一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法，該方法包括如下步驟：采用卡爾曼算法對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使數(shù)據(jù)變得光滑平穩(wěn)；對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，并確定延時(shí)時(shí)間和嵌入維數(shù)；利用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)出風(fēng)速；根據(jù)一功率轉(zhuǎn)化公式，將風(fēng)速轉(zhuǎn)換為功率，輸出預(yù)測(cè)功率值，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)表明，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的預(yù)測(cè)精度有了明顯提高。
【專利說(shuō)明】—種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種基于卡爾曼濾波相空間重構(gòu)的Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)短期風(fēng)電功預(yù)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于我國(guó)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)研究工作起步較晚，目前，主要是理論探索，預(yù)測(cè)系統(tǒng)大多處于探索和研究階段，但我國(guó)的風(fēng)電場(chǎng)情況較復(fù)雜，需要因地制宜地開(kāi)展風(fēng)電功率預(yù)測(cè)工作，同時(shí)也需要對(duì)先進(jìn)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行研究，以逐步提高預(yù)測(cè)精度。自然因素的不可控性，風(fēng)電輸出功率的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性都將會(huì)給風(fēng)電并網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度的提高，將有助于電力系統(tǒng)調(diào)度部門(mén)合理安排調(diào)度計(jì)劃，有效減輕風(fēng)電對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響。
[0003]目前，用于風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的方法可以分為兩大類:一種是基于物理模型的方法，該方法考慮了環(huán)境地形、粗糙度等信息，根據(jù)數(shù)字天氣預(yù)報(bào)等相關(guān)數(shù)據(jù)獲得預(yù)測(cè)結(jié)果；另外一種是基于已有的風(fēng)速、風(fēng)電功率等歷史數(shù)據(jù)，建立風(fēng)速或風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)模型，其中，有的需要對(duì)單個(gè)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)測(cè)，再疊架得到整場(chǎng)功率，雖然預(yù)測(cè)精度高，但運(yùn)算量大，預(yù)測(cè)速度慢；有的需要直接對(duì)整場(chǎng)功率進(jìn)行預(yù)測(cè)，其運(yùn)算量較小，預(yù)測(cè)速度快，缺點(diǎn)是預(yù)測(cè)精度低。因此，實(shí)有必要尋找一種能夠兼顧預(yù)測(cè)速度和預(yù)測(cè)精度的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法，通過(guò)采用卡爾曼濾波算法對(duì)風(fēng)速進(jìn)行濾波處理，然后進(jìn)行相空間重構(gòu)確定風(fēng)速序列的延時(shí)時(shí)間和嵌入維數(shù)，接著構(gòu)建Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，選取訓(xùn)練樣本，建立預(yù)測(cè)模型并預(yù)測(cè)出風(fēng)速，然后將風(fēng)速輸`入功率曲線，轉(zhuǎn)化成功率，實(shí)現(xiàn)了提高預(yù)測(cè)精度的目的。
[0005]為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一，采用卡爾曼算法對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使數(shù)據(jù)變得光滑平穩(wěn)；
[0007]步驟二，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，并確定延時(shí)時(shí)間和嵌入維數(shù)；
[0008]步驟三，利用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)出風(fēng)速；
[0009]步驟四，根據(jù)一功率轉(zhuǎn)化公式，將風(fēng)速轉(zhuǎn)換為功率，輸出預(yù)測(cè)功率值。
[0010]進(jìn)一步地，預(yù)處理步驟包括如下步驟:
【權(quán)利要求】
1.一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟: 步驟一，采用卡爾曼算法對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使數(shù)據(jù)變得光滑平穩(wěn)； 步驟二，對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，并確定延時(shí)時(shí)間和嵌入維數(shù)； 步驟三，利用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)出風(fēng)速； 步驟四，根據(jù)一功率轉(zhuǎn)化公式，將風(fēng)速轉(zhuǎn)換為功率，輸出預(yù)測(cè)功率值。
2.如權(quán)利要求1所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，預(yù)處理步驟包括如下步驟: (1)進(jìn)行初始化，Pk=PQ，Xk=X0; (2)狀態(tài)一步預(yù)測(cè)
3.如權(quán)利要求1所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于:在步驟二中，利用互信息商法確定延時(shí)時(shí)間和G-P算法確定嵌入維數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，步驟三包括如下步驟: (1)初始化各層權(quán)值； (2)輸入樣本，并將數(shù)據(jù)歸一化處理，即將樣本數(shù)據(jù)線性變化，使其歸一到[-11]之間，作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集合； (3)計(jì)算輸入層輸出； (4)計(jì)算隱含層輸出x(k)=f(w3.xc(k) +W1.u(k-l)+bl),其中u (k_l)為輸入層輸入、xc (k)承接層反饋向量和閥值bl ;(5)計(jì)算輸出層輸出y(k)=g(w2.x(k)+b2),其中x (k)為隱含層輸出，b2為閥值； (6)計(jì)算承接層輸出Χ110=Χα-1)，并反饋到隱含層； (7)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)誤差； (8)更新權(quán)值； (9 )判斷是否滿足設(shè)定條件，返回步驟3 )。
5.如權(quán)利要求1所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，該功率轉(zhuǎn)換公式為:
6.一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，至少包括: 預(yù)處理模組，利用卡爾曼算法對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使數(shù)據(jù)變得光滑平穩(wěn)； 相空間重構(gòu)模組，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，并確定延時(shí)時(shí)間和嵌入維數(shù)； 風(fēng)速預(yù)測(cè)模型建立模組，利用Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)出風(fēng)速； 功率轉(zhuǎn)化模組，根據(jù)一功率轉(zhuǎn)化公式，將風(fēng)速轉(zhuǎn)換為功率，輸出預(yù)測(cè)功率值。
7.如權(quán)利要求6所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該預(yù)處理模組采用如下步驟對(duì)風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理:
(1)Pk=P0,Xk=X0; (2)狀態(tài)一步預(yù)測(cè)，
8.如權(quán)利要求6所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:該相空間重構(gòu)模組利用互信息商法確定延時(shí)時(shí)間和G-P算法確定嵌入維數(shù)。
9.如權(quán)利要求6所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該風(fēng)速預(yù)測(cè)模型建立模組利用如下步驟建立風(fēng)速預(yù)測(cè)模型: (1)初始化各層權(quán)值； (2)輸入樣本，并將數(shù)據(jù)歸一化處理，即將樣本數(shù)據(jù)線性變化，使其歸一到[-11]之間，作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集合； (3)計(jì)算輸入層輸出； (4)計(jì)算隱含層輸出x(k)=f(w3.xc(k) +W1.u(k-l)+bl),其中u (k_l)為輸入層輸入、xc (k)承接層反饋向量和閥值bl ;(5)計(jì)算輸出層輸出y(k)=g(w2.x(k)+b2),其中x (k)為隱含層輸出，b2為閥值； (6)計(jì)算承接層輸出Χ110=Χα-1)，并反饋到隱含層； (7)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)誤差； (8)更新權(quán)值； (9 )判斷是否滿足設(shè)定條件，返回步驟3 )。
10.如權(quán)利要求6所述的一種短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該功率轉(zhuǎn)換公式為:
【文檔編號(hào)】G06N3/02GK103500366SQ201310455838
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】公維祥, 陳國(guó)初, 金建, 陳勤勤, 馮兆紅, 魏浩, 練正兵, 占健 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院