一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法及裝置，本發(fā)明方法包括以下幾個步驟：（1）原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理，去掉錯誤數(shù)據(jù)；(2)根據(jù)頻域分解算法，對預(yù)處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分解，得到日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部分和高頻部分；(3)采用LWT-LSSVM的預(yù)測方法對日周期部分進(jìn)行預(yù)測；(4)周周期和月周期部分無須預(yù)測；(5)運(yùn)用線性分析方法對低頻部分進(jìn)行預(yù)測；(6)采用LWT-LSSVM的預(yù)測方法對高頻分量進(jìn)行預(yù)測；(7)將各部分的預(yù)測結(jié)果疊加作為最終的預(yù)測結(jié)果。本發(fā)明的方法在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測時，能夠找出風(fēng)電負(fù)荷的潛在規(guī)律，預(yù)測精度較好，計算速度較快。
【專利說明】-種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力信息【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷 預(yù)測方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是理想的清潔能源，風(fēng)能發(fā)電避免了火力發(fā)電對大氣的污染、水力發(fā)電對生 態(tài)環(huán)境的影響。隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷發(fā)展和風(fēng)電場的規(guī)模不斷增大，為了保證電力系統(tǒng)的 穩(wěn)定運(yùn)行和供電可靠性，必須對風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行有效的規(guī)劃和調(diào)度。由于風(fēng)電本身所特有的 間歇性和不確定性，增加了電網(wǎng)調(diào)度的難度，為了解決風(fēng)電場的發(fā)電量不確定問題，電網(wǎng)必 須提供足夠的旋轉(zhuǎn)備用容量，而旋轉(zhuǎn)備用容量的增加間接地增加了風(fēng)力發(fā)電的整體運(yùn)營成 本，所以需要對風(fēng)電場的輸出功率進(jìn)行預(yù)測，通過對風(fēng)電場發(fā)電量進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，可以大 幅降低電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用容量，從而有效降低風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行提供 可靠依據(jù)。一個準(zhǔn)確度高的風(fēng)電負(fù)荷預(yù)測方法是非常關(guān)鍵的。
[0003] 負(fù)荷預(yù)測的核心問題是預(yù)測的技術(shù)方法，或者說是預(yù)測的數(shù)學(xué)模型。隨著現(xiàn)代科 學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，負(fù)荷預(yù)測技術(shù)的研究也在不斷深化，各種各樣的負(fù)荷預(yù)測方法不斷涌 現(xiàn)，從經(jīng)典的單耗法，統(tǒng)計分析法，到目前的灰色預(yù)測法，專家系統(tǒng)發(fā)和模糊數(shù)學(xué)法，甚至到 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，優(yōu)選組合法和小波分析法，它們各自有各自的研究特點(diǎn)和使用條件，也都可以 應(yīng)用到風(fēng)電的負(fù)荷預(yù)測中去，但是單獨(dú)預(yù)測的效果不是很突出，預(yù)測的精度比較低。因此， 如何根據(jù)風(fēng)電的強(qiáng)隨機(jī)性和不穩(wěn)定特性，使用一種新的方法來提高對風(fēng)電功率預(yù)測的精 度，特別是提高在波峰波谷上的預(yù)測精度，是目前特需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測的方法及裝 置，以解決現(xiàn)有風(fēng)電負(fù)荷預(yù)測方法預(yù)測不可靠、不準(zhǔn)確，效果一般的問題。
[0005] 本發(fā)明的第二目的在于提供一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測的方法 及裝置，以解決現(xiàn)有風(fēng)電負(fù)荷預(yù)測方法預(yù)測的精度差、計算速度緩慢的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方 法，包括以下步驟：
[0007] (1)獲取若干天的風(fēng)力發(fā)電負(fù)荷數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；
[0008] (2)對預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分解，得到日周期部分、周周期部分、月周期部分、低 頻部分和高頻部分的數(shù)據(jù)分量；
[0009] (3)分別對日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部分和高頻部分的數(shù)據(jù)分 量進(jìn)行預(yù)測；
[0010] (4)將各部分的預(yù)測結(jié)果疊加，輸出最終的預(yù)測結(jié)果。
[0011] 其中，所述步驟（3)包括：采用LWT-LSSVM的預(yù)測方法分別對所述日周期部分和高 頻部分的數(shù)據(jù)分量進(jìn)行預(yù)測，得到日周期部分及高頻部分的預(yù)測結(jié)果；直接去除周周期和 月周期部分分解后的數(shù)據(jù)分量；采用線性回歸分析法預(yù)測低頻部分的數(shù)據(jù)分量，得到低頻 部分的預(yù)測結(jié)果。
[0012] 較佳地，所述步驟（1)中的預(yù)處理具體為：去除原始數(shù)據(jù)中錯誤的數(shù)據(jù)。
[0013] 較佳地，所述步驟（2)具體包括：a、建立頻域分解數(shù)學(xué)模型；b、對預(yù)處理的歷史 負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分解，得到日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部分和高頻部分 的數(shù)據(jù)分量。
[0014] 較佳地，所述步驟a具體為：設(shè)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)所在的時間域為IT，P(t)是時間域 T里的負(fù)荷時間序列，對其做傅立葉分解，具體如式（1)所示。
[0015]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 獲取若干天的風(fēng)力發(fā)電負(fù)荷數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； (2) 對預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分解，得到日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部 分和高頻部分的數(shù)據(jù)分量； (3) 分別對日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部分和高頻部分的數(shù)據(jù)分量進(jìn) 行預(yù)測； (4) 將各部分的預(yù)測結(jié)果疊加，輸出最終的預(yù)測結(jié)果。 其中，所述步驟（3)包括：采用LWT-LSSVM的預(yù)測方法分別對所述日周期部分和高頻部 分的數(shù)據(jù)分量進(jìn)行預(yù)測，得到日周期部分及高頻部分的預(yù)測結(jié)果；直接去除周周期和月周 期部分分解后的數(shù)據(jù)分量；采用線性回歸分析法預(yù)測低頻部分的數(shù)據(jù)分量，得到低頻部分 的預(yù)測結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于， 所述步驟（1)中的預(yù)處理具體為：去除原始數(shù)據(jù)中錯誤的數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于， 所述步驟（2)具體包括：a、建立頻域分解數(shù)學(xué)模型；b、對預(yù)處理的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域 分解，得到日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部分和高頻部分的數(shù)據(jù)分量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于， 所述步驟a具體為：設(shè)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)所在的時間域為IT，P (t)是時間域IT里的負(fù)荷時間序 列，對其做傅立葉分解，具體如式（1)所示。
式中，N為歷史負(fù)荷序列的數(shù)據(jù)量。負(fù)荷時間序列P (t)被分解成角頻率為
I)的分量，并組合獲得式（2): P (t) = a〇+D (t) +W (t) +M (t) +L (t) +H (t) (2) 式中，a(l+D(t)為日周期部分的負(fù)荷數(shù)據(jù)分量，W(t)為周周期部分的負(fù)荷數(shù)據(jù)分量， M(t)為月周期部分的負(fù)荷數(shù)據(jù)分量，L(t)為低頻部分?jǐn)?shù)據(jù)分量，H(t)為高頻部分?jǐn)?shù)據(jù)分 量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法，其特征 在于，所述步驟b具體為：若對電力負(fù)荷一天進(jìn)行K次采樣，則日周期分量 a(l+D(t)的 角頻率集合為：
周周期分量W(t)的角頻率集合為：
;月周期分量M(t)的角頻率集合為：
低頻分量L(t)的角頻率集合為
高頻分 量H (t)的角頻率集合為
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于， 所述LWT-LSSVM的預(yù)測方法具體為：首先對數(shù)據(jù)分量進(jìn)行三層提升小波分解得到分解信 號，然后對所述分解信號采用LSSVM模型進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測，得到預(yù)測結(jié)果。
7. -種基于頻域分解的風(fēng)力發(fā)電短期負(fù)荷預(yù)測裝置，其特征在于，包括預(yù)處理單元、頻 域分解單元、預(yù)測單元及結(jié)果輸出單元； 所述預(yù)處理單元用于對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理； 所述頻域分解單元用于對預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分解，得到日周期部分、周周期部分、 月周期部分、低頻部分和高頻部分的數(shù)據(jù)分量； 所述預(yù)測單元用于分別對日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻部分和高頻部分 的數(shù)據(jù)分量進(jìn)行預(yù)測； 所述結(jié)果輸出單元用于將各部分的預(yù)測結(jié)果疊加，并輸出最終的預(yù)測結(jié)果； 其中，所述預(yù)測單元包括：日周期和高頻預(yù)測子單元、周周期和月周期預(yù)測子單元以及 低頻預(yù)測子單元，所述日周期和高頻預(yù)測子單元用于分別對所述日周期部分和高頻部分 的數(shù)據(jù)分量進(jìn)行基于LWT-LSSVM預(yù)測方法的預(yù)測；所述周周期和月周期預(yù)測子單元用于去 除所述周周期和月周期部分分解后的數(shù)據(jù)分量；所述低頻預(yù)測子單元用于對所述低頻部分 的數(shù)據(jù)分量進(jìn)行基于線性回歸分析法的預(yù)測。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述頻域分解單元包括建模單元及數(shù)據(jù) 分解單元，其中，所述建模單元用于建立頻域分解數(shù)學(xué)模型；所述數(shù)據(jù)分解單元用于對預(yù)處 理的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分解，得到并輸出日周期部分、周周期部分、月周期部分、低頻 部分和高頻部分的數(shù)據(jù)分量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述建模單元包括： 數(shù)據(jù)建模單元，設(shè)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)所在的時間域為ΙΓ，P (t)是時間域IT里的負(fù)荷時間序 列，用于對P (t)做傅立葉分解：
式中，N為歷史負(fù)荷序列的數(shù)據(jù)量。負(fù)荷時間序列P (t)被分解成角頻率為 ,=士X2疋，(/ =…,/V - 1)的分量。 數(shù)據(jù)組合單元，用于組合以獲得下式： P (t) = a〇+D (t) +W (t) +M (t) +L (t) +H (t) 其中，a(l+D(t)為日周期部分的負(fù)荷數(shù)據(jù)分量，W(t)為周周期部分的負(fù)荷數(shù)據(jù)分量， M(t)為月周期部分的負(fù)荷數(shù)據(jù)分量是按固定周期變化的負(fù)荷分量，L(t)為低頻部分?jǐn)?shù)據(jù) 分量，H(t)為高頻部分?jǐn)?shù)據(jù)分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)分解單元：包括日周期分 解子單元、周周期分解子單元、月周期分解子單元、低頻分解子單元及高頻分解子單元； 若對電力負(fù)荷一天進(jìn)行K次采樣，則日周期分解子單元用于輸出日周期分量 a(l+D(t)， 其角頻率集合為
周周期分解子單元用于輸出的周 周期分量W(t)，其角頻率集合為：
月周期分解子單元用于輸出月周期分量M(t)，其角頻率集合為：
低頻分解子單元用于輸出低頻分量L(t)，其角頻率集合為
?高頻分解子單元用于輸出高頻分量H(t)， 其角頻率集合為
【文檔編號】G06Q50/06GK104376368SQ201410409322
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王昕 , 鄭益慧, 李立學(xué), 李霄, 生西奎, 吳昊 申請人:上海交通大學(xué), 國網(wǎng)吉林省電力有限公司延邊供電公司, 國家電網(wǎng)公司