專利名稱：一種基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電功率組合預(yù)測方法，屬于新能源發(fā)電技術(shù)中的風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于風(fēng)的高度隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)會對電力供需平衡、 電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定以及電能質(zhì)量等帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。風(fēng)電功率預(yù)測對于電力系統(tǒng)的調(diào)度和安全穩(wěn)定運(yùn)行有重要的意義，能夠優(yōu)化系統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃和備用容量配置，減少電力系統(tǒng)運(yùn)行成本，為系統(tǒng)調(diào)度和實(shí)時(shí)運(yùn)行控制提供依據(jù)，有效減輕風(fēng)電接入對電網(wǎng)的影響，提高風(fēng)電的利用率。目前，根據(jù)預(yù)測的物理量不同，風(fēng)電功率預(yù)測方法可以分為2類第1類是對風(fēng)速的預(yù)測，然后根據(jù)風(fēng)電場的功率曲線得到其功率輸出；第2類是直接預(yù)測風(fēng)電場的輸出功率。在具體實(shí)施時(shí)，通常分為三種方法，即物理方法、統(tǒng)計(jì)方法和物理與統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法。 其中，通過對風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓、地形和粗糙度等信息進(jìn)行物理建模，再利用物理方程進(jìn)行對風(fēng)電功率進(jìn)行預(yù)測的方法是物理方法；根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找到其內(nèi)在規(guī)律并用于預(yù)測的方法是統(tǒng)計(jì)方法；將物理方法與統(tǒng)計(jì)方法綜合應(yīng)用于風(fēng)電功率預(yù)測的方法成為物理與統(tǒng)計(jì)相結(jié)合方法。所有預(yù)測方法都需建立一定的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型的不同又可分為持續(xù)時(shí)間法、ARMA法、卡爾曼濾波法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波分析法、支持向量機(jī) (SVM)回歸法等。其中，持續(xù)時(shí)間法最為簡單，即把最近一點(diǎn)的風(fēng)速或功率觀測值作為下一點(diǎn)的預(yù)測值。上述預(yù)測方法從某一個(gè)方面來說，都采用了單一的預(yù)測模型，導(dǎo)致某些測量點(diǎn)往往出現(xiàn)較大誤差。國內(nèi)外已有專家學(xué)者開始研究多種模型組合的風(fēng)電功率預(yù)測方法。雖然這些方法對提高風(fēng)電功率預(yù)測精度產(chǎn)生了有益效果，但在確定組合模型權(quán)重時(shí)只是通過簡單的數(shù)學(xué)處理，并未考慮到每種預(yù)測模型輸入信息之間的相互融合特性，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)融合結(jié)果的不可靠。隨著信息科學(xué)的崛起和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)信息化，信息熵也在電力系統(tǒng)可靠性評估中得到了應(yīng)用[9-13]。其中，交叉熵[14]是其中常用的方法之一。交叉熵能夠通過判斷不同信息源之間的兩兩相交程度來確定相互支持度，并依據(jù)相互支持度確定信息源的權(quán)重，相互支持度越高，所占權(quán)重越大。這為進(jìn)一步優(yōu)化確定風(fēng)電功率組合預(yù)測模型的權(quán)重提供了重要的參考依據(jù)。本發(fā)明將風(fēng)電功率組合預(yù)測看作一個(gè)信息融合問題，利用交叉熵理論確定各個(gè)預(yù)測模型的權(quán)值，建立具有更高精度的風(fēng)電功率預(yù)測組合模型。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為提高風(fēng)電功率預(yù)測精度，提供一種基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法，其特征是所述的基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法包括以下步驟
(1)采用#種可用方法預(yù)測給定時(shí)間段內(nèi)某一時(shí)刻的風(fēng)電功率，得到每種預(yù)測方法的風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果為(/7=1，2，…，AO ；
(2)對歷史時(shí)刻進(jìn)行虛擬預(yù)測，選擇與預(yù)測時(shí)刻風(fēng)速、風(fēng)向近似且功率也近似的I個(gè)歷史時(shí)刻，分別用N種算法進(jìn)行風(fēng)電功率虛擬預(yù)測，每種方法得到#個(gè)功率值/^( =1，2，··· ，i/)，加上原來的/^，對于第《個(gè)算法，就有談+1)個(gè)功率值，就可計(jì)算第《種算法得到的風(fēng)電功率的數(shù)字特征；
(3)定義風(fēng)電功率概率密度函數(shù)，設(shè)/Cr)為融合各影響因素給出的風(fēng)電場輸出功率概率分布密度函數(shù)，I代表風(fēng)電輸出功率，fn{x)為第《種預(yù)測模型下的風(fēng)電輸出功率概率分布密度函數(shù)，滿足以下關(guān)系和定義，
權(quán)利要求
1.一種基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法，其特征是所述的基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法包括以下步驟(1)采用#種可用方法預(yù)測給定時(shí)間段內(nèi)某一時(shí)刻的風(fēng)電功率，得到每種預(yù)測方法的風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果為(/7=1，2，…，AO ；(2)對歷史時(shí)刻進(jìn)行虛擬預(yù)測，選擇與預(yù)測時(shí)刻風(fēng)速、風(fēng)向近似且功率也近似的I個(gè)歷史時(shí)刻，分別用N種算法進(jìn)行風(fēng)電功率虛擬預(yù)測，每種方法得到#個(gè)功率值fe=l，2，…，奶，力口上原來的/^，對于第《個(gè)算法，就有個(gè)功率值，就可計(jì)算第《種算法得到的風(fēng)電功率的數(shù)字特征；(3)定義風(fēng)電功率概率密度函數(shù)，設(shè)/Cr)為融合各影響因素給出的風(fēng)電場輸出功率概率分布密度函數(shù)，I代表風(fēng)電輸出功率，fn{x)為第《種預(yù)測模型下的風(fēng)電輸出功率概率分布密度函數(shù)，滿足以下關(guān)系和定義，MZw.=1(1)N/(X)=J^W7iJji(X)(2)(4)建立支持向量，并確定其與權(quán)值的關(guān)系；(5)假設(shè)t時(shí)刻的風(fēng)電功率滿足正態(tài)分布，1J(X) = -^e(3)式中，P為平均值，σ為方差， 在此基礎(chǔ)上，求解最小交叉熵問題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法，其特征是步驟 (4)的具體步驟是a、建立支持向量&3=談 S2--Sm)(4)式中，4=4^)1^)1(5)進(jìn)入步驟辦； 辦、記NA = SJZ^(6)s-i為使各種預(yù)測方法的權(quán)重ωη能夠反應(yīng)不同信源之間的支持程度，令 IfA1^lJj — _^一 _K MIfZ7N1+ Σ Λ/Λ(7)M-IX^J.X進(jìn)入步驟C ；c、建立最小交叉熵優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)，
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法，其特征是其中， 步驟(5)的具體步驟是a、對于第個(gè)算法得到的風(fēng)電功率預(yù)測值Λλ，做為第《個(gè)算法得到的風(fēng)電功率概率分布的均值#Λ，進(jìn)入步驟辦；辦、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的虛擬預(yù)測所得到的風(fēng)電功率預(yù)測值，可計(jì)算樣本方差，作為σ tn，
全文摘要
一種基于交叉熵理論的風(fēng)電功率組合預(yù)測方法，包括以下步驟(1)采用多種方法計(jì)算給定時(shí)間段內(nèi)某一時(shí)刻的風(fēng)電功率；(2)對歷史時(shí)刻進(jìn)行虛擬預(yù)測；(3)定義風(fēng)電功率概率密度函數(shù)；(4)建立支持向量，并確定其與權(quán)值的關(guān)系；(5)求解最小交叉熵問題。本發(fā)明對能夠?qū)Χ喾N預(yù)測方法進(jìn)行綜合，利用交叉熵理論，能夠通過判斷不同信息源之間的兩兩相交程度來確定相互支持度，并依據(jù)相互支持度確定信息源的權(quán)重，為優(yōu)化確定風(fēng)電功率組合預(yù)測模型的權(quán)重提供了重要的參考依據(jù)。
文檔編號G06F19/00GK102509027SQ201110426859
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者吳福保, 朱凌志, 陳寧, 陳梅 申請人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院