、自适应早熟判定准则及混合扰动算子,构建了自适应扰动量子粒子群(ADQPSO)优化算法,通过ADQPSO算法对核极限学习机(KELM)模型进行优化,建立了自适应扰动量子粒子群优化的核极限学习机(ADQPSOKELM)风电功率短期预测模型,并利用内蒙古高尔真风电场采集的风电功率时间序列数据为试验样本进行48h预测分析。结果表明,ADQPSO-KELM风电功率短期预测模型与其他基于KELM优化的风电预测模型及传统风电预测模型相比,其预测的误差更小、准确度更高,且预测稳定性显著增强。     

大型风电场超短期风电功率预测

针对大规模风电场风电功率的非线性特性,采用最小二乘支持向量机（LS—SVM）的预测模型。由于LS—SVM的参数选择直接影响着模型的预测精度,于是采用一种基于量子粒子群优化方法来选择模型的超参数。为了弥补模型损失的鲁棒性,通过给每个样本误差不同的权系数,建立了具有良好泛化性能的WLS—SVM回归模型,从而进一步提高了模型预测的精度。本文提出一种基于量子粒子群优化（0uantum—behaved Particle Swarm Optimization,QPSO）参数选择的加权最小二乘支持向量机（Weighted Least Squares Support Vector Machine,WLS—SVM）的超短期风电功率预测模型。应用上述方法对内蒙古地区大型风电场进行了预测,结果证明了该方法的有效性。     

基于奇异值分解与卡尔曼滤波修正多位置NWP的短期风电功率预测

考虑到数值天气预报网格点位置和系统误差对短期风电功率预测精度的影响,提出一种基于奇异值分解与卡尔曼滤波修正多位置数值天气预报的短期风电功率预测模型。首先通过奇异值分解对多位置数值天气预报数据进行特征提取与降维处理;然后使用卡尔曼滤波方法修正数值天气预报风速数据,降低数值天气预报的系统误差;最后基于极端随机森林算法,利用修正的数值天气预报数据搭建短期风电功率预测模型。通过对某风电场进行仿真,并与单位置、未降维、未修正模型比较,结果表明降维修正模型的预测效果最好,平均误差和均方根误差分别为7.94%和9.96%。     

基于经验模态分解与多步预测的最小二乘支持向量机的风速预测

由于风速信号是非线性、非稳定性的动态信号,用传统预测方法难以达到满意效果。为提高预测精度,提出了基于经验模态分解与多步预测的最小二乘支持向量机相结合的方法,对风速时间序列进行建模预测,即首先对风速动态信号进行经验模式分解,将原信号分解为若干个不同特征尺度(频率)的本征模态函数,然后对不同频带的平稳IMF分量分别建立多步预测的最小二乘支持向量机模型,将各分量的预测值等权求和得到最终预测值。实例分析结果表明,与单一的最小二乘支持向量机预测方法相比,经验模态分解与多步预测的最小二乘支持向量机相结合的风速预测方法误差小,可应用于风速预测中。