[發(fā)明專利]一種基于MATLAB的風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速預(yù)測(cè)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110044589.1
• 申請(qǐng)日: 2011-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN102129511A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅文;王莉娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的短期風(fēng)速預(yù)測(cè)系統(tǒng)，特別是一種基于MATLAB平臺(tái)，利用小波分解、遺傳算法和支持向量機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速預(yù)測(cè)系統(tǒng)及預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

全球不可再生能源的短缺和環(huán)境污染的日漸嚴(yán)重，使得世界上很多國(guó)家已充分認(rèn)識(shí)到風(fēng)電在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、緩解環(huán)境污染等方面的重要性，并對(duì)風(fēng)電的開發(fā)給予了高度重視。開發(fā)與利用風(fēng)能是我國(guó)本世紀(jì)的重要能源戰(zhàn)略。風(fēng)能是一種環(huán)境友好的可持續(xù)性能源，已受到越來越廣泛地重視，并成為發(fā)展最快的新型能源。

開發(fā)和利用風(fēng)能的主要形式是現(xiàn)代大規(guī)模并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電。但是，隨著風(fēng)電比例的增加，風(fēng)電在給我們帶來多方面利益的同時(shí)，它也帶來了一些不利的影響，尤其是風(fēng)電穿透功率超過一定值之后，可能會(huì)嚴(yán)重影響電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的運(yùn)行，并且可能會(huì)危及常規(guī)發(fā)電方式，主要表現(xiàn)在電壓和頻率會(huì)有較大幅度的波動(dòng)。更嚴(yán)重的，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組由于風(fēng)速過大而退出運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)給電力系統(tǒng)造成難以承受的沖擊。

如果能夠?qū)︼L(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速和發(fā)電功率做到比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，則有利于電力系統(tǒng)調(diào)度部門必要時(shí)及時(shí)調(diào)整調(diào)度計(jì)劃，這樣便可有效的減輕風(fēng)電對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響。所以，風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電功率的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)對(duì)于風(fēng)速管理和系統(tǒng)運(yùn)行便顯得十分重要，而且還可以減少電力系統(tǒng)運(yùn)行成本和旋轉(zhuǎn)備用，提高風(fēng)電穿透功率極限，并且有利于在電力市場(chǎng)環(huán)境下正確制定電能交換計(jì)劃，以充分利用風(fēng)力資源，獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

目前風(fēng)速預(yù)測(cè)的常用方法，主要包括持續(xù)預(yù)測(cè)法、卡爾曼濾波法、隨機(jī)時(shí)間序列法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊邏輯法和空間相關(guān)性法，而風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速預(yù)測(cè)的絕對(duì)平均誤差為25％-40％，這不僅與預(yù)測(cè)方法有關(guān)，還與預(yù)測(cè)周期和所預(yù)測(cè)地點(diǎn)的風(fēng)速特性有關(guān)。其中，最關(guān)鍵的問題在于現(xiàn)在風(fēng)速預(yù)測(cè)的常用方法受地域性的限制很強(qiáng)，同樣的方法在不同的測(cè)試點(diǎn)可能導(dǎo)致風(fēng)速預(yù)測(cè)精度的差異。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于MATLAB平臺(tái)提供一種風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速預(yù)測(cè)系統(tǒng)，通過改變預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)從而適應(yīng)不同風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速數(shù)據(jù)信息，在提高數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)精度的同時(shí)增強(qiáng)了的普遍適應(yīng)性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種基于小波分解(Wavelet?Decomposition)、遺傳算法(Genetic?Algorithm)和支持向量機(jī)(Support?Vector?Machine)的風(fēng)電場(chǎng)短期風(fēng)速預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理單元、參數(shù)尋優(yōu)單元和數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)單元。系統(tǒng)基于MATLAB平臺(tái)，使用MATLAB中的算法工具箱。

數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元，其運(yùn)用MATLAB中的小波工具箱對(duì)一段原始風(fēng)速時(shí)間序列{X(t)，t＝1，2，3，……，n}進(jìn)行小波分解，分解級(jí)數(shù)為J，得到近似系數(shù)和細(xì)節(jié)系數(shù)，對(duì)J層細(xì)節(jié)系數(shù)進(jìn)行軟閥值降噪后再對(duì)分解后的各系數(shù)分別進(jìn)行小波重構(gòu)，得到X(t)＝A_J(t)+D₁(t)+D₂(t)+……+D_J(t)，其中A_J(t)為近似系數(shù)序列，D_J(t)為細(xì)節(jié)系數(shù)序列。實(shí)驗(yàn)表明J可在3-5之間選擇，數(shù)據(jù)處理單元中選擇J₁＝3、J₂＝4、J₃＝5將數(shù)據(jù)按3種情況分解后輸入到參數(shù)尋優(yōu)單元；