場(chǎng)風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的管理 規(guī)定中，提出的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行誤差評(píng)價(jià)（國(guó)家能源局關(guān)于印發(fā)風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)管理暫行 辦法的通知[EB/0L]，2011)。整場(chǎng)267臺(tái)機(jī)組總的風(fēng)電功率時(shí)序圖如說(shuō)明書附圖中的圖1 所示。
[0081] 表1為任取某日，對(duì)整場(chǎng)267臺(tái)機(jī)組風(fēng)電功率利用各單一預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)的 評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表。其中，將KNN法、線性回歸法、滑動(dòng)平均法、等權(quán)重組合預(yù)測(cè)法和改進(jìn)熵權(quán) 組合預(yù)測(cè)法分別記為方法1、方法2、方法3、方法4和方法5。
[0082] 將方法5的預(yù)測(cè)結(jié)果與方法1、方法2和方法3進(jìn)行比較知，方法5的準(zhǔn)確率和合 格率均高于其他單一預(yù)測(cè)模型，全天預(yù)測(cè)結(jié)果均方根誤差也均低于其余單一預(yù)測(cè)模型。綜 上，本發(fā)明所提出的預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度要高于另外三種單一預(yù)測(cè)模型，說(shuō)明了基于改進(jìn) 熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型的有效性。
[0083] 將方法5的預(yù)測(cè)結(jié)果與方法4進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)方法5的精度也高于方法4,由此證 明了本發(fā)明所提出的滾動(dòng)式權(quán)重相對(duì)于恒定權(quán)重的優(yōu)越性。
[0084] 表1風(fēng)電功率預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)
[0085] Tab. I Evaluation index of prediction results
[0086]
[0087] 說(shuō)明書附圖中的圖2給出了改進(jìn)熵權(quán)法組合模型全天各時(shí)刻，各單一預(yù)測(cè)方法的 權(quán)值。由表1知，各單一預(yù)測(cè)模型的精度由高到低的順序?yàn)椋悍椒?、方法2、方法1。與圖2 結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，并不是整體預(yù)測(cè)精度高的單一預(yù)測(cè)模型的權(quán)重就一直高。
[0088] 本發(fā)明提出了基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型，并采取了滾動(dòng)式權(quán)重的 模式，通過(guò)算例分析得出以下結(jié)論：
[0089] (1)基于改進(jìn)熵權(quán)法的組合預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度優(yōu)于單一預(yù)測(cè)模型，說(shuō)明了其在 對(duì)風(fēng)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)的有效性；
[0090] (2)在組合預(yù)測(cè)方法中，采用滾動(dòng)式權(quán)重模式時(shí)的預(yù)測(cè)精度要優(yōu)于恒權(quán)重時(shí)的預(yù) 測(cè)精度，這是由于滾動(dòng)式權(quán)重可以實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)重的不斷更新，使各權(quán)重值能夠反映出風(fēng)電功 率的最新變化，從而提高了預(yù)測(cè)精度；
[0091] (3)并不是整體預(yù)測(cè)精度高的單一預(yù)測(cè)模型在組合預(yù)測(cè)中的權(quán)重就一直高。
[0092] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā) 明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化 和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書其等效 物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法，對(duì)傳統(tǒng)熵權(quán)法進(jìn)行了改進(jìn)，并 用來(lái)計(jì)算風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型的權(quán)重，基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法 在單一預(yù)測(cè)方法只可以提供風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本信息基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)熵權(quán)法來(lái)確定單一 預(yù)測(cè)方法中預(yù)測(cè)信息的權(quán)重，從而得到一個(gè)更為合理的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型，其特征在 于：基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法以吉林省西部某風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 為例進(jìn)行分析，改進(jìn)熵權(quán)組合預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)的全天預(yù)測(cè)結(jié)果均方根誤差為11. 17%，優(yōu)于單一 預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的全天預(yù)測(cè)結(jié)果均方根誤差22. 38%、15. 57%、13. 83%和等權(quán)重組合預(yù)測(cè)法 的全天預(yù)測(cè)結(jié)果均方根誤差12. 07%，說(shuō)明了其在對(duì)風(fēng)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)的有效性；基于 改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法包括三個(gè)步驟：基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率 組合預(yù)測(cè)模型求解步驟、滾動(dòng)式權(quán)重調(diào)整手段和算例分析。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法，其特征 在于所述的基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型求解步驟具體內(nèi)容如下： (1) 對(duì)時(shí)間段T內(nèi)任一時(shí)刻的風(fēng)電功率進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè) 分別采用N個(gè)預(yù)測(cè)方法對(duì)時(shí)段T內(nèi)各時(shí)點(diǎn)t(t= 1，2,…，T)的風(fēng)電功率進(jìn)行多步滾 動(dòng)預(yù)測(cè)，得到的預(yù)測(cè)值為巧"：其中j代表預(yù)測(cè)步數(shù)，n代表各預(yù)測(cè)方法； (2) 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定 熵權(quán)的獲得是建立在評(píng)價(jià)矩陣的基礎(chǔ)之上的；在一個(gè)具有b個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象，m個(gè)評(píng)估指標(biāo) 的評(píng)估體系中，評(píng)價(jià)對(duì)象相對(duì)于評(píng)估指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣為評(píng)價(jià)矩陣A需要經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理； 因此，由于多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)一次需要預(yù)測(cè)16步，即一次預(yù)測(cè)需要給出16個(gè)時(shí)點(diǎn)的預(yù)測(cè) 值，故利用三種單一預(yù)測(cè)方法分別進(jìn)行一次多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)，并將此次預(yù)測(cè)得到的各步預(yù)測(cè) 值以作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)成評(píng)價(jià)矩陣：其中，，為基于第n個(gè)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行第j步預(yù)測(cè)時(shí)得到的預(yù)測(cè)值，A需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處 理； (3) 熵權(quán)的定義 根據(jù)評(píng)價(jià)矩陣中的評(píng)價(jià)指標(biāo)，將得到的第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵定義為：式中，當(dāng);〇 時(shí)，= 0; 在熵的基礎(chǔ)上，第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)定義為(4) 改進(jìn)j：商權(quán)的計(jì)算 由于傳統(tǒng)熵權(quán)法在計(jì)算熵值1的指標(biāo)權(quán)重時(shí)，其微小的變化將引起熵權(quán)成倍數(shù)變 化；對(duì)此，本發(fā)明提出了改進(jìn)熵權(quán)法：式中，'是第j個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；H」是第j個(gè)指標(biāo)的熵值；互是所有不為1的熵值的平 均值； (5) 預(yù)測(cè)周期T內(nèi)其他時(shí)刻的風(fēng)電功率 對(duì)于預(yù)測(cè)周期T內(nèi)的各個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)刻，可重復(fù)第（2)到第（5)步驟逐一求取，從而得到預(yù) 測(cè)周期T內(nèi)各時(shí)刻的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值，如下：式中，最終預(yù)測(cè)值； <:為某一次多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)中，第n個(gè)預(yù)測(cè)方法在第j步預(yù)測(cè)時(shí) 的改進(jìn)熵權(quán)值；，為某一次多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)中，第n個(gè)預(yù)測(cè)方法在第j步預(yù)測(cè)時(shí)的風(fēng)電功率 預(yù)測(cè)值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法，其特征 在于所述的滾動(dòng)式權(quán)重調(diào)整手段具體內(nèi)容如下： (1)設(shè)已知建模域內(nèi)所有時(shí)刻風(fēng)電功率的實(shí)際值P(t_iAt)，i= 0，1，2…N，因此建模 域內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)數(shù)量為N+1，利用各預(yù)測(cè)方法得到風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)值+j= 1，2-" 16,j為多步預(yù)測(cè)的步數(shù)；A(〖 +yA〇即為改進(jìn)熵權(quán)法模型中的乂，根據(jù)基于改進(jìn)熵權(quán)法的 風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型求解步驟（1)到（5)即可求得最終預(yù)測(cè)值>(( + _/&); (2)隨著時(shí)間 的推移，在得到t+At時(shí)刻風(fēng)電功率的真實(shí)值P(t+At)后，建模域內(nèi)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)變?yōu)?P(t+At)和P(t-iAt)，i= 0，1，2-N_1 ;此時(shí)再利用各預(yù)測(cè)方法得到風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)值 總〇 +A，+y_Af)，j= 1，2... 16 ;此時(shí)六(，+Ar+ _/A，)即為改進(jìn)熵權(quán)法模型中的/^，再利用改 進(jìn)熵權(quán)法求得最終的預(yù)測(cè)值戶(? +Af+yA〇 ;依此類推；這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)重的不斷更新， 使各權(quán)重值能夠反映出風(fēng)電功率的最新變化，從而提高了預(yù)測(cè)精度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法，其特征 在于所述的算例分析具體內(nèi)容為：本發(fā)明以吉林省某電場(chǎng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該電場(chǎng)的 總裝機(jī)容量為400. 5MW;風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)為267臺(tái)；每臺(tái)風(fēng)機(jī)的額定容量為1. 5MW;采樣的時(shí)間為 2012年8月1日至8月30日，數(shù)據(jù)采樣間隔為15min;預(yù)測(cè)方式采用多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)模式；預(yù) 測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)選為國(guó)家能源局在對(duì)現(xiàn)行風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的管理規(guī)定中，提 出的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行誤差評(píng)價(jià)；整場(chǎng)267臺(tái)機(jī)組總的風(fēng)電功率時(shí)序圖如說(shuō)明書附圖中的圖1所 示；表1為任取某日，對(duì)整場(chǎng)267臺(tái)機(jī)組風(fēng)電功率利用各單一預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)的評(píng)價(jià)指 標(biāo)統(tǒng)計(jì)表；其中，將KNN法、線性回歸法、滑動(dòng)平均法、等權(quán)重組合預(yù)測(cè)法和改進(jìn)熵權(quán)組合預(yù) 測(cè)法分別記為方法1、方法2、方法3、方法4和方法5 ;將方法5的預(yù)測(cè)結(jié)果與方法1、方法 2和方法3進(jìn)行比較知，方法5的準(zhǔn)確率和合格率均高于其他單一預(yù)測(cè)模型，全天預(yù)測(cè)結(jié)果 均方根誤差也均低于其余單一預(yù)測(cè)模型；綜上，本發(fā)明所提出的預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度要高 于另外三種單一預(yù)測(cè)模型，說(shuō)明了基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型的有效性；將 方法5的預(yù)測(cè)結(jié)果與方法4進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)方法5的精度也高于方法4,由此證明了本發(fā)明 所提出的滾動(dòng)式權(quán)重相對(duì)于恒定權(quán)重的優(yōu)越性；說(shuō)明書附圖中的圖2給出了改進(jìn)熵權(quán)法組 合模型全天各時(shí)刻，各單一預(yù)測(cè)方法的權(quán)值；由表1知，各單一預(yù)測(cè)模型的精度由高到低的 順序?yàn)椋悍椒?、方法2、方法1 ;與圖2結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，并不是整體預(yù)測(cè)精度高的單一預(yù)測(cè)模 型的權(quán)重就一直高。
【專利摘要】基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法，屬于風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法，對(duì)傳統(tǒng)熵權(quán)法進(jìn)行了改進(jìn)，并用來(lái)計(jì)算風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型的權(quán)重，基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法在單一預(yù)測(cè)方法只可以提供風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本信息基礎(chǔ)上，通過(guò)改進(jìn)熵權(quán)法來(lái)確定單一預(yù)測(cè)方法中預(yù)測(cè)信息的權(quán)重，從而得到一個(gè)更為合理的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型，包括三個(gè)步驟：基于改進(jìn)熵權(quán)法的風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)模型求解步驟、滾動(dòng)式權(quán)重調(diào)整手段和算例分析。基于改進(jìn)熵權(quán)法提高風(fēng)電功率組合預(yù)測(cè)精度的方法預(yù)測(cè)結(jié)果非常接近真實(shí)值，預(yù)測(cè)結(jié)果有效，預(yù)測(cè)精度高，可操作性強(qiáng)。
【IPC分類】G06Q10/04, G06Q50/06
【公開(kāi)號(hào)】CN104915736
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510382609
【發(fā)明人】楊茂, 齊玥, 穆鋼, 嚴(yán)干貴, 齊永志
【申請(qǐng)人】東北電力大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月29日