[發明專利]一種考慮分時段的非線性光伏出力預測方法

有效

• 申請號: 201611063594.6
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106779175B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 別朝紅;劉詩雨;汪寧渤;陳鉉;謝海鵬;丁坤;路亮;李津;周識遠;邵沖;陟晶
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;甘肅省電力公司風電技術中心;國網甘肅省電力公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 何會俠

1.一種考慮分時段的非線性光伏出力預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)通過工程實踐中一天內早中晚的太陽輻射強度的經驗，獲取太陽輻射強度時間序列的先驗信息，包括分段點數量m，m＝0,…,M、預估分段點位置初值t_m、分段點在該位置附近的擺動時間Δt_m以及分段點在該位置的可能性大小ρ_m；

2)對步驟1)獲得的太陽輻射強度時間序列的先驗信息進行先驗概率轉化，定義變量X＝{X_m；m＝0,…,M}表示分段點位置，Y為太陽輻射強度時間序列，長度為n的太陽輻射強度時間序列表示為Y_t＝{Y_t,t＝1,…,n}，分得的第m段太陽輻射強度時間序列記為Y^m＝{Y_t；t＝X_m-1+1,…,X_m}；采用最大似然函數法MLE估計分布參數，整個太陽輻射強度時間序列的似然函數記作h(Y|X,ω)＝{h(Y|X；ω)}:

f(ω)為分布參數ω的先驗分布，π(X)為分段點位置X的先驗分布概率；

3)根據步驟2)中的公式推導，得到分段模型：

其中，對數似然函數V(X,Y)＝-lnh(Y|X；ω(X))，第m段太陽輻射強度時間序列的似然函數為V^m(X,Y)，β_i為第i時間的轉換系數；根據步驟1)獲得的太陽輻射強度時間序列的先驗信息，求解上述分段模型，能夠估計整個太陽輻射強度序列的分段點位置X；

具體公式推導過程如下：

3.1)認為對每段太陽輻射強度時間序列的分布參數ω沒有任何先驗信息，所以認為f(ω)滿足均勻分布，即f(ω)為常數；對步驟2)公式取負對數得

其中，V(X,Y)＝-lnh(Y|X；ω(X))

3.2)先驗分布概率表示為以下形式：

其中，P_i¹是在時間i處存在分段點的概率，P_i⁰是在時間i處不存在分段點的概率，P_i¹+P_i⁰＝1；

對上式取對數得到

對于優化問題而言，常數的加減對參數的優化結果沒有影響，因此忽略右邊第二項常數項，定義

則

根據β_i特性，定義時間i處轉換系數β_i如下：

3.3)太陽輻射強度具有某種分布特性，根據實際工程需要，選定太陽輻射強度的分布函數，推導V(X,Y)的步驟如下：

3.3.1)選定需要的分布函數并得到其似然函數，將其寫成分段形式；

3.3.2)對每一段太陽輻射強度時間序列對應的似然函數取負對數，然后把每段輻射強度時間序列對應的結果進行求和，得到原始的V(X,Y)；

3.3.3)將所選分布的最大似然參數估計方程代入步驟3.3.2)得到的原始的V(X,Y)中，對其進行化簡，得到最終的結果；

4)根據步驟3)得到分段點位置X，處于分段點間的每一段平穩序列分別符合非線性SIAVAR模型的假設條件，使用非線性SIAVAR模型進行模擬；將一個長度為n的時間太陽輻射強度時間序列表示為Y_t＝{Y_t,t＝1,…,n}，非線性SIAVAR模型如下：

其中p為模型的階數,a_j是第j階的系數，g_j是每一階的非線性函數；采用全局樣條逼近方法對非線性非參函數進行估計；由于非線性SIAVAR模型不具有唯一性，對a_j進行重新參數化；采用Backfitting回溯法進行半參數估計，得到a_j和g_j；

將太陽輻射強度時間序列Y按照分段點分成M段，即完成每一段太陽輻射強度時間序列Y^m的非線性SIAVAR模型的擬合；

5)根據步驟4)擬合得到的每一段太陽輻射強度序列Y^m，假設在光伏系統中使用了最大功率跟蹤技術，根據光伏發電出力特性，單位面積光伏陣列輸出功率為

P^m＝ηSY^m

其中，η是轉換效率，S是陣列面積；

即可得到光伏出力預測時間序列P_t。