[發(fā)明專利]基于非參數(shù)核密度估計(jì)的太陽能集熱器出力概率建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811037345.9
• 申請(qǐng)日: 2018-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN109325273B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田喆;蘭博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗英

本發(fā)明公開了基于非參數(shù)核密度估計(jì)的太陽能集熱器出力概率建模方法，所述方法包括以下步驟：步驟1：獲取歷史實(shí)測(cè)逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)并按不同年份數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；步驟2：通過太陽能集熱器出力非參數(shù)核密度估計(jì)模型，求解單位面積集熱器出力值和帶寬值；步驟3：修正非參數(shù)核密度估計(jì)模型。本發(fā)明能精確的反映集熱器在不同時(shí)間尺度下出力的隨機(jī)特性和變化規(guī)律，可在前期缺乏歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的條件下，用于光熱系統(tǒng)的規(guī)劃和可靠性研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光熱系統(tǒng)建模技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太陽能集熱器出力概率建模方法。

背景技術(shù)

在能源問題日益突出的今天，太陽能作為一種清潔且來源廣泛的可再生能源受到人們的廣泛關(guān)注。太陽能集熱器能夠?qū)⑻柲苡行У剞D(zhuǎn)化為熱能，但其制熱量受到室外溫度、太陽輻射等因素影響，導(dǎo)致其出力具有隨機(jī)性、間歇性和周期性，而目前對(duì)太陽能集熱器出力研究集中在對(duì)其機(jī)理模型性能分析，并未考慮由于實(shí)際天氣條件的隨機(jī)性和不同集熱器模型的差異性導(dǎo)致實(shí)際集熱器出力的不確定性，因此無法準(zhǔn)確評(píng)估太陽能集熱器出力大小。而在工程設(shè)計(jì)中，集熱器選型需要滿足實(shí)際負(fù)荷需求，研究分析集熱器出力的概率特性以及具有普遍意義的集熱器出力概率特性建模方法是計(jì)算集熱器有效出力大小的前提，因而具有重要的理論和工程價(jià)值。

據(jù)檢索，目前采用非參數(shù)核密度估計(jì)概率建模主要應(yīng)用在風(fēng)電功率預(yù)測(cè)領(lǐng)域，如公開號(hào)為CN105354636A的中國專利申請(qǐng)公開了一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)功率波動(dòng)性概率密度建模方法。具體步驟如下：通過小波分解對(duì)風(fēng)功率樣本數(shù)據(jù)的波動(dòng)量進(jìn)行提取，基于波動(dòng)量樣本建立相應(yīng)的非參數(shù)核密度估計(jì)模型，然后針對(duì)模型帶寬選擇問題,構(gòu)造了一種以擬合優(yōu)度檢驗(yàn)為約束條件的約束帶寬優(yōu)化模型，利用約束序優(yōu)化算法對(duì)該優(yōu)化模型進(jìn)行求解。

又如公開號(hào)為CN106548253A的中國專利申請(qǐng)公開了一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的方法，所述方法包括：步驟一，獲取預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)歷史的風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)子區(qū)間，其中，所述風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)包括實(shí)測(cè)風(fēng)速和實(shí)測(cè)風(fēng)電功率；步驟二，統(tǒng)計(jì)每個(gè)子區(qū)間內(nèi)的實(shí)測(cè)風(fēng)電功率，并根據(jù)各個(gè)實(shí)測(cè)風(fēng)速子區(qū)間內(nèi)的風(fēng)電功率分布，分別建立風(fēng)電功率概率密度函數(shù)；步驟三，確定實(shí)測(cè)風(fēng)電功率的置信區(qū)間，刪除置信區(qū)間外的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)所得置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)就是篩選出來的建模數(shù)據(jù)；步驟四，采用S型函數(shù)擬合建模數(shù)據(jù)，建立風(fēng)電功率預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

上述兩種對(duì)風(fēng)電功率進(jìn)行概率建模的方法均存在不足之處，第一種技術(shù)方案在考慮約束帶寬優(yōu)化模型時(shí)僅考慮了擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，并未對(duì)結(jié)果進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)分析后修正，因此不能準(zhǔn)確評(píng)估概率模型與觀測(cè)分布的誤差，缺乏對(duì)誤差的定量分析，導(dǎo)致誤差可能偏大。第二種技術(shù)方案的并未考慮不同時(shí)間尺度下不同地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)概率密度函數(shù)不同，導(dǎo)致最終概率分布結(jié)果也不同，僅考慮了某單一風(fēng)電場(chǎng)預(yù)設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，并且缺乏擬合優(yōu)度檢驗(yàn)和實(shí)際修正，不具有結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供基于非參數(shù)核密度估計(jì)的太陽能集熱器出力概率建模方法。該方法更能精確的反映集熱器在不同時(shí)間尺度下出力的隨機(jī)特性和變化規(guī)律，具有良好的穩(wěn)定性，能達(dá)到更好的適用性和準(zhǔn)確性。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是：

一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的太陽能集熱器出力概率建模方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取歷史實(shí)測(cè)逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)并按不同年份數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；

步驟2：通過式(1)的太陽能集熱器出力非參數(shù)核密度估計(jì)模型，求解單位面積集熱器出力值p和帶寬值h：

式中：h為待求解帶寬值，p_i為p₁～p_n中n個(gè)歷史實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)出力樣本值中的第i個(gè)樣本值，n為在采樣周期內(nèi)的樣本個(gè)數(shù)；