[發明專利]一種基于混合模型的超短期太陽輻射預測方法及其裝置

有效

• 申請號: 201710042017.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106815659B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張雪松;朱想;趙波;周海;崔方
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司電力科學研究院;國家電網公司;國網浙江省電力公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

1.一種基于混合模型的超短期太陽輻射預測方法，其特征在于，包括：

周期性獲取觀測站點的采集的太陽輻射觀測樣本；

依據所述太陽輻射觀測樣本以及太陽輻射-晴空指數關系式得到晴空指數時間序列；

對所述晴空指數時間序列進行小波變換處理，得到變換后的晴空輻射序列；

將所述晴空輻射序列分別輸入預設的線性預測模型、第一支持向量機模型以及神經網絡模型內，得到三個輸出序列；

將三個所述輸出序列進行疊加后輸入第二支持向量機模型；

將所述第二支持向量機模型的輸出結果作為預測的晴空指數時間序列帶入所述太陽輻射-晴空指數關系式內，得到預測的太陽輻射值；

所述對所述晴空指數時間序列進行小波變換處理，得到變換后的晴空輻射序列的過程具體為：

分別依據wavedec函數對所述晴空指數時間序列進行多個尺度的一維小波分解，得到多層小波序列；

分別依據預先設置的各層小波低頻系數以及小波重構函數對各層所述小波序列進行重構，得到重構每層所述小波序列后得到的重構序列；

其中，所述小波重構函數為：

其中，f(n)是所述小波序列；W_f(j,k)為所述小波序列對應的重構序列；ψ_j,k為所述小波序列對應的小波低頻系數；

將各個所述重構序列以及所述晴空指數時間序列分別進行列方向去均值運算，得到各個均值序列其中，各個序列均∈R^m×n；

對各個所述均值序列進行偏最小二乘回歸；

依據標準差關系式對每個所述均值序列的每列求標準差s_j，其中，所述標準差關系式為：

依據上述標準差以及系數關系式，得到各個所述重構序列以及所述晴空指數時間序列對應的偏最小二乘投影系數r_j；

r_j＝|s_j×f_j|，j＝1,2…,n

其中，f_j為偏最小二乘回歸回歸因子；

對r_j進行歸一化處理，得到偏最小二乘投影系數向量R_j；

將各個所述偏最小二乘投影系數向量R_j作為加權系數，對各個所述重構序列以及所述晴空指數時間序列進行加權求和，得到所述晴空輻射序列。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期性獲取觀測站點的采集的太陽輻射觀測樣本的過程具體為：

每隔預設采集周期采集一次觀測點處的太陽輻射觀測數據；

每隔預設統計周期，計算本周期內采集的多個太陽輻射觀測數據的平均值，得到所述太陽輻射觀測樣本；其中，所述預設統計周期為所述預設采集周期的整數倍。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述依據所述太陽輻射觀測樣本以及太陽輻射-晴空指數關系式得到晴空指數時間序列之前還包括：

刪除所述太陽輻射觀測樣本中的錯誤數據；

對刪除錯誤數據后的所述太陽輻射觀測樣本中的數據進行篩選，將所述太陽輻射觀測樣本中處于太陽天頂角預設角度內的數據集合作為有效的太陽輻射觀測樣本。

4.一種基于混合模型的超短期太陽輻射預測裝置，其特征在于，包括：

樣本采集模塊，用于周期性獲取觀測站點的采集的太陽輻射觀測樣本；

晴空轉換模塊，用于依據所述太陽輻射觀測樣本以及太陽輻射-晴空指數關系式得到晴空指數時間序列；

小波變換模塊，用于對所述晴空指數時間序列進行小波變換處理，得到變換后的晴空輻射序列；

混合模型處理模塊，用于將所述晴空輻射序列分別輸入預設的線性預測模型、第一支持向量機模型以及神經網絡模型內，得到三個輸出序列；

加權模型處理模塊，用于將三個所述輸出序列進行疊加后輸入第二支持向量機模型；將所述第二支持向量機模型的輸出結果發送至晴空逆轉換模塊；

所述晴空逆轉換模塊，用于將所述第二支持向量機模型的輸出結果作為預測的晴空指數時間序列帶入所述太陽輻射-晴空指數關系式內，得到預測的太陽輻射值；

所述小波變換模塊具體包括：

小波分解單元，用于分別依據wavedec函數對所述晴空指數時間序列進行多個尺度的一維小波分解，得到多層小波序列；

重構單元，用于分別依據預先設置的各層小波低頻系數以及小波重構函數對各層所述小波序列進行重構，得到重構每層所述小波序列后得到的重構序列；其中，所述小波重構函數為：

其中，f(n)是所述小波序列；W_f(j,k)為所述小波序列對應的重構序列；ψ_j,k為所述小波序列對應的小波低頻系數；

偏最小二乘投影系數處理單元，用于將各個所述重構序列以及所述晴空指數時間序列分別進行列方向去均值運算，得到各個均值序列其中，各個序列均∈R^m×n；對各個所述均值序列進行偏最小二乘回歸；依據標準差關系式對每個所述均值序列的每列求標準差s_j，其中，所述標準差關系式為：

依據上述標準差以及系數關系式，得到各個所述重構序列以及所述晴空指數時間序列對應的偏最小二乘投影系數r_j；

r_j＝|s_j×f_j|，j＝1,2…,n

其中，f_j為偏最小二乘回歸回歸因子；對r_j進行歸一化處理，得到偏最小二乘投影系數向量R_j；將各個所述偏最小二乘投影系數向量R_j作為加權系數，對各個所述重構序列以及所述晴空指數時間序列進行加權求和，得到所述晴空輻射序列。