[發明專利]基于支持向量機的光伏發電短期輸出功率綜合預測方法

在審

• 申請號: 201710727129.6
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107545327A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 盧天琪;李健;楊曉崢;王春生;楊繼業;陳寶琪;王紅;蔣理;南哲;鄧鑫陽;韓震燾;李美君;劉松楠;赫鑫;吉英華;李華;李冬雪;劉然;鄢闖;馬強;肖模君;高勛;利相霖;潘霄;谷崢;劉濤;陳友慧;劉明岳;盧國寧;于大勇;邵廣偉;劉剛;劉金慧
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院;國家電網公司;遼寧電力建設監理有限公司;沈陽電力勘測設計院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 遼寧沈陽國興知識產權代理有限公司21100
• 代理人: 何學軍

技術領域

本發明屬于光伏發電系統功率預測技術領域，尤其涉及一種基于支持向量機的光伏發電短期輸出功率綜合預測方法，涉及光伏發電功率的數學模型計算、支持向量機預測模型建模以及綜合預測方法分配系數確定。

背景技術

近年來，傳統能源的日益枯竭和使用傳統能源造成的巨大污染使得提高能源利用效率、加強可再生能源的利用，成為解決能源需求增長與能源緊缺、能源利用與環境保護之間矛盾的必然選擇。作為能源最清潔、最高效的利用方式之一，光伏發電技術逐漸得到推廣和應用。光伏發電不僅以光伏發電電站的形式存在，更以分布式發電的形式進入社區、企業等近用戶側，實現光伏發電的就地消納，提高能源利用效率。

隨著光伏發電的推廣，光伏發電功率的隨機性對電網和用戶造成了一定的影響，光伏發電輸出功率預測技術是減小該影響的重要措施。目前常用的預測方法有直接預測法和間接預測法，而直接預測法的不足是計算模型較為固定，難以滿足環境復雜且處于動態變化中的預測需求，間接預測法的不足是對歷史數據庫要求高，且預測過程脫離實際計算模型，可能出現誤差較大的預測點。而大多數預測方法選擇的是直接預測法和間接預測法中的一種，沒有將兩種方法統一起來，發揮各自的優勢。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的不足之處，提供了一種基于支持向量機的光伏發電短期輸出功率綜合預測方法，是在直接預測法即光伏發電數學計算模型預測與間接預測法即基于最小二乘向量機的預測模型的基礎上，通過分配系數的確定，形成綜合預測算法，使光伏發電輸出率的整體預測效果得到顯著的提高。

為解決上述技術問題本發明是采取以下技術方案實現的：

基于支持向量機的光伏發電短期輸出功率綜合預測方法，包括以下步驟：

步驟1：考慮太陽能輻射強度、環境溫度與風速對光伏發電輸出電流的影響，基于數學計算模型預測光伏發電短期輸出功率；

步驟2：分析光伏發點輸出歷史數據庫，基于支持向量機預測光伏發電短期輸出功率；

步驟3：基于整體方均根誤差最小原則建立光伏發電短期輸出功率綜合預測模型，預測光伏發電短期輸出功率。

所述步驟1的具體步驟包括：

(1)接收天氣預報系統預測的太陽能輻射強度、環境溫度與風速；

(2)根據太陽能輻射強度，環境溫度和風速計算出光伏發電裝置工作溫度；

T_C＝3.12+0.25G+0.899T-1.3W_s+273；

式中，G表示是太陽能輻射強度，W_s表示風速，T表示環境溫度；

(3)根據光伏發電裝置工作溫度計算出光伏發電數學計算模型中的飽和電流：

式中，I_RS是光伏發電單元在一定光強和溫度下的反向飽和電流；E_G是半導體禁帶寬度；Tc表示電池的工作溫度，TR表示民池的參考溫度，e為自然指數，q表示電子電荷1.60×10^-19C，K為波茲曼常數1.38×10^-23J/K，A表示理想系數1.92；

(4)根太陽能輻射強度、電池工作溫度，計算出光伏發電單元的光生電流；

I_PH＝[I_SC+K₁(T_C-T_R)]G；

式中，I_PH表示光生電流，I_SC表示光伏電池短路電流，G便是太陽能輻射強度，T_c表示電池的工作溫度，T_R表示電池的參考溫度25℃，K₁為短路電流的溫度系數；

(5)根據飽和電流和光生電流計算出光伏發電單元輸出電流；

式中，I表示光伏發電單元輸出電流，V表示參考電壓，T_C表示電池的工作溫度，A為二級管理想因子；a和n是雪崩擊穿特征常熟；V_BR是雪崩擊穿特征電壓；k為波爾茲曼常數，k＝1.38×10^-23J/K；R_S和R_SH是太陽能電池元的內部電阻；q為電子電荷量，q＝1.6×10^-19C；

(6)根據光伏發電輸出電流，結合光伏發電輸出側的電壓參考值，預測目標時刻的光伏發電的輸出功率；

所述步驟2的具體步驟包括：