一種多輸出模型的風電功率實時預測計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及風電技術領域，是一種多輸出模型的風電功率實時預測計算方法，適 用于超短期風電功率的多步預測。
【背景技術】
[0002] 風能是目前最具大規(guī)模開發(fā)利用潛力的可再生能源，風力發(fā)電是大規(guī)模利用風能 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。準確的風電功率預測方 法是保證電網(wǎng)運行經(jīng)濟性、安全性的有效途徑。風電功率預測一般為多步預測，風電功率多 步預測時，沒有新的風電功率實測數(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 的風電功率數(shù)據(jù)進行預測。提高既有電力系統(tǒng)的風電接納能力具有重大的意義。進行風電 功率預測時，一般已知一組風電功率P (t-n At)，n = 0, 1，2，...，N，需要預測的風電功率為 P(t+1At)，i = 1>2…L，i為多步預測的步數(shù)。相關性分析是指對兩個或多個具備相關性 的變量元素進行分析，從而衡量兩個變量因素的相關密切程度。相關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性分析。相關系數(shù)，或稱線性相關系數(shù)是衡量兩個 隨機變量之間線性相關程度的指標。設兩個隨機變量X 1, Y1, (i = 〇, 1，2, ...，N)，則&與 1相關系數(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，相關系數(shù)的取值范圍為[-1，1]，RXY> 0表示X 1與Y 相關，RXY< 0 表示x# γ及相關，IrxyI表示了變量之間相關程度的高低。特殊地，Rxy= 1稱X占γ浣 全正相關，Rxy=-1稱X 1與Y i完全負相關R XY= 0稱X 1與Y i不相關。通常IR XYI彡0. 8時， 認為&與Y i兩個變量有很強的線性相關性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種科學合理，簡便易行，實用價值高，精度高的多輸出模型 的風電功率實時預測計算方法，適用于超短期風電功率的多步預測。
[0006] 實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是：一種多輸出模型的風電功率實時預測計算方 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)和風電場功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量歷史風電功率數(shù)據(jù) P'（t)，針對待預測數(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強相關的歷史數(shù)據(jù)，即 滿足相關系數(shù)大于或等于〇. 8,再次計算強相關歷史數(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)多輸出模型的風電功率實時預測值的獲取
[0015] 設多輸出模型的風電功率實時預測值為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)即為預測值，則多輸出模型的風電功率實時L個 預測值為：
為多輸出預測的輸出步數(shù)，即輸出預測值的 數(shù)量。
[0018] 本發(fā)明提出的多輸出模型的風電功率實時預測計算方法能夠一次性輸出多個風 電功率預測值，具有科學合理，簡便易行，實用價值高，精度高等優(yōu)點，適用于超短期風電功 率的多步預測；也能夠評價其他風電功率預測。
【附圖說明】
[0019] 圖1為多輸出模型的風電功率實時預測計算方法框圖；
[0020] 圖2為具體算法流程圖；
[0021] 圖3為預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)明多輸出模型的風電功率實時預測計算方法 作進一步說明。
[0023] 參照圖1-3,本發(fā)明的多輸出模型的風電功率實時預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)和風電場歷史功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量風電功率歷史 數(shù)據(jù)P'（t'）；其中，t'為最后一個歷史數(shù)據(jù)對應的時刻；進行風電功率預測時，需要預測的 風電功率為P(t+lAt)，（1 = 1，2,…，L)，1為多步預測的步數(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強相關的歷史數(shù)據(jù)，即滿 足相關系數(shù)大于或等于〇. 8,再次計算強相關歷史數(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多輸出模型的風電功率實時預測值的獲取
[0032] 設多輸出模型的風電功率實時預測值為#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)即為預測值。則多輸出模型的風電功率實時L個預 測值為：
為多輸出預測的輸出步數(shù)，即輸出預測值的 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； 風機臺數(shù)為267臺；每臺風機的額定容量為I. 5MW ;數(shù)據(jù)采樣間隔為15min ;預測結(jié)果評價 指標選為國家能源局在對現(xiàn)行風電場風電功率實時預測預報的管理規(guī)定中，提出的指標來 進行誤差評價（國家能源局關于印發(fā)風電場功率預測預報管理暫行辦法的通知[EB/0L]， 2011)〇
[0037] 表1風電功率日預測結(jié)果評價指標
[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， 本領域技術人員根據(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電功率實時預測計算方法，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)和風電場功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量歷史風電功率數(shù)據(jù)P' (t)，針對待預測數(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強相關的歷史數(shù)據(jù)，即滿 足相關系數(shù)大于或等于〇. 8,再次計算強相關歷史數(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) 多輸出模型的風電功率實時預測值的獲取 設多輸出模型的風電功率實時預測值為斤# + &/_)，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)即為預測值，則多輸出模型的風電功率實時L個預測值 為： 其中，（m-N-L彡0)，I= 1，2,…，L，1為多輸出預測的輸出步數(shù)，即輸出預測值的數(shù) 量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及風電技術領域，是一種多輸出模型的風電功率實時預測計算方法，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電功率實時預測,該方法與傳統(tǒng)的滾動多步預測方式不同，屬于一次性輸出多個預測值的計算方法，該方法是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)和風電場歷史功率輸出數(shù)據(jù)，獲取大量風電功率歷史數(shù)據(jù)，通過相關系數(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)的預測值。多輸出模型的風電功率超短期預測計算方法預測精度高，預測結(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
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年9月19日