一種光伏出力預(yù)測方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N光伏出力預(yù)測方法和裝置，所述方法和裝置通過獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值，并利用預(yù)先創(chuàng)建的包括光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的光伏出力預(yù)測模型，對所述預(yù)設(shè)出力影響因素的參數(shù)取值對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，最終實(shí)現(xiàn)基于所建模型預(yù)測出所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)，可見，應(yīng)用本申請，可有效解決光伏系統(tǒng)的出力預(yù)測問題，從而可以為電力系統(tǒng)調(diào)度部門及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃提供便利，進(jìn)一步保障了發(fā)電的穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種光伏出力預(yù)測方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏出力預(yù)測方法 和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)依靠太陽能電池組件，利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)直接將太 陽能轉(zhuǎn)換為電能。光伏并網(wǎng)發(fā)電是充分利用太陽能的一種有效方式，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通 過光伏數(shù)組將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，再經(jīng)過逆變器 逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。
[0003] 光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后因其功率變化具有不確定性，使得所屬配電單元的規(guī)劃人員 難以準(zhǔn)確預(yù)測負(fù)荷的增長情況，從而影響配電網(wǎng)所含微網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)度和發(fā)電出力計(jì)劃。基 于此，為便于了解光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電運(yùn)行特性以及光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度、電力負(fù)荷 等的配合問題，進(jìn)而為電力系統(tǒng)調(diào)度部門及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃提供便利，保障發(fā)電的穩(wěn)定性， 有必要對光伏系統(tǒng)的出力進(jìn)行預(yù)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種光伏出力預(yù)測方法和裝置，旨在有效解決 光伏系統(tǒng)的出力預(yù)測問題，從而為電力系統(tǒng)調(diào)度部門及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃提供便利，保障發(fā) 電的穩(wěn)定性。
[0005] 為此，本發(fā)明公開如下技術(shù)方案：
[0006] 一種光伏出力預(yù)測方法，包括：
[0007] 獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值；
[0008] 獲取預(yù)先創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型，所述光伏出力預(yù)測模型包括光伏出力與所述 預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
[0009] 基于所述光伏出力預(yù)測模型，對所述參數(shù)取值對應(yīng)的光伏出力進(jìn)行預(yù)測，得到所 述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0010] 上述方法，優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)出力影響因素包括外部太陽輻射因素及光伏面板內(nèi) 部特性因素，所述外部太陽輻射因素對應(yīng)的參數(shù)包括天氣類型、溫度、日期和時(shí)間；所述光 伏面板內(nèi)部特性因素對應(yīng)的參數(shù)包括與待測日同天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù);所述光 伏出力數(shù)據(jù)包括光伏系統(tǒng)的輸出功率。
[0011] 上述方法，優(yōu)選地，所述光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為:所述 光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的各個(gè)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;所述光伏出力與所述各 個(gè)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為非線性的函數(shù)關(guān)系。
[0012] 上述方法，優(yōu)選地，所述光伏出力預(yù)測模型的創(chuàng)建包括：
[0013] 獲取多種不同的天氣類型，以及各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)、各天氣類型 下所述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的歷史參數(shù)取值；
[0014] 基于各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，對天氣類型進(jìn)行聚類，得到K個(gè)不同的天 氣類型群W1，W2，···，Wk，K為大于1的自然數(shù)；
[0015] 針對每個(gè)天氣類型群，利用所述天氣類型群下的預(yù)設(shè)出力影響因素的歷史參數(shù)取 值及相應(yīng)的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，建立所述天氣類型群下的基于預(yù)設(shè)時(shí)間劃分的光伏出力預(yù) 測模型。
[0016] 上述方法，優(yōu)選地，所述針對每個(gè)天氣類型群的光伏出力預(yù)測模型為:基于小波變 換和支持向量機(jī)SVM回歸建立的一天24點(diǎn)逐點(diǎn)的光伏出力預(yù)測模型。
[0017] 上述方法，優(yōu)選地，所述光伏出力預(yù)測模型包括：
[0019] WQ表示所述待測日對應(yīng)的天氣類型，wo G Wi，i = 1，2，…，k;
[0020] to表示待測日的待測時(shí)間，tQe[tl，t2]，所述以山分別表示日出時(shí)間、日落時(shí)間；
[0021] 盡表示ξ的主體部分，p表示ξ的細(xì)節(jié)部分，ξ表示與待測日同天氣類型下的 歷史光伏出力數(shù)據(jù);Ρ表示待測日的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0022] 上述方法，優(yōu)選地，還包括：
[0023]利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對預(yù)測出的所述光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到修正的光 伏出力數(shù)據(jù)。
[0024] 一種光伏出力預(yù)測裝置，包括：
[0025]參數(shù)獲取模塊，用于獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取 值；
[0026]模型獲取模塊，用于獲取預(yù)先創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型，所述光伏出力預(yù)測模型 包括光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
[0027]出力預(yù)測模塊，用于基于所述光伏出力預(yù)測模型，對所述參數(shù)取值對應(yīng)的光伏出 力進(jìn)行預(yù)測，得到所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0028]上述裝置，優(yōu)選地，還包括預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊包括：
[0029] 獲取單元，用于獲取多種不同的天氣類型，以及各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù) 據(jù)、各天氣類型下所述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的歷史參數(shù)取值；
[0030] 聚類單元，用于基于各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，對天氣類型進(jìn)行聚類，得 到K個(gè)不同的天氣類型群W1，w 2，…，wk，Κ為大于1的自然數(shù)；
[0031] 模型創(chuàng)建單元，用于針對每個(gè)天氣類型群，利用所述天氣類型群下的預(yù)設(shè)出力影 響因素的歷史參數(shù)取值及相應(yīng)的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，建立所述天氣類型群下的基于預(yù)設(shè)時(shí) 間劃分的光伏出力預(yù)測模型。
[0032] 上述裝置，優(yōu)選地，還包括：
[0033]修正模塊，用于利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對預(yù)測出的所述光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行修正， 得到修正的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0034]由以上方案可知，本申請?zhí)峁┑墓夥隽︻A(yù)測方法和裝置，通過獲取光伏系統(tǒng)的 預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值，并利用預(yù)先創(chuàng)建的包括光伏出力與所述預(yù)設(shè) 出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的光伏出力預(yù)測模型，對所述預(yù)設(shè)出力影響因素的參數(shù)取值對 應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，最終實(shí)現(xiàn)基于所建模型預(yù)測出所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù) 據(jù)，可見，應(yīng)用本申請，可有效解決光伏系統(tǒng)的出力預(yù)測問題，從而可以為電力系統(tǒng)調(diào)度部 門及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃提供便利，進(jìn)一步保障了發(fā)電的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的光伏出力預(yù)測方法流程圖；
[0037]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的光伏出力預(yù)測方法流程圖；
[0038]圖3-圖5是本發(fā)明實(shí)施例三提供的光伏出力預(yù)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了引用和清楚起見，下文中使用的技術(shù)名詞、簡寫或縮寫總結(jié)解釋如下：
[0040] κ-means聚類:κ-means算法是很典型的基于距離的聚類算法，采用距離作為相似 性的評價(jià)指標(biāo)，即認(rèn)為兩個(gè)對象的距離越近，其相似度就越大。k個(gè)初始類聚類中心點(diǎn)的選 取對聚類結(jié)果具有較大的影響，因?yàn)樵谠撍惴ǖ谝徊街惺请S機(jī)的選取任意k個(gè)對象作為初 始聚類的中心，初始地代表一個(gè)簇。該算法在每次迭代中對數(shù)據(jù)集中剩余的每個(gè)對象，根據(jù) 其與各個(gè)簇中心的距離將每個(gè)對象重新賦給最近的簇。當(dāng)考察完所有數(shù)據(jù)對象后，一次迭 代運(yùn)算完成，新的聚類中心被計(jì)算出來。如果在一次迭代前后，類中心的值沒有發(fā)生變化， 說明算法已經(jīng)收斂。
[0041] 小波變換：小波變換繼承和發(fā)展了短時(shí)傅立葉變換局部化的思想，同時(shí)又克服了 窗口大小不隨頻率變化等缺點(diǎn)，能夠提供一個(gè)隨頻率改變的"時(shí)間-頻率"窗口，是進(jìn)行信號 時(shí)頻分析和處理的理想工具。它的主要特點(diǎn)是通過變換能夠充分突出問題某些方面的特 征，能對時(shí)間（空間）頻率的局部化分析，通過伸縮平移運(yùn)算對信號（函數(shù))逐步進(jìn)行多尺度 細(xì)化，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分，低頻處頻率細(xì)分，能自動適應(yīng)時(shí)頻信號分析的要求，從而 可聚焦到信號的任意細(xì)節(jié)。小波變換刻畫原始曲線的局部能力強(qiáng)，如原始曲線圖中局部的 陡升陡降點(diǎn)，在通過小波變換后的高頻圖和低頻圖中得到體現(xiàn)，且小波變換把時(shí)域變換到 二維的時(shí)頻域，沒有丟失時(shí)間信息。
[0042] SVM回歸：SVM回歸是支撐向量在函數(shù)回歸領(lǐng)域的應(yīng)用。SVM方法是通過一個(gè)非線性 映射P，把樣本空間映射到一個(gè)高維乃至無窮維的特征空間中，使得在原來的樣本空間中非 線性可分的問題轉(zhuǎn)化為在特征空間中的線性可分的問題。SVM回歸的樣本點(diǎn)只有一類，所尋 求的最優(yōu)超平面是使所有樣本點(diǎn)離超平面的"總偏差"最小，這時(shí)樣本點(diǎn)都在兩條邊界線之 間，求最優(yōu)回歸超平面同樣等價(jià)于求最大間隔。
[0043]馬爾科夫模型：馬爾科夫鏈，因安德烈?馬爾科夫（1856 -1922)得名，是數(shù)學(xué)中具 有馬爾科夫性質(zhì)的離散時(shí)間隨機(jī)過程。該過程中，在給定當(dāng)前知識或信息的情況下，過去 (即當(dāng)前以前的歷史狀態(tài))對于預(yù)測將來(即當(dāng)前以后的未來狀態(tài))是無關(guān)的。馬爾科夫鏈預(yù) 測是根據(jù)某些變量的現(xiàn)在狀態(tài)及其變化趨向，預(yù)測其在未來某一特定期間內(nèi)可能出現(xiàn)的狀 態(tài)，適合描述隨機(jī)波動性較大問題。馬爾科夫預(yù)測中，最關(guān)鍵的一步是求狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩 陣。在狀態(tài)概率的求解過程中，狀態(tài)的分級顯得至關(guān)重要，常用的方法有均值-均方差分級法。 對于序列XI，…，xn，其均值為·^均方差為s，利用均值-均方差分級法后，一般可將序列劃分 為5級
中aiiu取值在[1.0，1.5]中取值，&2，&3在[0.3,0.6]中取值。
[0044]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0045] 實(shí)施例一
[0046] 參考圖1，圖1是本發(fā)明提供的一種光伏出力預(yù)測方法實(shí)施例一的流程圖，所述光 伏出力預(yù)測方法可以包括以下步驟：
[0047] S101:獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值；
[0048] S102:獲取預(yù)先創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型，所述光伏出力預(yù)測模型包括光伏出力 與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
[0049]所述光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為:所述光伏出力與所述預(yù) 設(shè)出力影響因素對應(yīng)的各個(gè)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;所述光伏出力與所述各個(gè)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān) 系為非線性的函數(shù)關(guān)系。
[0050] S103:基于所述光伏出力預(yù)測模型，對所述參數(shù)取值對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù) 測，得到所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0051] 其中，光伏出力具體指光伏系統(tǒng)在進(jìn)行光伏發(fā)電時(shí)所產(chǎn)生的輸出功率。
[0052] 以下對本發(fā)明方法如何實(shí)現(xiàn)光伏出力預(yù)測進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0053]研究表明，光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力具有不確定性和不連續(xù)性的特點(diǎn)，光伏發(fā)電系統(tǒng) 的光伏出力值與其出力影響因素(其中，氣象因素具有較大影響）之間具有非線性關(guān)系。本 發(fā)明通過分析氣象因素(如天氣類型、溫度、特殊氣象事件等)對光伏系統(tǒng)出力的影響，預(yù)先 構(gòu)建基于小波變換和支持向量機(jī)回歸的光伏出力預(yù)測模型，并基于所構(gòu)建模型模擬得到該 光伏發(fā)電系統(tǒng)的出力數(shù)據(jù)。
[0054] 光伏出力主要與外部太陽輻射和光伏面板內(nèi)部特性有關(guān)，假設(shè)用I來表示太陽輻 射數(shù)據(jù)(本實(shí)施例中具體用I表示太陽輻射強(qiáng)度），用Η來表示光伏面板的內(nèi)部特性，則理想 條件下的光伏出力Ρ與Ι、Η的函數(shù)關(guān)系可以表示為：
[0055] f(I,H)=P (1)
[0056] 現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場景中，因設(shè)備投資、安裝等問題，太陽輻射數(shù)據(jù)I較難獲取，且光伏面板 的內(nèi)部特性數(shù)據(jù)Η也難以為電網(wǎng)公司所知悉，基于此，針對太陽輻射數(shù)據(jù)和光伏面板內(nèi)部特 性數(shù)據(jù)獲取難度高的情況，本發(fā)明考慮通過分析等價(jià)的影響因素來刻畫光伏系統(tǒng)的光伏出 力。
[0057] 其中，太陽輻射強(qiáng)度I可等價(jià)地采用維度夾角α、經(jīng)度夾角β和阻隔因子γ來體現(xiàn)，α 表示光伏電板所在點(diǎn)與地心連線與該連線在赤道平面的投影所成的角度^與赤煒角α〇的 差，g卩α = αι-α();β表示光伏電板所在點(diǎn)經(jīng)度面與赤道面交界線和本初子午線形成的角度β: 與時(shí)角的差，即β = βι-β〇; γ表示太陽和光伏電板之間被云層遮擋的阻礙程度。
[0058] 光伏面板的內(nèi)部特性Η可以等價(jià)地采用光伏發(fā)電的效率μ來體現(xiàn)。
[0059] 從而，以上式(1)的光伏出力Ρ與內(nèi)外部影響因素 Η、Ι間的函數(shù)關(guān)系可等價(jià)表示為：
[0060] f (α ,β, γ ,μ) =Ρ (2)
[0061] 進(jìn)一步地，維度夾角α、經(jīng)度夾角β內(nèi)涵反映的是日期d和時(shí)間t，阻隔因子γ內(nèi)涵反 映的是天氣類型w和溫度c。光伏面板的內(nèi)部特性μ可以用與待測日同天氣類型(可理解為相 似日）下的歷史光伏出力的數(shù)值大小f來體現(xiàn)，則以上的式（2)可以轉(zhuǎn)化為下述函數(shù)關(guān)系 式：
[0062] (3)
[0063] 至此，鑒于理想狀況下光伏出力理論模型中數(shù)據(jù)獲取難度大的特點(diǎn)，本發(fā)明提出 了一種等價(jià)的光伏出力預(yù)測模型，該模型即為式(3)示出的函數(shù)關(guān)系式。
[0064] 通過以上描述可知，光伏系統(tǒng)的出力影響因素具體可包括外部太陽輻射因素及光 伏面板內(nèi)部特性因素，所述外部太陽輻射因素可通過天氣類型、溫度、日期和時(shí)間等參數(shù)來 體現(xiàn)或描述;所述光伏面板內(nèi)部特性因素可通過與待測日同天氣類型（即相似日）下的歷史 光伏出力數(shù)據(jù)來體現(xiàn)或描述。
[0065] 接下來，本發(fā)明繼續(xù)對式(3)的光伏出力預(yù)測模型的創(chuàng)建過程進(jìn)行說明。
[0066] 首先，可從相應(yīng)數(shù)據(jù)源中獲取多種不同的天氣類型(例如，可從氣象網(wǎng)站爬取），以 及各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)、各天氣類型下預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的歷史參數(shù)取 值;并基于各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，對天氣類型進(jìn)行聚類，從而得到K個(gè)不同的 天氣類型群W1，W2，···，Wk。
[0067] 其中，K為大于1的自然數(shù)。
[0068] 之后，針對各天氣類型群^，^，…，概和時(shí)間七分別建立光伏出力預(yù)測模型。
[0069] 具體地，對于天氣類型wo和時(shí)刻to,選擇與待測日的天氣類型同一群Wl內(nèi)的相對應(yīng) 數(shù)據(jù)(包括歷史光伏出力數(shù)據(jù)及對應(yīng)的影響因素歷史參數(shù)數(shù)據(jù))作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，據(jù)此構(gòu)建 基于SVM(Support Vector Machine，支持向量機(jī)）的光伏出力預(yù)測模型，該模型為式（3)的 有效轉(zhuǎn)換，具體如式(4)所示：
[0070] = Ρ (4)
[0071] 其中，該模型中，WQ表示待測日的天氣類型，w〇ewi，i = l，2,…，k;
[0072] to表示待測日的待測時(shí)間，[tl，t2]，分別表示日出時(shí)間、日落時(shí)間；
[0073] P表示待測日的光伏出力數(shù)據(jù)，|表示與所述待測日同天氣類型下的歷史光伏出 力數(shù)據(jù)。
[0074] 為了更好地逼近光伏出力的特征，在建立模型時(shí)，本發(fā)明對同天氣類型群Wl內(nèi)的 臨近日光伏出力進(jìn)行小波變換：
[0076]
Ψ (to)為基小波，a為尺度因子，b為平移因 子。
[0077] 由此可獲得ξ的主體部分和細(xì)節(jié)部分>則式(4)經(jīng)過小波變換后轉(zhuǎn)化為：
[0079] 至此，本發(fā)明完成了光伏出力預(yù)測模型的創(chuàng)建，所建模型即為式（6)的函數(shù)關(guān)系 式，該模型為基于小波變換和支持向量機(jī)SVM回歸的預(yù)測模型，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，還可以基 于實(shí)際需求，創(chuàng)建基于小波變換和支持向量機(jī)SVM回歸的一天24點(diǎn)逐點(diǎn)的光伏出力預(yù)測模 型。
[0080] 從而在此基礎(chǔ)上，可利用所創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型對光伏系統(tǒng)進(jìn)行出力預(yù)測。
[0081] 具體地，在進(jìn)行出力預(yù)測時(shí)，首先需獲取各出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取 值，例如基于天氣預(yù)報(bào)等途徑獲取待測日的天氣類型、溫度數(shù)據(jù)，從相應(yīng)光伏出力數(shù)據(jù)庫中 獲取與待測日同天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)等;之后，將獲取的各出力影響因素的參 數(shù)取值作為所建模型的輸入，從而運(yùn)行模型后可輸出得到待測日逐點(diǎn)的光伏出力預(yù)測結(jié) 果。
[0082] 由以上方案可知，本申請?zhí)峁┑墓夥隽︻A(yù)測方法，通過獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出 力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值，并利用預(yù)先創(chuàng)建的包括光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影 響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的光伏出力預(yù)測模型，對所述預(yù)設(shè)出力影響因素的參數(shù)取值對應(yīng)的光 伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測，最終實(shí)現(xiàn)基于所建模型預(yù)測出所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)，可 見，應(yīng)用本申請，可有效解決光伏系統(tǒng)的出力預(yù)測問題，從而可以為電力系統(tǒng)調(diào)度部門及時(shí) 調(diào)整調(diào)度計(jì)劃提供便利，進(jìn)一步保障了發(fā)電的穩(wěn)定性。
[0083] 實(shí)施例二
[0084]參考圖2,圖2是本發(fā)明提供的一種光伏出力預(yù)測方法實(shí)施例二的流程圖，本實(shí)施 例中，所述光伏出力預(yù)測方法還可以包括：
[0085] S104:利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對預(yù)測出的所述光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到修正 的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0086] 本實(shí)施例具體利用馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對待測日在to時(shí)刻的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步 修正，鑒于天氣數(shù)據(jù)的可獲取性和準(zhǔn)確性，本實(shí)施例僅考慮以未來2天的光伏出力情況為 例，對基于馬爾科夫模型的光伏出力預(yù)測結(jié)果修正過程進(jìn)行說明。
[0087] 假設(shè)當(dāng)前日為n，未來兩天為n+l，n+2,則未來的兩個(gè)待測日n+l，n+2,以及在待測 日n+1之前鄰近該待測日1-n天的η個(gè)臨近日，在同一時(shí)刻to的真實(shí)的光伏出力和出力預(yù)測 結(jié)果可參見以下的表1:
[0088] 表 1
[0090] 本實(shí)施例利用馬爾可夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對上表中的待測日n+1在to時(shí)刻的預(yù)測結(jié)果 ?￡。^331;,11+1和待測日11+2在1：()時(shí)刻的預(yù)測結(jié)果?|^^1;,11+2進(jìn)行進(jìn)一步修正。
[0091] 首先，計(jì)算在待測日n+1之前鄰近該待測日1-n天的η個(gè)臨近日在同時(shí)刻to的預(yù)測 誤差| 1 = &_^,1-?_1,1，1 = 1，2丄，11，并將不同的上下限閾值作為狀態(tài)劃分值域，利用均 值-均方差方法建立狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)，且利用所述狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)對η個(gè)臨近日的預(yù)測誤差進(jìn)行 劃分，得到殘差狀態(tài)。其次，根據(jù)殘差狀態(tài)求出狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣P (k)，若當(dāng)前日η對應(yīng)初始狀態(tài) 向量Ε(η)，由狀態(tài)轉(zhuǎn)移公式E(k)=E(n)P(k)求得第k( = l，2)步的狀態(tài)轉(zhuǎn)移結(jié)果 (待測日n+1的預(yù)測誤差所處區(qū)間）和(待測日n+2的預(yù)測誤差所處區(qū)間）。則待測 日n+1的光伏出力預(yù)測值Pfcirecast,n+1和待測日n+2的光伏出力預(yù)測值P fcirecast,n+2分別被修正 為：
[0095] 類似地，可以修正當(dāng)前日未來2天即待測日n+1，n+2，在日出時(shí)間t和日落時(shí)間t2內(nèi) 的每個(gè)時(shí)刻k的光伏出力預(yù)測值，得到最終修正后的逐點(diǎn)光伏出力預(yù)測值。
[0096] 實(shí)施例三
[0097]本實(shí)施例提供一種光伏出力預(yù)測裝置，該裝置與實(shí)施例一至實(shí)施例二公開的光伏 出力預(yù)測方法相對應(yīng)。
[0098]相應(yīng)于實(shí)施例一，參考圖3，所述光伏出力預(yù)測裝置包括：
[0099] 參數(shù)獲取模塊100,用于獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù) 取值；
[0100] 模型獲取模塊200,用于獲取預(yù)先創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型，所述光伏出力預(yù)測模 型包括光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；
[0101] 出力預(yù)測模塊300,用于基于所述光伏出力預(yù)測模型，對所述參數(shù)取值對應(yīng)的光伏 出力進(jìn)行預(yù)測，得到所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)。
[0102] 本發(fā)明裝置所包括的以上各模塊的功能實(shí)現(xiàn)需要以光伏出力預(yù)測模型的預(yù)先創(chuàng) 建為基礎(chǔ)，從而參考圖4，所述光伏出力預(yù)測裝置還可以包括預(yù)處理模塊400，該模塊包括獲 取單元、聚類單元和模型創(chuàng)建單元。
[0103] 其中，獲取單元，用于獲取多種不同的天氣類型，以及各天氣類型下的歷史光伏出 力數(shù)據(jù)、各天氣類型下所述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的歷史參數(shù)取值；
[0104] 聚類單元，用于基于各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，對天氣類型進(jìn)行聚類，得 到K個(gè)不同的天氣類型群wl,W2，~， Wk，K為大于1的自然數(shù)；
[0105] 模型創(chuàng)建單元，用于針對每個(gè)天氣類型群，利用所述天氣類型群下的預(yù)設(shè)出力影 響因素的歷史參數(shù)取值及相應(yīng)的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，建立所述天氣類型群下的基于預(yù)設(shè)時(shí) 間劃分的光伏出力預(yù)測模型。
[0106] 相應(yīng)于實(shí)施例二，參考圖5，所述光伏出力預(yù)測裝置還可以包括修正模塊500，用于 利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對預(yù)測出的所述光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到修正的光伏出力數(shù) 據(jù)。
[0107] 對于本發(fā)明實(shí)施例三公開的光伏出力預(yù)測裝置而言，由于其與實(shí)施例一至實(shí)施例 二公開的光伏出力預(yù)測方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)相似之處請參見實(shí)施例一 至實(shí)施例二中光伏出力預(yù)測方法部分的說明即可，此處不再詳述。
[0108] 綜上所述，本發(fā)明的光伏出力預(yù)測方法及裝置具有以下優(yōu)勢：
[0109] 1)本發(fā)明采用聚類方法對天氣類型進(jìn)行劃分，通過對各類天氣類型下的光伏出力 分別建模預(yù)測，充分考慮了不同天氣類型下光伏出力的差異；
[0110] 2)在利用SVM回歸建模時(shí)考慮了相似日，在利用馬爾科夫鏈對光伏出力預(yù)測結(jié)果 進(jìn)行修正時(shí)考慮了臨近日，這樣相似日能更好地在趨勢上逼近待測日，而臨近日能更好地 在數(shù)值上逼近待測日，從而通過綜合考慮相似日和臨近日提高了光伏出力的預(yù)測精確性；
[0111] 3)基于小波分析，將歷史的光伏出力分解成主體成分和細(xì)節(jié)成分，并將所述主體 部分與細(xì)節(jié)部分均作為待測日光伏出力回歸的模型輸入，避免了因?yàn)樗惴ㄟ^濾掉光伏出力 的細(xì)節(jié)局部特征。
[0112]需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重 點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。 [0113]為了描述的方便，描述以上系統(tǒng)或裝置時(shí)以功能分為各種模塊或單元分別描述。 當(dāng)然，在實(shí)施本申請時(shí)可以把各單元的功能在同一個(gè)或多個(gè)軟件和/或硬件中實(shí)現(xiàn)。
[0114] 通過以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可 借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì) 上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品 可以存儲在存儲介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備 (可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些 部分所述的方法。
[0115] 最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一、第二、第三和第四等之類的關(guān)系術(shù)語 僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些 實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何 其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備 不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方 法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)……"限定的 要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0116] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光伏出力預(yù)測方法，其特征在于，包括： 獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值； 獲取預(yù)先創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型，所述光伏出力預(yù)測模型包括光伏出力與所述預(yù)設(shè) 出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系； 基于所述光伏出力預(yù)測模型，對所述參數(shù)取值對應(yīng)的光伏出力進(jìn)行預(yù)測，得到所述待 測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)出力影響因素包括外部太陽福射 因素及光伏面板內(nèi)部特性因素，所述外部太陽福射因素對應(yīng)的參數(shù)包括天氣類型、溫度、日 期和時(shí)間;所述光伏面板內(nèi)部特性因素對應(yīng)的參數(shù)包括與待測日同天氣類型下的歷史光伏 出力數(shù)據(jù);所述光伏出力數(shù)據(jù)包括光伏系統(tǒng)的輸出功率。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間 的關(guān)聯(lián)關(guān)系為:所述光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的各個(gè)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;所 述光伏出力與所述各個(gè)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為非線性的函數(shù)關(guān)系。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述光伏出力預(yù)測模型的創(chuàng)建包括： 獲取多種不同的天氣類型，W及各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)、各天氣類型下所 述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的歷史參數(shù)取值； 基于各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，對天氣類型進(jìn)行聚類，得到K個(gè)不同的天氣類 型群W1，W2，···，Wk，K為大于1的自然數(shù)； 針對每個(gè)天氣類型群，利用所述天氣類型群下的預(yù)設(shè)出力影響因素的歷史參數(shù)取值及 相應(yīng)的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，建立所述天氣類型群下的基于預(yù)設(shè)時(shí)間劃分的光伏出力預(yù)測模 型。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述針對每個(gè)天氣類型群的光伏出力預(yù)測 模型為:基于小波變換和支持向量機(jī)SVM回歸建立的一天24點(diǎn)逐點(diǎn)的光伏出力預(yù)測模型。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述光伏出力預(yù)測模型包括：.其中： W0表示所述待測日對應(yīng)的天氣類型，W日e wi，i = 1，2，…，k; to表示待測日的待測時(shí)間，to e [ tl，t2]，所述tl、t2分別表示日出時(shí)間、日落時(shí)間； ^表示i的主體部分，表示ξ的細(xì)節(jié)部分，ξ表示與待測日同天氣類型下的歷史光 伏出力數(shù)據(jù);Ρ表示待測日的光伏出力數(shù)據(jù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括： 利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對預(yù)測出的所述光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到修正的光伏出 力數(shù)據(jù)。8. -種光伏出力預(yù)測裝置，其特征在于，包括： 參數(shù)獲取模塊，用于獲取光伏系統(tǒng)的預(yù)設(shè)出力影響因素在待測日對應(yīng)的參數(shù)取值； 模型獲取模塊，用于獲取預(yù)先創(chuàng)建的光伏出力預(yù)測模型，所述光伏出力預(yù)測模型包括 光伏出力與所述預(yù)設(shè)出力影響因素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系； 出力預(yù)測模塊，用于基于所述光伏出力預(yù)測模型，對所述參數(shù)取值對應(yīng)的光伏出力進(jìn) 行預(yù)測，得到所述待測日對應(yīng)的光伏出力數(shù)據(jù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊包括： 獲取單元，用于獲取多種不同的天氣類型，W及各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)、各 天氣類型下所述預(yù)設(shè)出力影響因素對應(yīng)的歷史參數(shù)取值； 聚類單元，用于基于各天氣類型下的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，對天氣類型進(jìn)行聚類，得到K 個(gè)不同的天氣類型群*1，*2，-，，*1^，1(為大于1的自然數(shù)； 模型創(chuàng)建單元，用于針對每個(gè)天氣類型群，利用所述天氣類型群下的預(yù)設(shè)出力影響因 素的歷史參數(shù)取值及相應(yīng)的歷史光伏出力數(shù)據(jù)，建立所述天氣類型群下的基于預(yù)設(shè)時(shí)間劃 分的光伏出力預(yù)測模型。10. 根據(jù)權(quán)利要求8-9任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括： 修正模塊，用于利用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移，對預(yù)測出的所述光伏出力數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，得到 修正的光伏出力數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06Q10/04GK106096753SQ201610370768
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】劉玉璽, 趙加奎, 李宏發(fā), 黃秋岑, 劉芳, 劉建, 方紅旺, 歐陽紅, 郝慶利, 盧耀宗, 程華福
【申請人】北京中電普華信息技術(shù)有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司, 國家電網(wǎng)公司