一種多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法，適 用于超短期風(fēng)電功率的多步預(yù)測。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是目前最具大規(guī)模開發(fā)利用潛力的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電是大規(guī)模利用風(fēng)能 的有效途徑，也是我國能源和電力可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的最現(xiàn)實選擇。準(zhǔn)確的風(fēng)電功率預(yù)測方 法是保證電網(wǎng)運行經(jīng)濟性、安全性的有效途徑。風(fēng)電功率預(yù)測一般為多步預(yù)測，風(fēng)電功率多 步預(yù)測時，沒有新的風(fēng)電功率實測數(shù)據(jù)產(chǎn)生，需要用已有的數(shù)據(jù)對未來一段時間多個時刻 的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)進行預(yù)測。提高既有電力系統(tǒng)的風(fēng)電接納能力具有重大的意義。進行風(fēng)電 功率預(yù)測時，一般已知一組風(fēng)電功率P (t-n At)，n = 0, 1，2，...，N，需要預(yù)測的風(fēng)電功率為 P(t+1At)，i = 1>2…L，i為多步預(yù)測的步數(shù)。相關(guān)性分析是指對兩個或多個具備相關(guān)性 的變量元素進行分析，從而衡量兩個變量因素的相關(guān)密切程度。相關(guān)性的元素之間需要存 在一定的聯(lián)系或者概率才可以進行相關(guān)性分析。相關(guān)系數(shù)，或稱線性相關(guān)系數(shù)是衡量兩個 隨機變量之間線性相關(guān)程度的指標(biāo)。設(shè)兩個隨機變量X 1, Y1, (i = 〇, 1，2, ...，N)，則&與 1相關(guān)系數(shù)Rxy的定義如下：
[0004] 其中X為隨機變量X1, α = 0, 1，2,…，Ν)的均值，j7為隨機變量Y1, α = 0, 1，2，. . .，Ν)的均值，相關(guān)系數(shù)的取值范圍為[-1，1]，RXY> 0表示X 1與Y 相關(guān)，RXY< 0 表示x# γ及相關(guān)，IrxyI表示了變量之間相關(guān)程度的高低。特殊地，Rxy= 1稱X占γ浣 全正相關(guān)，Rxy=-1稱X 1與Y i完全負(fù)相關(guān)R XY= 0稱X 1與Y i不相關(guān)。通常IR XYI彡0. 8時， 認(rèn)為&與Y i兩個變量有很強的線性相關(guān)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種科學(xué)合理，簡便易行，實用價值高，精度高的多輸出模型 的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法，適用于超短期風(fēng)電功率的多步預(yù)測。
[0006] 實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方 法，其特征在于，它包括以下步驟：
[0007] (1)數(shù)據(jù)獲取及處理
[0008] 根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)和風(fēng)電場功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量歷史風(fēng)電功率數(shù)據(jù) P'（t)，針對待預(yù)測數(shù)據(jù)的采樣間隔At，選取相同采樣間隔的歷史數(shù)據(jù)P'（t-mAt)，（m = 0, 1, 2,...)；
[0009] (2) "相似"數(shù)據(jù)的確定
[0010] 根據(jù)步驟（1)獲取的數(shù)據(jù)，通過計算已知數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)集的相關(guān)系數(shù)，獲得與 已知數(shù)據(jù)P(t-nA t)，（η = 0, 1，2, . . .，N)，相同長度即長度為N+1強相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，即 滿足相關(guān)系數(shù)大于或等于〇. 8,再次計算強相關(guān)歷史數(shù)據(jù)集中與已知數(shù)據(jù)P (t-n △ t)，（η = 0, 1，2, . . .，Ν)相同長度的最近鄰數(shù)據(jù)，即滿足歐幾里得距離
[0013] 最小的連續(xù)采樣時間對應(yīng)的功率數(shù)據(jù)，此功率數(shù)據(jù)即為與已知數(shù)據(jù)最為"相似"的 數(shù)據(jù)；
[0014] (3)多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測值的獲取
[0015] 設(shè)多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測值為Α(/+/ΔΓ)，通過步驟（2)得到與已知數(shù)據(jù) 最為"相似"歷史數(shù)據(jù)，其后面的L個數(shù)據(jù)即為預(yù)測值，則多輸出模型的風(fēng)電功率實時L個 預(yù)測值為：
為多輸出預(yù)測的輸出步數(shù)，即輸出預(yù)測值的 數(shù)量。
[0018] 本發(fā)明提出的多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法能夠一次性輸出多個風(fēng) 電功率預(yù)測值，具有科學(xué)合理，簡便易行，實用價值高，精度高等優(yōu)點，適用于超短期風(fēng)電功 率的多步預(yù)測；也能夠評價其他風(fēng)電功率預(yù)測。
【附圖說明】
[0019] 圖1為多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法框圖；
[0020] 圖2為具體算法流程圖；
[0021] 圖3為預(yù)測值與真實值比較示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法 作進一步說明。
[0023] 參照圖1-3,本發(fā)明的多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法包括以下步驟：
[0024] 步驟1數(shù)據(jù)獲取及處理
[0025] 根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)和風(fēng)電場歷史功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量風(fēng)電功率歷史 數(shù)據(jù)P'（t'）；其中，t'為最后一個歷史數(shù)據(jù)對應(yīng)的時刻；進行風(fēng)電功率預(yù)測時，需要預(yù)測的 風(fēng)電功率為P(t+lAt)，（1 = 1，2,…，L)，1為多步預(yù)測的步數(shù)。針對已知數(shù)據(jù)的采樣間 隔At，選取相同采樣間隔的歷史數(shù)據(jù)P'（t'-mAt)，（m = 0，l，2, "·，Μ);
[0026] 步驟2 "相似"數(shù)據(jù)確定
[0027] 根據(jù)步驟1獲取的數(shù)據(jù)，通過計算已知數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)集的相關(guān)系數(shù)，獲得與已 知數(shù)據(jù)P (t-n Δ t)，（η = 0, 1，2, . . .，N)，相同長度即長度為N+1強相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，即滿 足相關(guān)系數(shù)大于或等于〇. 8,再次計算強相關(guān)歷史數(shù)據(jù)集中與已知數(shù)據(jù)P (t-n △ t)，（η = 0, 1，2, . . .，Ν)相同長度的最近鄰數(shù)據(jù)，即滿足歐幾里得距離
[0030] 最小的連續(xù)采樣時間對應(yīng)的功率數(shù)據(jù)，此功率數(shù)據(jù)即為與已知數(shù)據(jù)最為"相似"的 數(shù)據(jù)；
[0031] 步驟3多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測值的獲取
[0032] 設(shè)多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測值為#β(? + ?Δ?)，通過步驟2得到與已知數(shù)據(jù)最 為"相似"歷史數(shù)據(jù)，其后面的L個數(shù)據(jù)即為預(yù)測值。則多輸出模型的風(fēng)電功率實時L個預(yù) 測值為：
為多輸出預(yù)測的輸出步數(shù)，即輸出預(yù)測值的 數(shù)量。
[0035] 具體算例分析
[0036] 本發(fā)明以吉林省某電場的實測數(shù)據(jù)進行分析，該電場的總裝機容量為400. 5麗； 風(fēng)機臺數(shù)為267臺；每臺風(fēng)機的額定容量為I. 5MW ;數(shù)據(jù)采樣間隔為15min ;預(yù)測結(jié)果評價 指標(biāo)選為國家能源局在對現(xiàn)行風(fēng)電場風(fēng)電功率實時預(yù)測預(yù)報的管理規(guī)定中，提出的指標(biāo)來 進行誤差評價（國家能源局關(guān)于印發(fā)風(fēng)電場功率預(yù)測預(yù)報管理暫行辦法的通知[EB/0L]， 2011)〇
[0037] 表1風(fēng)電功率日預(yù)測結(jié)果評價指標(biāo)
[0038] Tab. !Evaluation index of prediction results
L0040」 本友明的特足買施例匕對本友明的內(nèi)谷作出J評佟的說明，但個周限本買施例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的啟示所做的任何顯而易見的改動，都屬于本發(fā)明權(quán)利保護的 范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法，其特征在于，它包括以下步驟： (1) 數(shù)據(jù)獲取及處理 根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)和風(fēng)電場功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量歷史風(fēng)電功率數(shù)據(jù)P' (t)，針對待預(yù)測數(shù)據(jù)的采樣間隔At，選取相同采樣間隔的歷史數(shù)據(jù)P' (t-mAt)，（m =0，1，2，...）； (2) "相似"數(shù)據(jù)的確定 根據(jù)步驟（1)獲取的數(shù)據(jù)，通過計算已知數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)集的相關(guān)系數(shù)，獲得與已知 數(shù)據(jù)P(t_nAt)，（n= 0, 1，2, . . .，N)，相同長度即長度為N+1強相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)，即滿 足相關(guān)系數(shù)大于或等于〇. 8,再次計算強相關(guān)歷史數(shù)據(jù)集中與已知數(shù)據(jù)P(t-nAt)，（n= 0, 1，2, ...，N)相同長度的最近鄰數(shù)據(jù)，即滿足歐幾里得距離最小的連續(xù)采樣時間對應(yīng)的功率數(shù)據(jù)，此功率數(shù)據(jù)即為與已知數(shù)據(jù)最為"相似"的數(shù) 據(jù)； (3) 多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測值的獲取 設(shè)多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測值為斤# + &/_)，通過步驟（2)得到與已知數(shù)據(jù)最為 "相似"歷史數(shù)據(jù)，其后面的L個數(shù)據(jù)即為預(yù)測值，則多輸出模型的風(fēng)電功率實時L個預(yù)測值 為： 其中，（m-N-L彡0)，I= 1，2,…，L，1為多輸出預(yù)測的輸出步數(shù)，即輸出預(yù)測值的數(shù) 量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測計算方法，其特點是，包括數(shù)據(jù)獲取及處理、相似數(shù)據(jù)的獲取和多輸出模型的風(fēng)電功率實時預(yù)測,該方法與傳統(tǒng)的滾動多步預(yù)測方式不同，屬于一次性輸出多個預(yù)測值的計算方法，該方法是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)和風(fēng)電場歷史功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量風(fēng)電功率歷史數(shù)據(jù)，通過相關(guān)系數(shù)計算和最近鄰算法尋找與已知歷史數(shù)據(jù)最為“相似”的數(shù)據(jù)，最“相似”歷史數(shù)據(jù)后的值即為數(shù)據(jù)的預(yù)測值。多輸出模型的風(fēng)電功率超短期預(yù)測計算方法預(yù)測精度高，預(yù)測結(jié)果有效，適用性和實用性強。
【IPC分類】G06Q50/06, G06Q10/04
【公開號】CN105046384
【申請?zhí)枴緾N201510599503
【發(fā)明人】楊茂, 董駿城
【申請人】東北電力大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年9月19日