[發明專利]基于變分模態分解的風力發電功率預測方法及設備

在審

• 申請號: 202010400374.8
• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111563631A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 李永霞;衣蘭曉;尹貽堂;薛欣科;朱文;徐明磊;武繼軍;溫飛;趙凱;耿一丁
• 申請（專利權）人: 山東科華電力技術有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/04;G06F119/06
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 李修杰

1.一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，包括以下步驟：

S1，建立變分約束模型；

S2，尋找變分模型的最優解；

S3，對風力發電功率的歷史數據進行分解，得到穩定的子模態樣本集；

S4，模態子模態樣本集對變分約束模型進行驗證，并優化變分約束模型；

S5，對風力發電功率的實時數據進行分解，將得到模態子序列輸入優化后變分約束模型進行風力發電功率預測。

2.根據權利要求1所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，所述步驟S1具體為：

將固有模態分量IMF定義為一個調幅-調頻信號，用u_k(t)表示，公式如下:

u_k(t)＝A_k(t)cos(φ_k(t)) (1)

式中，模態u_k(t)表示瞬時振幅為A_k(t)和瞬時頻率為φ_k(t)的單諧波信號；

設原始信號為f，經過分解得到K個IMF分量，記為u_k(t)，其中k＝1,2,..,K，則受約束的變分模型為：

式中，f為待分析信號，u_k為模態函數，ω_k為每階模態的中心頻率。其中{u_k}＝{u₁,u₂,...,u_k}，{ω_k}＝{ω₁,ω₂,...,ω_k}；δ(t)為狄拉克函數,表示第k個模態在第t時刻的中心頻率。

3.根據權利要求2所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，所述步驟S2具體為：

引入二次懲罰因子α和拉格朗日乘子λ(t)，將受約束的變分問題轉換為非約束的變分問題，擴展的拉格朗日表達式為：

式中，α用于確保信號的重構精度，λ(t)使約束條件更具嚴格性；

采用乘法算子交替方向法進行求解，交替更新各分量和中心頻率，求得的最優解。

4.根據權利要求3所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，所述采用乘法算子交替方向法進行求解，交替更新各分量和中心頻率，具體為：

表述為：

利用Parseval傅里葉等距變換，將轉換至頻域，得到各模態的頻域更新；

將中心頻率的取值也轉換至頻域，得到中心頻率的更新方法.頻域內模態函數、中心頻率和λ的更新表達式為：

對于判別精度ε0，如果上述更新滿足判定表達式，則終止迭代.判定表達式為：

將分析信號f自適應地分解為K個窄帶的模態分量u_k(k∈1,2,..,K)。

5.根據權利要求4所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，所述求得的最優解具體為：

初始化參數和n；

根據式(6)-(7)更新和

判斷u_k是否滿足收斂條件式(8)，重復以上步驟更新參數直到滿足停止條件。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，所述風力發電功率的歷史數據至少包括時間和發電功率。

7.根據權利要求1-5任意一項所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法，其特征是，所述子模態樣本集包括6個穩定的模態子序列。

8.一種基于變分模態分解的風力發電功率預測設備，其特征是，包括存儲器以及處理器，所述存儲器內存儲有可執行代碼，所述可執行代碼能夠被所述處理器執行，以實現如權利要求1至7任意一項所述的一種基于變分模態分解的風力發電功率預測方法。