[發(fā)明專利]一種考慮分時段的非線性光伏出力預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611063594.6
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106779175B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 西安交通大學(xué);甘肅省電力公司風(fēng)電技術(shù)中心;國網(wǎng)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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 何會俠

一種考慮分時段的非線性光伏出力預(yù)測方法，該方法由建立分段模型和非線性時間序列模型對太陽輻射強度預(yù)測，以及建立光伏發(fā)電功率模型兩部分組成；首先由最大后驗概率推導(dǎo)得分段模型，該分段模型以工程實際經(jīng)驗作為輻射強度先驗信息，同時考慮輻射強度序列本身的分布特性對非平穩(wěn)時間序列進行分段；分段后的每一段序列都是平穩(wěn)序列，解決了非線性SIAVAR單指標(biāo)可加向量自回歸模型要求序列必須平穩(wěn)的假設(shè)；然后，分別對每一段序列應(yīng)用非線性SIAVAR模型進行模擬；非線性模擬對非線性模型中非參函數(shù)全局逼近，并用Backfitting回溯法進行半?yún)?shù)估計，完成輻射強度時間序列擬合；根據(jù)光伏發(fā)電出力與太陽輻射強度之間的關(guān)系，建立光伏出力模型，得到光伏出力預(yù)測時間序列。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種考慮分時段的非線性光伏出力預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機和環(huán)境保護問題的日益突出，并網(wǎng)光伏發(fā)電以其安全性、清潔型、長壽命以及潛在的經(jīng)濟性等優(yōu)勢，得到了快速推廣應(yīng)用。但是，光伏出力的波動性、間歇性以及隨機性會威脅到電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運行。提前對光伏輸出功率進行預(yù)測，并提高預(yù)測精度，可以減少電網(wǎng)調(diào)度的偏差，減輕光伏發(fā)電功率變化的不確定性對電網(wǎng)造成的影響，電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性得到進一步提高。因此，光伏出力預(yù)測對電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行具有重要意義。

近年來，很多學(xué)者對光伏出力預(yù)測方法進行了廣泛研究。從預(yù)測方式上可分為直接預(yù)測和間接預(yù)測。前者直接對光伏電站的輸出功率進行預(yù)測；后者首先對太陽輻射強度進行預(yù)測，然后根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電模型得到輸出功率。直接預(yù)測模型需要從歷史發(fā)電數(shù)據(jù)直接預(yù)測未來的發(fā)電功率，其準(zhǔn)確性取決于預(yù)測算法和歷史數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而間接預(yù)測方式包括太陽輻射強度預(yù)測和光伏發(fā)電系統(tǒng)功率模型兩個過程，每個過程中方法的選擇具有靈活性，克服了直接預(yù)測方式的局限性。由于光伏電站的太陽輻射強度數(shù)據(jù)按一定周期連續(xù)測得，所以時間序列是對光伏出力的一種較為精準(zhǔn)的刻畫。通過預(yù)測太陽輻射強度時間序列，然后根據(jù)光伏發(fā)電功率模型轉(zhuǎn)化為對光伏出力的預(yù)測。目前，這些用以描述時間序列的擬合方法主要包括AR模型、滑動平均(MA)模型、自回歸滑動平均(ARMA)模型等，都假定當(dāng)前值和過去值之間存在線性關(guān)系。然而現(xiàn)實中無論是太陽輻射強度還是光伏發(fā)電往往存在著非線性，使用線性時間序列預(yù)測只是對光伏出力在一定范圍內(nèi)的近似，無法進行更精確的模擬。非線性時間序列模型在一定程度上解決了太陽輻射強度預(yù)測的本質(zhì)非線性問題，主要方法有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機法和小波分析預(yù)測法等方法。但是至今為止，這些非線性方法都需要將天氣、季節(jié)等影響因素作為輸入，用歷史數(shù)據(jù)對算法進行訓(xùn)練，計算復(fù)雜，數(shù)據(jù)量大。而且，時間序列模型的擬合都是建立在平穩(wěn)序列的假設(shè)之上，即一個平穩(wěn)序列的聯(lián)合分布不隨時間的變化而變化，這個假設(shè)對現(xiàn)實中的序列來說是很弱的。盡管有學(xué)者提出了考慮非平穩(wěn)序列的模型，但是基于線性自回歸模型。當(dāng)前關(guān)于非線性非平穩(wěn)時間序列的研究還比較少，并沒有形成一套完整的通用模型體系。

因此有必要提出一種能適用于非線性非平穩(wěn)時間序列的光伏出力預(yù)測方法，對于精確預(yù)測光伏出力、在接入大量新能源的情況下維持電能穩(wěn)定和高質(zhì)量、減少光伏發(fā)電投資成本、建立電力市場等方面具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種考慮分時段的非線性光伏出力預(yù)測方法，該方法既可以改善對太陽輻射強度在一天內(nèi)時間區(qū)段純?nèi)斯し侄尉_度不高的問題，也可以防止完全自動分段可能出現(xiàn)不符合實際的情況，具有較強的通用性和工程實用性。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的如下技術(shù)方案：

一種考慮分時段的非線性光伏出力預(yù)測方法，包括以下步驟：

1)通過工程實踐中一天內(nèi)早中晚的太陽輻射強度的經(jīng)驗，獲取太陽輻射強度時間序列的先驗信息，包括分段點數(shù)量M(m＝0,…,M)、預(yù)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；