[發明專利]一種基于城市天氣預報的低成本光伏發電功率預測方法

有效

• 申請號: 201410193900.2
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN104156777B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 李鵬;雷金勇;許愛東;黃燾;楊蘋
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;華南理工大學
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 深圳市遠航專利商標事務所(普通合伙)44276
• 代理人: 田志遠

技術領域

本發明涉及新能源發電預測技術領域，更具體地說，涉及一種基于城市天氣預報的低成本光伏發電功率預測方法。

背景技術

由于光伏發電的能量來源于太陽，而太陽輻射強度受天氣影響，無法直接預測，只能通過對天氣情況的間接預測來實現光伏發電的預測，所以進行光伏發電功率預測時，需要基于天氣預報的支持。目前國內外的光伏發電功率預測方法都是基于數值天氣預報的，數值天氣預報需要向氣象部門購買定制，費用高昂。此外，數值天氣預報產品數據量大，而使用的學習方法又復雜，往往由于計算量大而不能實現光伏發電功率的快速預測。

經對現有技術文獻的檢索發現，文獻《最小二乘支持向量機在光伏功率預測中的應用[J]》(電網技術,2011,07:54-59.)中提出了一種以衛星云圖為輸入數據，通過最小二乘支持向量機建立預測模型后對光伏輸出功率作預測的方法。該方法需要大量的衛星云圖數據，并且使用了支持向量機來進行訓練器，運算量比較大。中國專利申請號為：201110369756.X，名稱為：基于氣象要素的光伏電站發電輸出功率預測方法，該申請中提到的光伏電站發電輸出功率預測方法利用地方氣象采集的天氣要數為樣本，通過BP神經網絡為訓練器，用數值天氣預報作為光伏功率輸出預測的分類輸入。該方法需要詳細的氣象歷史數據，預測時也需要數值天氣預報的支撐，并沒有考慮用歷史數值天氣預報與歷史測量天氣要數的差異對未來預測進行修正，而且計算量大。

發明內容

為了克服上述技術問題，本發明提出一種不依賴價格高昂的數值天氣預報產品和詳盡的氣象歷史數據可實現對光伏發電功率預測的基于城市天氣預報的低成本光伏發電功率預測。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下所述：一種基于城市天氣預報的低成本光伏發電功率預測方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟(1)、根據日地模型計算歷史太陽高度變化曲線序列{S_n(t)}，根據系外太陽輻射常數1353w/m²計算出歷史系外太陽輻射強度曲線序列{G_n(t)}；計算歷史日測量太陽輻射總量和歷史日系外太陽輻射總量的比值，即歷史日輻射穿透系數序列{α_n}；根據歷史城市天氣預報序列{w_n}對日輻射穿透系數進行分類，得出各個天氣分類下的統計輻射穿透系數分類表J(w_m)；

步驟(2)、根據前14天的天氣預報序列{w_j}并由統計輻射穿透系數分類表J(w_m)可得出前14天的分類統計穿透系數序列通過與實際計算得出的14天歷史穿透系數序列{α_j}作差計算出14天穿透系數誤差序列{θ_j}，乘以權值序列{Δ_j}后求和，作為預測穿透系數的修正誤差θ；

步驟(3)、把預測目標日前一天預報當天的天氣類型w_p根據統計輻射穿透系數分類表J(w_m)得到預測分類穿透系數α_p，用修正誤差θ加上預測分類穿透系數α_p得出預測穿透系數α_Δ；計算預測目標日的系外太陽輻射強度曲線G_p(t)后乘以預測穿透系數α_Δ得出當天的太陽輻射強度預測曲線F_p(t)；根據電站的光照強度-功率關系K(F)，計算出電站發電量預測曲線P(t)。

在步驟(1)和步驟(3)中的系外太陽輻射強度曲線G(t)計算方法如下：

δ＝sin^-1(0.39795cos(0.98563(N-173)))?????????(1)