本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，具體涉及輻照度預(yù)測方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、及時(shí)、精準(zhǔn)地預(yù)測光伏發(fā)電功率，能在一定程度上削弱其不確定性所帶來的影響，對電網(wǎng)調(diào)度及光伏電站運(yùn)行具有重要意義。作為光伏電站發(fā)電功率的最主要影響因子，太陽輻照度的精確預(yù)測可以有效提高光伏功率預(yù)測的精度。然而在多云天氣情況下，地表接收到的太陽輻照度受云團(tuán)運(yùn)動(dòng)及其對太陽的遮擋情況影響，會(huì)在分鐘級(jí)時(shí)間尺度上呈現(xiàn)劇烈波動(dòng)，這種由云團(tuán)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的輻照度波動(dòng)與歷史輻照數(shù)據(jù)間幾乎不存在明確的因果映射關(guān)系，使得分鐘級(jí)時(shí)間尺度上的輻照度預(yù)測更為困難，而利用天空圖像追蹤云團(tuán)的運(yùn)動(dòng)過程并分析其蘊(yùn)含的特征能夠更加準(zhǔn)確地預(yù)測其對太陽的遮擋情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高精度的分鐘級(jí)輻照度預(yù)測。

2、目前普遍使用的輻照度預(yù)測方法主要基于數(shù)值和圖像兩類。數(shù)值類主要通過分析歷史輻照度數(shù)據(jù)與各類氣象數(shù)據(jù)，采用回歸模型、機(jī)器學(xué)習(xí)或者深度學(xué)習(xí)等方法構(gòu)建數(shù)值間的映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)輻照度的預(yù)測；圖像類主要采用衛(wèi)星云圖、雷達(dá)圖像或者地基云圖，采用圖像處理技術(shù)對云層分布與運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對太陽輻照度的預(yù)測。目前已有采用地基云圖進(jìn)行分鐘級(jí)輻照度預(yù)測的研究，但是通常采用針對歐式空間數(shù)據(jù)的特征提取方法，對于云圖中多個(gè)關(guān)鍵的像素點(diǎn)所構(gòu)成的不規(guī)則圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不適用，同時(shí)，現(xiàn)有研究中通常根據(jù)云位移矢量計(jì)算結(jié)果簡單的進(jìn)行線性外推得到未來影響輻照度波動(dòng)的云域，難以反映復(fù)雜的云團(tuán)生消變化可能在未來對太陽遮蓋的影響，同時(shí)線性外推所得的單一云域也忽略了多塊云域?qū)μ栔行牡墓餐绊?，?dǎo)致預(yù)測精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種輻照度預(yù)測方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對輻照度預(yù)測精度不高的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種輻照度預(yù)測方法，該方法包括：對地基云圖進(jìn)行云位移矢量計(jì)算，得到云團(tuán)的位移矢量，位移矢量包括云團(tuán)的位移方向和云團(tuán)的位移速度；確定太陽中心點(diǎn)，以及太陽中心點(diǎn)周邊的多個(gè)第一像素點(diǎn)；根據(jù)各第一像素點(diǎn)與太陽中心點(diǎn)的相對位置，以及云團(tuán)的位移方向，建立鄰接矩陣；根據(jù)云團(tuán)的位移矢量，確定各第一像素點(diǎn)的rgb值；根據(jù)各第一像素點(diǎn)的rgb值建立節(jié)點(diǎn)特征矩陣；將鄰接矩陣和節(jié)點(diǎn)特征矩陣作為圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入至預(yù)先訓(xùn)練的圖卷積網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，得到將位于太陽中心點(diǎn)的第二像素點(diǎn)的rgb值；將第二像素點(diǎn)的rgb值作為輸入特征輸入至預(yù)先訓(xùn)練的輻照度預(yù)測模型中，得到目標(biāo)時(shí)刻的輻照度預(yù)測結(jié)果。

3、本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，重點(diǎn)考慮了對輻照度有直接影響的遮蓋太陽中心的云域情況，采用地基云圖數(shù)據(jù)在計(jì)算云位移矢量的基礎(chǔ)上，通過根據(jù)各第一像素點(diǎn)與太陽中心點(diǎn)的相對位置，以及云團(tuán)的位移方向構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)的鄰接矩陣，創(chuàng)造性地將太陽周圍云空的情況、鄰近云空范圍是否可能遮蓋太陽的信息轉(zhuǎn)換為圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，采用圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測未來將遮蓋太陽區(qū)域的像素點(diǎn)的rgb值，以未來該時(shí)刻將位于太陽中心點(diǎn)的像素的rgb值得到目標(biāo)時(shí)刻的輻照度預(yù)測結(jié)果。與傳統(tǒng)的輻照度預(yù)測方法相比，本發(fā)明所提方法采用改進(jìn)的基于云位移方向分析構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)描述云圖的特征，充分考慮了太陽鄰域的云空情況與太陽中心點(diǎn)的時(shí)空相關(guān)性；采用圖結(jié)構(gòu)描述云圖特征，能夠?qū)﹃P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)建獨(dú)一無二的特征矩陣，有利于改進(jìn)傳統(tǒng)特征提取方法只能對歐式空間數(shù)據(jù)提取特征，不適用于對云圖中影響輻照度波動(dòng)的關(guān)鍵像素點(diǎn)的特征提取的缺陷；現(xiàn)有方法常用線性外推簡單描述復(fù)雜的云團(tuán)運(yùn)動(dòng)，且忽略周圍云團(tuán)對太陽中心點(diǎn)的共同影響，而利用圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行像素rgb值預(yù)測能更好地綜合多點(diǎn)云域?qū)μ栔行狞c(diǎn)的共同影響從而描述復(fù)雜的云團(tuán)生消形變，提高了rgb特征預(yù)測的準(zhǔn)確性，且rgb值能直接地反映云層的豐富特征信息，有助于提高輻照度的預(yù)測精度，為光伏電站的優(yōu)化運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支持。

4、在一種可選的實(shí)施方式中，確定太陽中心點(diǎn)周邊的多個(gè)第一像素點(diǎn)的步驟包括：在以太陽中心點(diǎn)為中心的多個(gè)方位中，分別確定與太陽中心點(diǎn)相距預(yù)設(shè)距離的第一像素點(diǎn)，預(yù)設(shè)距離是根據(jù)云團(tuán)的位移速度和單位時(shí)長確定的。

5、在一種可選的實(shí)施方式中，根據(jù)各第一像素點(diǎn)與太陽中心點(diǎn)的相對位置，以及云團(tuán)的位移方向，建立鄰接矩陣，包括：分別計(jì)算各第一像素點(diǎn)的指向太陽中心點(diǎn)的方向與云團(tuán)的位移方向的夾角；根據(jù)夾角確定各第一像素點(diǎn)與目標(biāo)事件的相關(guān)性，目標(biāo)事件為第一像素點(diǎn)在目標(biāo)時(shí)刻遮蓋太陽中心點(diǎn)；根據(jù)相關(guān)性建立鄰接矩陣。

6、在一種可選的實(shí)施方式中，根據(jù)夾角確定各第一像素點(diǎn)對于發(fā)生目標(biāo)事件的相關(guān)性，包括：若第一像素點(diǎn)指向太陽中心點(diǎn)的方向與云團(tuán)的位移方向的夾角小于相關(guān)性閾值，判定第一像素點(diǎn)與目標(biāo)事件相關(guān)；若第一像素點(diǎn)指向太陽中心點(diǎn)的方向與云團(tuán)的位移方向的夾角大于相關(guān)性閾值，判定第一像素點(diǎn)與目標(biāo)事件無關(guān)。

7、在一種可選的實(shí)施方式中，根據(jù)各第一像素點(diǎn)的rgb值建立節(jié)點(diǎn)特征矩陣，包括：根據(jù)各第一像素點(diǎn)的r值、g值、b值建立節(jié)點(diǎn)特征矩陣。

8、在一種可選的實(shí)施方式中，輸入特征還包括當(dāng)前時(shí)刻的相對濕度、500nm的氣溶膠光學(xué)深度以及歷史輻照度數(shù)據(jù)。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種輻照度預(yù)測裝置，該裝置包括：位移矢量計(jì)算裝置，用于對地基云圖進(jìn)行云位移矢量計(jì)算，得到云團(tuán)的位移矢量，位移矢量包括云團(tuán)的位移方向和云團(tuán)的位移速度；太陽中心點(diǎn)確定模塊，用于確定太陽中心點(diǎn)，以及太陽中心點(diǎn)周邊的多個(gè)第一像素點(diǎn)；鄰接矩陣建立模塊，用于根據(jù)各第一像素點(diǎn)與太陽中心點(diǎn)的相對位置，以及云團(tuán)的位移方向，建立鄰接矩陣；第一rgb值確定模塊，用于根據(jù)云團(tuán)的位移矢量，確定各第一像素點(diǎn)的rgb值；節(jié)點(diǎn)特征矩陣計(jì)算模塊，用于根據(jù)各第一像素點(diǎn)的rgb值建立節(jié)點(diǎn)特征矩陣；第二rgb值確定模塊，用于將鄰接矩陣和節(jié)點(diǎn)特征矩陣作為圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入至預(yù)先訓(xùn)練的圖卷積網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中，得到將位于太陽中心點(diǎn)的第二像素點(diǎn)的rgb值；輻照度預(yù)測模塊，用于將第二像素點(diǎn)的rgb值作為輸入特征輸入至預(yù)先訓(xùn)練的輻照度預(yù)測模型中，得到目標(biāo)時(shí)刻的輻照度預(yù)測結(jié)果。

10、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器和處理器之間互相通信連接，存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，處理器通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的輻照度預(yù)測方法。

11、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的輻照度預(yù)測方法。

12、第五方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)指令，計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述第一方面或其對應(yīng)的任一實(shí)施方式的輻照度方法。

技術(shù)特征：

1.一種輻照度預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定太陽中心點(diǎn)周邊的多個(gè)第一像素點(diǎn)的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)各所述第一像素點(diǎn)與所述太陽中心點(diǎn)的相對位置，以及所述云團(tuán)的位移方向，建立鄰接矩陣，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述夾角確定各第一像素點(diǎn)對于發(fā)生目標(biāo)事件的相關(guān)性，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述各第一像素點(diǎn)的rgb值建立節(jié)點(diǎn)特征矩陣，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

7.一種輻照度預(yù)測裝置，其特征在于，所述裝置包括：

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的輻照度預(yù)測方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的輻照度方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，公開了輻照度預(yù)測方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，該方法包括：對地基云圖進(jìn)行云位移矢量計(jì)算得到云團(tuán)的位移矢量；確定太陽中心點(diǎn)以及太陽中心點(diǎn)周邊的多個(gè)第一像素點(diǎn)；根據(jù)各第一像素點(diǎn)與太陽中心點(diǎn)的相對位置以及云團(tuán)的位移方向建立鄰接矩陣；根據(jù)位移矢量確定各第一像素點(diǎn)的RGB值；根據(jù)各第一像素點(diǎn)的RGB值建立節(jié)點(diǎn)特征矩陣；將鄰接矩陣和節(jié)點(diǎn)特征矩陣輸入圖卷積網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型中得到將位于太陽中心點(diǎn)的第二像素點(diǎn)的RGB值；將第二像素點(diǎn)的RGB值輸入輻照度預(yù)測模型中得到目標(biāo)時(shí)刻的輻照度預(yù)測結(jié)果。通過圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)描述云圖特征，通過RGB值反映云層的豐富特征信息，從而能夠提高輻照度的預(yù)測精度。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇營,甄釗,孫勇,王飛,楊恒,米增強(qiáng),李鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國長江三峽集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19