[發(fā)明專利]基于正態(tài)指數(shù)平滑法與核密度估計的組合區(qū)間預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108599147B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊錫運;張艷峰;馬雪;付果
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/18;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明公開了一種基于正態(tài)指數(shù)平滑法與核密度估計的組合區(qū)間預(yù)測方法，所述風(fēng)電功率區(qū)間預(yù)測方法把指數(shù)平滑法引入正態(tài)分布估計中，在估計t+1時刻風(fēng)電功率預(yù)測誤差分布時，舊數(shù)據(jù)的利用權(quán)重隨時間呈指數(shù)衰減，使得計算結(jié)果更為準(zhǔn)確；把“混合”和“滑動”的思想引入核密度估計中，在估計t+1時刻風(fēng)電功率預(yù)測誤差分布時，采用不同帶寬估計t+1時刻之前一段時間的風(fēng)電功率預(yù)測誤差概率密度函數(shù)，再通過加權(quán)組合不同帶寬估計出的概率密度函數(shù)來相互抵消估計誤差；通過熵權(quán)法合理的加權(quán)組合正態(tài)指數(shù)平滑法估計所得預(yù)測區(qū)間和混合滑動核密度估計所得預(yù)測區(qū)間，生成最終的風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間，使得兩種方法在一定程度上形成互補。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電功率技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于正態(tài)指數(shù)平滑法與混合滑動核密度估計組合風(fēng)電功率區(qū)間預(yù)測方法。

背景技術(shù)

隨著常規(guī)能源的有限性以及環(huán)境問題的日益突出，以環(huán)保和可再生為特質(zhì)的新能源越來越得到各國政府的重視。風(fēng)能作為一種綠色的可再生能源已經(jīng)得到世界各國的廣泛應(yīng)用，由于風(fēng)的隨機性、不穩(wěn)定性給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來極大挑戰(zhàn)。準(zhǔn)確有效的風(fēng)電功率預(yù)測有助于電力調(diào)度部門及時調(diào)整調(diào)度計劃，降低風(fēng)電并入電網(wǎng)的風(fēng)險，減少系統(tǒng)的備用容量，降低電力系統(tǒng)的運行成本。

目前風(fēng)電功率預(yù)測從預(yù)測方法上可分為物理方法和統(tǒng)計方法，其中物理方法需要很多風(fēng)機周圍的物理信息，應(yīng)用起來較為復(fù)雜。統(tǒng)計方法只需風(fēng)速和功率時間序列即可進行預(yù)測，較為方便。傳統(tǒng)的大多數(shù)風(fēng)電功率預(yù)測結(jié)果是確定性的點預(yù)測，只會得出一個確切的數(shù)值，對該數(shù)值可能出現(xiàn)的概率和波動范圍都無法得知。對預(yù)測誤差概率分布進行分析從而得出風(fēng)電功率區(qū)間，區(qū)間預(yù)測有助于電力調(diào)度部門在電網(wǎng)規(guī)劃、風(fēng)險分析、可靠性評估等方面更好地利用數(shù)據(jù)信息。

對預(yù)測誤差的概率分布進行估計通常有參數(shù)和非參數(shù)法兩類，常用的參數(shù)法估計有正態(tài)分布、Beta分布等，參數(shù)法估計簡單且直觀，但預(yù)測誤差分布形式及參數(shù)選擇有時不準(zhǔn)確。非參數(shù)法通常不需要對預(yù)測誤差分布進行先驗假設(shè)，其每點的概率是由真實數(shù)據(jù)決定的，核密度估計是一種常見的非參數(shù)估計法，但帶寬參數(shù)的選擇對核密度估計的準(zhǔn)確性有很大影響。

因此希望有一種風(fēng)電功率區(qū)間預(yù)測方法能夠針對傳統(tǒng)參數(shù)法和非參數(shù)核密度估計風(fēng)電功率預(yù)測誤差概率密度函數(shù)的各自不足，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于正態(tài)指數(shù)平滑法與核密度估計組合風(fēng)電功率區(qū)間預(yù)測方法，所述組合區(qū)間預(yù)測方法包括以下步驟：

步驟一：確定風(fēng)電功率預(yù)測誤差，即風(fēng)電功率實際測量值與風(fēng)電功率預(yù)測值之間的偏差；

步驟二：通過正態(tài)指數(shù)平滑法計算t+1時刻的第一風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間，假設(shè)風(fēng)電功率預(yù)測誤差服從正態(tài)分布，通過指數(shù)平滑法推導(dǎo)t+1時刻以前所有時刻預(yù)測誤差的方差，根據(jù)正態(tài)分布理論得到t+1時刻風(fēng)電功率預(yù)測誤差在置信概率1-α對應(yīng)的第一上分位數(shù)和第一下分位數(shù)，t+1時刻的風(fēng)電功率預(yù)測值分別加第一上分位數(shù)和第一下分位數(shù)作為第一風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間的上限和下限；

步驟三：通過混合滑動核密度估計法計算t+1時刻的第二風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間，利用混合滑動核密度估計t+1時刻之前n個時刻的風(fēng)電功率預(yù)測誤差的概率密度函數(shù)，對概率密度函數(shù)通過積分得到風(fēng)電功率預(yù)測誤差累積分布函數(shù)，在置信概率1-α得到對應(yīng)的第二上分位數(shù)和第二下分位數(shù)，t+1時刻的風(fēng)電功率預(yù)測值分別加第二上分位數(shù)和第二下分位數(shù)作為第二風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間的上限和下限；

步驟四：將第一風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間覆蓋概率、第二風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間覆蓋概率和每一時刻的預(yù)測區(qū)間帶寬作為評價指標(biāo)，通過熵權(quán)法確定第一風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間和第二風(fēng)電功率預(yù)測區(qū)間的組合權(quán)重ω₁和ω₂；