一種光伏電站功率預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種基于歷史數(shù)據(jù)縱向匹配的光伏電站功率 預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏電站在實際運行中，光伏發(fā)電功率隨著太陽輻射強(qiáng)度的變化而變化，具有波 動性、間歇性和隨機(jī)性的特點。這些特點導(dǎo)致了光伏電場的功率波動，功率波動又會對地區(qū) 電網(wǎng)整體運行產(chǎn)生影響，進(jìn)而會影響到整個地區(qū)總網(wǎng)內(nèi)的電壓穩(wěn)定。當(dāng)光伏電站場接入電 網(wǎng)時，就會給整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行帶來一定的隱患。
[0003] 光伏電站功率預(yù)測是對未來幾小時或幾天的預(yù)測，它能夠提前預(yù)測出未來的功率 變化，為調(diào)度系統(tǒng)制定輸配電方案提供主要依據(jù)，有效地減輕了光伏接入對電網(wǎng)的不利影 響，提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。目前對于光伏發(fā)電預(yù)測的研究很多，主要集中在 非線性算法方面，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、最小二乘相量機(jī)法和智能法等。這些算法計算復(fù)雜，理 論性較強(qiáng)。
[0004] 專利文件《基于氣象因素的光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測方法》（專利號為CN 102521670A)就提出了上述方案的一種實施方式：首先獲取的光伏電站所在地氣象要素數(shù) 據(jù)歷史記錄及與每一記錄相對的輸出功率，將這些氣象要素數(shù)據(jù)修正為光伏板直接數(shù)據(jù)， 然后將修正后的氣象要素數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)功 率預(yù)測。上述方法可以預(yù)測出光伏電站的發(fā)電輸出功率，準(zhǔn)確度高，但算法計算復(fù)雜，理論 性較強(qiáng)，不太適合工程實踐應(yīng)用。
[0005] 因此，亟需一種光伏電站發(fā)電輸出功率預(yù)測方法，來解決計算算法復(fù)雜的這一問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種基于歷史數(shù)據(jù)縱向匹配的光伏電站功率預(yù)測方法，用以 解決現(xiàn)有計算方法計算復(fù)雜的問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0008] -種基于歷史數(shù)據(jù)縱向匹配的光伏電站功率預(yù)測方法，根據(jù)未來時刻t的天氣預(yù) 測信息，對于天氣預(yù)測信息中的光照強(qiáng)度和各種氣象因素，將其與歷史數(shù)據(jù)中的光照強(qiáng)度 和各種氣象因素進(jìn)行對應(yīng)比較，進(jìn)行相似度匹配，得到的光照強(qiáng)度和各種氣象因素均相似 的若干組歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測未來時刻t光伏電站的功率輸出值Pt':
[0009] 功率預(yù)測模型為：
[0011] Pste為標(biāo)準(zhǔn)條件下光伏板的出力；I ^為標(biāo)準(zhǔn)條件下的總輻射強(qiáng)度，11是天氣預(yù)測 信息中未來t時刻的總輻射強(qiáng)度；Yt是未來t時刻的電站輻射系數(shù)，a M'是未來t時刻 的光伏電站出力綜合因素系數(shù)；
[0012] 其中^由下述公式得到
[0016] i為進(jìn)行光照強(qiáng)度和綜合因素匹配得到的m組數(shù)據(jù)的序號，i越小，距離未來時刻 t越近；
[0017] itt是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的實際傾角總輻射強(qiáng)度；Iti是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻當(dāng)?shù)?氣象局提供的地表直射總輻射強(qiáng)度；是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的實際電站輻射系數(shù)；
[0018] Ptf是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻光伏電站的功率輸出值是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的 光伏電站出力綜合因素系數(shù)A為計算電站輻射系數(shù)γ t的第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的權(quán)重系 數(shù)，i越小，W1越大；Q i為計算光伏電站出力綜合因素系數(shù)α的第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的 權(quán)重系數(shù)，i越小，Q1越大。其中，Q 1是Jr，11是&。
[0019] 進(jìn)一步的，各種氣象因素包括溫度、濕度、壓力、風(fēng)力。
[0020] 進(jìn)一步的，對得到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，計算功率輸出綜合因素系數(shù)的突變 率，當(dāng)突變率大于設(shè)定值時，人為該數(shù)據(jù)為噪聲數(shù)據(jù)，予以拋棄，其中突變率的計算公式如 下：
[0022] 式中：
[0023] Ern:第η個時刻點的突變率；
[0024] a 當(dāng)天第η個時刻點的綜合因素系數(shù)；
[0025] a ^ 1):當(dāng)天第η-I個時刻點的功率輸出綜合因素系數(shù)。
[0026] 本發(fā)明提供的一種基于歷史數(shù)據(jù)縱向匹配的光伏電站功率預(yù)測方法，計算簡單、 預(yù)測誤差小，非常適用于工程實踐中的光伏電站功率預(yù)測，具有一定研究價值和工程實踐 意義。
【附圖說明】
[0027] 圖1是縱向匹配預(yù)測模型；
[0028] 圖2是輻射環(huán)境系數(shù)曲線；
[0029] 圖3是功率輸出綜合因素系數(shù)曲線；
[0030] 圖4是預(yù)測功率曲線與實際功率曲線對比；
[0031] 圖5是預(yù)測功率與實際功率差值；
[0032] 圖6是預(yù)測功率與實際功率誤差比率。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0034] 本發(fā)明提供了一種光伏電站功率預(yù)測的方法，根據(jù)未來時刻t的天氣預(yù)測信息， 對于天氣預(yù)測信息中的光照強(qiáng)度和各種氣象因素，將其與歷史數(shù)據(jù)中的光照強(qiáng)度和各種氣 象因素進(jìn)行對應(yīng)比較，進(jìn)行相似度匹配，得到的光照強(qiáng)度和各種氣象因素均相似的若干組 歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測未來時刻t光伏電站的功率輸出值Pt'。功率預(yù)測模型 為：
[0036] Pste為標(biāo)準(zhǔn)條件下光伏板的出力；I ^為標(biāo)準(zhǔn)條件下的總輻射強(qiáng)度，I t是天氣預(yù)測 信息中未來t時刻的總輻射強(qiáng)度；Yt是未來t時刻的電站輻射系數(shù)，α μ'是未來t時刻 的光伏電站出力綜合因素系數(shù)；
[0037] 其中Qct'，Yt是對歷史數(shù)據(jù)運算得到；
[0038] 其中^由下述公式得到
[0042] i為進(jìn)行光照強(qiáng)度和綜合因素匹配得到的m組數(shù)據(jù)的序號，i越小，距離未來時刻 t越近；
[0043] k是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的實際傾角總輻射強(qiáng)度；\是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻當(dāng)?shù)?氣象局提供的地表直射總輻射強(qiáng)度；心是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的實際電站輻射系數(shù)；
[0044] Pti是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻光伏電站的功率輸出值；是第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的 光伏電站出力綜合因素系數(shù)A為計算電站輻射系數(shù)γ t的第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的權(quán)重系 數(shù)，i越小，W1越大；Q i為計算光伏電站出力綜合因素系數(shù)α的第i組數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的 權(quán)重系數(shù)，i越小，Q1越大。
[0045] 下面結(jié)合附圖1，對光伏電站功率預(yù)測的方法做出詳細(xì)的解釋，首先是對原始數(shù)據(jù) 的采集。所謂原始數(shù)據(jù)包括光伏電站運行記錄的歷史數(shù)據(jù)及未來幾天的氣象數(shù)據(jù)。這些氣 象數(shù)據(jù)和光伏電站運行記錄的歷史數(shù)據(jù)包括太陽總輻射、光伏電站周圍光反射度、環(huán)境溫 度、環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速，具體的來講包括太陽總輻射、光伏電站周圍光反射度、環(huán)境溫度、 環(huán)境濕度、環(huán)境風(fēng)速、光伏組件溫度、光伏板清潔度、光伏店址光電轉(zhuǎn)化效率、逆變器轉(zhuǎn)化效 率、線路損耗等。其中未來天氣數(shù)據(jù)由氣象部門或者專業(yè)的機(jī)構(gòu)提供，基本包括總輻射強(qiáng) 度、溫度、濕度、風(fēng)速、壓力等；光伏電站運行記錄的歷史數(shù)據(jù)來自光伏電站本身服務(wù)器的歷 史記錄。
[0046] 對這些原始數(shù)據(jù)采集完畢以后，難免會有不符合要求的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，因此需要對這 些噪聲數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。以光伏電站功率輸出綜合因素系數(shù)的突變?yōu)橐罁?jù)，來判斷數(shù)據(jù) 是否有效，查詢出功率綜合因素系數(shù)中毛刺、突變發(fā)生的時間，判定歷史數(shù)據(jù)庫中此時刻的 數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能是環(huán)境監(jiān)測儀采集的輻射強(qiáng)度與實際光伏組件平均傾角總 輻射強(qiáng)度不一致、系統(tǒng)檢修、逆變器停機(jī)等造成的，不參與功率預(yù)測縱向數(shù)據(jù)的匹配查詢， 這一時刻的數(shù)據(jù)也不參與環(huán)境系數(shù)計算。對于每天的功率綜合因素系數(shù)曲線，根據(jù)采集的 時間順序，設(shè)a m為當(dāng)天的第η個功率輸出綜合因素系數(shù)，突變率Er表示為：
[0048] (3)
[0049] 式⑶中：
[0050] Ern^ η個點的突變率；
[0051] a 當(dāng)天第η個綜合因素系數(shù)；
[0052] a ^ 1):當(dāng)天第η-1個功率輸出綜合因素系數(shù)。
[0053] 通過去噪處理后，將這些有效