本公開(kāi)涉及工業(yè)智能，尤其涉及一種光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、電能生產(chǎn)是當(dāng)前發(fā)展的基本因素。然而，不斷增長(zhǎng)的能源需求已經(jīng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了負(fù)面影響，因?yàn)榛剂鲜侵饕哪茉磥?lái)源。這種情況的后果包括對(duì)人類產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的自然災(zāi)害。因此，使用可替代的、環(huán)保的能源來(lái)源至關(guān)重要。光伏太陽(yáng)能(pv)是最具吸引力和發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉粗?，因?yàn)橛泻芏嗟胤饺照諒?qiáng)度高，并且光伏安裝成本較低，使其成為最具吸引力和發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉粗弧?/p>

2、但光伏太陽(yáng)能發(fā)電由于受到天氣、環(huán)境等因素的影響較大，使其穩(wěn)定性及通過(guò)傳統(tǒng)機(jī)理模型對(duì)其發(fā)電功率的預(yù)測(cè)精度較差。近年來(lái)，隨著人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展與普及，有不少學(xué)者與研發(fā)人員嘗試將基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法模型，應(yīng)用于光伏太陽(yáng)能領(lǐng)域，并獲得了一定的成果。這些方法的核心思想在于通過(guò)大量采集光伏的環(huán)境數(shù)據(jù)，并記錄發(fā)電功率作為數(shù)據(jù)標(biāo)簽，結(jié)合包括多層感知機(jī)、隨機(jī)森林等機(jī)器學(xué)習(xí)方法進(jìn)行模型訓(xùn)練，用以短期預(yù)測(cè)光伏發(fā)電功率(即光伏輸出功率)。

3、然而，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的算法模型預(yù)測(cè)光伏輸出功率存在如下幾個(gè)問(wèn)題：一、純數(shù)據(jù)模型由于其黑盒特性，且受數(shù)據(jù)模型自身訓(xùn)練樣本范圍等因素限制，可靠性及可解釋性較低。二、光伏發(fā)電受包括輻射照度、溫度、風(fēng)速、氣壓、濕度等多種因素影響，在建模時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)同步性要求較高。三、由于光伏發(fā)電效率往往受到材料老化、環(huán)境變化等因素影響，所構(gòu)建的模型通常都會(huì)在一段時(shí)間后失效，難以持續(xù)使用。四、輻射照度、溫度、風(fēng)速、氣壓、濕度等變量由于受到戶外環(huán)境影響，缺失值與異常值較多，會(huì)直接影響光伏功率預(yù)測(cè)模型。

4、總得來(lái)說(shuō)，使用物理模型與機(jī)器學(xué)習(xí)兩類模型均可得出光伏輸出功率預(yù)測(cè)結(jié)果。物理模型因結(jié)合實(shí)際物理特性與標(biāo)定結(jié)果，故可靠性較高，但因未能考慮環(huán)境因素，使得光伏輸出功率的預(yù)測(cè)結(jié)果存在誤差。而機(jī)器學(xué)習(xí)模型由于使用純數(shù)據(jù)映射的方式進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)將環(huán)境因素納入模型輸入可提高訓(xùn)練樣本集范圍之內(nèi)的工況時(shí)的預(yù)測(cè)精度，但可靠性較低，尤其當(dāng)預(yù)測(cè)工況超出樣本集時(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果將極不穩(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在光伏輸出功率預(yù)測(cè)結(jié)果不精確或不可靠的缺陷，提供一種光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)。

2、本公開(kāi)是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題：

3、本公開(kāi)提供一種光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法，所述光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法包括：

4、獲取第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集、第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集和第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集；其中，所述第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集包括標(biāo)定數(shù)據(jù)類型和工況數(shù)據(jù)類型，所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集包括工況數(shù)據(jù)類型和環(huán)境數(shù)據(jù)類型，所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集包括標(biāo)定數(shù)據(jù)類型、工況數(shù)據(jù)類型以及環(huán)境數(shù)據(jù)類型；

5、將所述第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入物理模型，以輸出第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率；

6、將所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入補(bǔ)償模型，以輸出所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率的補(bǔ)償值；

7、將所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入數(shù)據(jù)模型，以輸出第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率；

8、對(duì)所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述補(bǔ)償值以及所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率進(jìn)行加權(quán)求和，以確定光伏輸出功率的預(yù)測(cè)結(jié)果。

9、優(yōu)選地，所述對(duì)所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述補(bǔ)償值以及所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率進(jìn)行加權(quán)求和，以確定光伏輸出功率的預(yù)測(cè)結(jié)果的步驟包括：

10、獲取歷史光伏實(shí)際輸出功率；

11、獲取第一歷史數(shù)據(jù)集、第二歷史數(shù)據(jù)集和第三歷史數(shù)據(jù)集；

12、其中，所述第一歷史數(shù)據(jù)集與所述第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集包含的數(shù)據(jù)類型相同，所述第二歷史數(shù)據(jù)集與所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集包含的數(shù)據(jù)類型相同，所述第三歷史數(shù)據(jù)集與所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集包含的數(shù)據(jù)類型相同；

13、將所述第一歷史數(shù)據(jù)集輸入物理模型，以輸出第一歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率；

14、將所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入補(bǔ)償模型，以輸出所述第一歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率的歷史補(bǔ)償值；

15、將所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入數(shù)據(jù)模塊，以輸出第二歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率；

16、對(duì)所述歷史光伏實(shí)際輸出功率、所述第一歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述歷史補(bǔ)償值以及所述第二歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率進(jìn)行多元線性回歸計(jì)算，以分別確定所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述補(bǔ)償值以及所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率的第一加權(quán)系數(shù)、第二加權(quán)系數(shù)以及第三加權(quán)系數(shù)；

17、根據(jù)第一乘積、第二乘積以及第三乘積之和確定光伏輸出功率的預(yù)測(cè)結(jié)果；其中，所述第一乘積為所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率與所述第一加權(quán)系數(shù)的乘積，所述第二乘積為所述補(bǔ)償值與所述第二加權(quán)系數(shù)的乘積，所述第三乘積為所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率與所述第三加權(quán)系數(shù)的乘積。

18、優(yōu)選地，所述對(duì)所述歷史光伏實(shí)際輸出功率、所述第一歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述歷史補(bǔ)償值以及所述第二歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率進(jìn)行多元線性回歸計(jì)算，以分別確定所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述補(bǔ)償值以及所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率的第一加權(quán)系數(shù)、第二加權(quán)系數(shù)以及第三加權(quán)系數(shù)的步驟包括：

19、確定下面的目標(biāo)函數(shù)：

20、f(a,b，c)＝|l-a*pst1-b*pst2-c*pst3|；

21、其中，f(a，b，c)用于表征目標(biāo)函數(shù)，l用于表征所述歷史光伏實(shí)際輸出功率，pst1用于表征所述第一歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率，pst2用于表征所述歷史補(bǔ)償值，pst3用于表征所述第二歷史預(yù)測(cè)光伏輸出功率，a用于表征所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率的第一加權(quán)系數(shù)，b用于表征所述補(bǔ)償值的第二加權(quán)系數(shù)，c用于表征所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率的第三加權(quán)系數(shù)；

22、對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多元線性回歸計(jì)算，以確定f(a，b，c)最小時(shí)對(duì)應(yīng)的a、b、c。

23、優(yōu)選地，所述獲取第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集、第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集和第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集的步驟后包括：

24、對(duì)所述第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集、所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集和所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集中與時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值填充。

25、優(yōu)選地，所述光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法還包括：

26、獲取當(dāng)前光伏實(shí)際輸出功率；

27、根據(jù)所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集和所述當(dāng)前光伏實(shí)際輸出功率，更新所述數(shù)據(jù)模型。

28、優(yōu)選地，所述物理模型包括第一公式和第二公式：

29、所述第一公式如下：

30、

31、其中，tc用于表征光伏板的當(dāng)前溫度，ta用于表征當(dāng)前環(huán)境溫度，g(β，∝)用于表征光伏板當(dāng)前入射輻照度，noct用于表征標(biāo)準(zhǔn)工作溫度；

32、所述第二公式如下：

33、

34、其中，ppv用于表征第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率，pstc用于表征在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下的功率輸出值，g(β，∝)用于表征光伏板當(dāng)前入射輻照度，gstc用于表征光伏板在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下的入射輻照度，γ用于表征功率溫度系數(shù)，tc用于表征光伏板的當(dāng)前溫度，tstc用于表征光伏板在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下的溫度；

35、和/或，

36、所述補(bǔ)償模型包括門(mén)控循環(huán)單元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)短記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中至少一種；

37、和/或，

38、所述數(shù)據(jù)模型包括隨機(jī)森林?jǐn)?shù)據(jù)模型。

39、本公開(kāi)還提供一種光伏輸出功率的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，所述光伏輸出功率的預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括：

40、獲取模塊，用于獲取第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集、第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集和第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集；其中，所述第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集包括標(biāo)定數(shù)據(jù)類型和工況數(shù)據(jù)類型，所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集包括工況數(shù)據(jù)類型和環(huán)境數(shù)據(jù)類型，所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集包括標(biāo)定數(shù)據(jù)類型、工況數(shù)據(jù)類型以及環(huán)境數(shù)據(jù)類型；

41、物理模型模塊，用于將所述第一當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入物理模型，以輸出第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率；

42、補(bǔ)償模型模塊，用于將所述第二當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入補(bǔ)償模型，以輸出所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率的補(bǔ)償值；

43、數(shù)據(jù)模型模塊，用于將所述第三當(dāng)前數(shù)據(jù)集輸入數(shù)據(jù)模型，以輸出第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率；

44、預(yù)測(cè)模塊，用于對(duì)所述第一預(yù)測(cè)光伏輸出功率、所述補(bǔ)償值以及所述第二預(yù)測(cè)光伏輸出功率進(jìn)行加權(quán)求和，以確定光伏輸出功率的預(yù)測(cè)結(jié)果。

45、本公開(kāi)還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并用于在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法。

46、本公開(kāi)還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法。

47、本公開(kāi)還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的光伏輸出功率的預(yù)測(cè)方法。

48、在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本公開(kāi)各較佳實(shí)例。

49、本公開(kāi)的積極進(jìn)步效果在于：

50、本公開(kāi)通過(guò)將光伏輸出功率數(shù)據(jù)模型與物理模型相結(jié)合，并根據(jù)光伏的實(shí)際環(huán)境情況對(duì)物理模型的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償，提高光伏輸出功率的預(yù)測(cè)精度，幫助光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行精細(xì)化管控。