[發(fā)明專利]一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410386788.4
• 申請日: 2014-08-07
• 公開（公告）號: CN104102957B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈志熙;宋永端;吳小琴;馬冬雪
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 穆祥維

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)負荷預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展和可再生能源的持續(xù)滲透，電力負載預(yù)測和可再生能源預(yù)測過程變得更加復(fù)雜，要求對于負荷預(yù)測要有更有效的方法，由此來更好地完成對電力系統(tǒng)的規(guī)劃，管理和運行。根據(jù)預(yù)測間隔時間長短，負荷預(yù)測大致可分為短期、中期和長期預(yù)測。中/長期負荷預(yù)測提供對未來幾周到幾年的負荷需求預(yù)測，其中，長期預(yù)測主要用于電力系統(tǒng)容量規(guī)劃、資金投入和公司預(yù)算，中期預(yù)測主要針對于維修規(guī)劃、燃料調(diào)度和運營管理；而短期負荷預(yù)測所涵蓋的時間則是從幾分鐘到幾天，電力系統(tǒng)每天必須規(guī)劃次日發(fā)電量，因此短期負荷預(yù)測對發(fā)電容量的經(jīng)濟調(diào)度是非常必要的。

過去的幾十年里，已經(jīng)發(fā)展出了很多負荷預(yù)測方法。大體上，這些方法以兩種不同的形式出現(xiàn)：經(jīng)典統(tǒng)計技術(shù)和計算智能技術(shù)。前者主要包括回歸法、時間序列法、卡爾曼濾波法等，而后者主要是模糊邏輯、支持向量機(SVM)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和組合預(yù)測等方法。現(xiàn)存預(yù)測方法各有優(yōu)劣，但幾乎所有現(xiàn)存方法，其預(yù)測性能都依賴于所選用的預(yù)測模型和樣本數(shù)據(jù)，并只能通過仿真實驗來進行評估和驗證，而無法確保預(yù)測誤差的收斂性。因此，難以在具有高度隨機特性和快速負荷變化的負荷預(yù)測中進行普遍地推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法。特別對于預(yù)測誤差的收斂性問題，本發(fā)明采用了自適應(yīng)控制器設(shè)計的思想，能夠確保各種復(fù)雜快變和高度非線性條件下的預(yù)測誤差漸近收斂；與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明不是在某一現(xiàn)有預(yù)測模型的基礎(chǔ)上對預(yù)測值軌跡進行啟發(fā)式修正，而是一種與現(xiàn)有預(yù)測模型無關(guān)的完全自治的預(yù)測方法，從而避免了對預(yù)測模型的依賴；此外，本發(fā)明提出的方法可以考慮更多的歷史數(shù)據(jù)，而不僅只是跟蹤負荷序列的最后一個樣本，可以實現(xiàn)更好的預(yù)測精度。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法，該方法包括如下步驟：

1)確定各變量的初始值：讀取電力部門提供的預(yù)測時刻之前的三個歷史負荷數(shù)據(jù)，令初始時負荷預(yù)測值與負荷真實值相等，即y(1)＝y(tǒng)_a(1)、y(2)＝y(tǒng)_a(2)、y(3)＝y(tǒng)_a(3)，得到負荷預(yù)測值和負荷真實值的幾個歷史軌跡方向角為：θ(1)＝0、θ(2)＝0、θ(3)＝arctan[y(3)-y(2)]、θ_a(1)＝0；

2)求取負荷真實值的軌跡方向角θ_a：由t時刻的負荷真實值y_a(t)、t-1時刻的負荷真實值y_a(t-1)、以及t-2時刻的負荷真實值y_a(t-2)，分別計算點(t-1,y_a(t-1))到點(t,y_a(t))的射線、以及點(t-2,y_a(t-2))到點(t-1,y_a(t-1))的射線與橫軸(時間軸t軸)正方向的夾角θ_a(t)和θ_a(t-1)為：

θ_a(t)＝arctan[y_a(t)-y_a(t-1)]

θ_a(t-1)＝arctan[y_a(t-1)-y_a(t-2)]

3)求取負荷真實值的軌跡線速度v_a：負荷真實值在某一時刻的軌跡線速度，方向始終指向橫軸(時間軸t軸)正方向，并根據(jù)負荷真實值的軌跡方向角θ_a不同，按下式分別計算得到：

4)求取負荷預(yù)測誤差δ_y：由t時刻的負荷預(yù)測值y(t)和負荷真實值y_a(t)，計算預(yù)測誤差δ_y為：

δ_y＝y(tǒng)(t)-y_a(t)

5)根據(jù)步驟2)得到的θ_a(t)和θ_a(t-1)，計算負荷真實值的軌跡角速度為：

6)根據(jù)所設(shè)計的軌跡跟蹤控制器，求取負荷預(yù)測值的軌跡線速度v和軌跡方向角θ；

7)根據(jù)步驟6)得到的v和θ，并由求得負荷預(yù)測值y(t+1)為：

y(t+1)＝y(tǒng)(t)+vsinθ