[發(fā)明專(zhuān)利]一種采用大氣壓的空間相關(guān)性k近鄰日前風(fēng)速預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010692208.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111915070B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊正瓴;喬健;王迪;侯謹(jǐn)毅;張軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/04
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種采用大氣壓的空間相關(guān)性k近鄰日前風(fēng)速預(yù)測(cè)方法，包含以下步驟：1)讀取本地、周邊地點(diǎn)的風(fēng)向、大氣壓、風(fēng)速當(dāng)前觀測(cè)值，及其歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)；2)根據(jù)指向本地的風(fēng)向，從周邊地點(diǎn)優(yōu)選出本地當(dāng)前的上游地點(diǎn)，并計(jì)算“上游對(duì)本地大氣壓差值”和“上游風(fēng)速”對(duì)“本地風(fēng)速”的優(yōu)化延遲時(shí)間；3)優(yōu)選預(yù)報(bào)模型最小二乘支持向量回歸LSSVR的輸入變量，即輸入到預(yù)報(bào)模型的“上游對(duì)本地大氣壓差值”和“上游風(fēng)速”觀測(cè)值的優(yōu)化點(diǎn)數(shù)；4)采用優(yōu)選的k近鄰，訓(xùn)練本地風(fēng)速的預(yù)報(bào)模型；5)將上游對(duì)本地大氣壓差值、上游風(fēng)速，按照優(yōu)化延遲時(shí)間提前的觀測(cè)值，代入到預(yù)報(bào)模型，得到本地未來(lái)風(fēng)速的預(yù)報(bào)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)電功率預(yù)測(cè)領(lǐng)域。更具體的說(shuō)，是一種利用空間相關(guān)性，特別是利用上游大氣壓進(jìn)行本地短期(日前)風(fēng)速預(yù)測(cè)的k近鄰新方法。

背景技術(shù)

作為一種綠色可再生的低碳能源，風(fēng)電是受到國(guó)際范圍重視的一種新能源。我國(guó)能源消費(fèi)區(qū)基本上都處在季風(fēng)區(qū)。特別是東南沿海區(qū)域，不僅風(fēng)能資源充沛，還是適合利用空間相關(guān)性進(jìn)行風(fēng)能預(yù)測(cè)的區(qū)域。準(zhǔn)確可靠的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)，是提高我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行水平的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。

提高我國(guó)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性可靠性的兩個(gè)基本步驟：一是提高風(fēng)的預(yù)測(cè)效果，二是提高從風(fēng)速到風(fēng)力發(fā)電機(jī)出力(發(fā)出的有功功率)的折算。

目前短期風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的基本方法有兩大類(lèi)：物理方法(以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)NWP為代表)，統(tǒng)計(jì)學(xué)方法(主要使用本地的歷史資料)。當(dāng)前的現(xiàn)狀為，NWP從2012年前后進(jìn)入相對(duì)停滯時(shí)期^[4,5]；依據(jù)本地歷史資料的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法日臻成熟。所以，作為一種獨(dú)特的預(yù)測(cè)方法，空間相關(guān)性近年基本上被國(guó)際范圍列為物理方法、統(tǒng)計(jì)學(xué)方法之后的第三種預(yù)測(cè)方法。空間相關(guān)性預(yù)報(bào)/預(yù)測(cè)的基本原理：首先，根據(jù)本地、周邊地區(qū)的風(fēng)向，確定本地風(fēng)速的上游；并計(jì)算出上游風(fēng)速對(duì)本地風(fēng)速的優(yōu)化延遲時(shí)間。其次，根據(jù)一定數(shù)量的歷史和當(dāng)前觀測(cè)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練出從上游到本地風(fēng)速的預(yù)測(cè)模型。最后，根據(jù)該預(yù)測(cè)模型，利用當(dāng)前上游的最近風(fēng)速等觀測(cè)值，預(yù)測(cè)出本地未來(lái)的風(fēng)速。

實(shí)際上，從使用的數(shù)據(jù)看，風(fēng)速的空間相關(guān)性預(yù)測(cè)有兩大類(lèi)。一類(lèi)是只利用歷史和當(dāng)前天氣觀測(cè)值；另一類(lèi)是利用周邊地區(qū)的天氣未來(lái)預(yù)報(bào)值。第一類(lèi)只利用天氣觀測(cè)值的方法，是一種獨(dú)立于NWP、當(dāng)?shù)貧v史資料的風(fēng)速統(tǒng)計(jì)學(xué)(回歸)預(yù)測(cè)的新方法，具有彌補(bǔ)這兩類(lèi)舊方法“家族性缺陷”的潛力。

在我國(guó)季風(fēng)區(qū)，空間相關(guān)性預(yù)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)提前20小時(shí)以上的未來(lái)風(fēng)速預(yù)測(cè)，可用于短期、超短期的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)。在我國(guó)東部沿海，空間相關(guān)性風(fēng)速預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展方向是網(wǎng)格式的區(qū)域性聯(lián)合預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明用于提高風(fēng)速的日前預(yù)測(cè)效果，基本上是一種獨(dú)立于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)NWP、利用本地天氣資料的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的新方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種采用大氣壓的空間相關(guān)性k近鄰日前風(fēng)速預(yù)測(cè)方法，包含以下步驟：1)讀取本地、周邊地點(diǎn)的風(fēng)向、大氣壓、風(fēng)速當(dāng)前觀測(cè)值，及其歷史觀測(cè)數(shù)據(jù)；2)根據(jù)指向本地的風(fēng)向，從周邊地點(diǎn)優(yōu)選出本地當(dāng)前的上游地點(diǎn)，并計(jì)算“上游對(duì)本地大氣壓差值”和“上游風(fēng)速”對(duì)“本地風(fēng)速”的優(yōu)化延遲時(shí)間；3)優(yōu)選預(yù)報(bào)模型最小二乘支持向量回歸LSSVR的輸入變量，即輸入到預(yù)報(bào)模型的“上游對(duì)本地大氣壓差值”和“上游風(fēng)速”觀測(cè)值的優(yōu)化點(diǎn)數(shù)；4)采用優(yōu)選的k近鄰，訓(xùn)練本地風(fēng)速的預(yù)報(bào)模型；5)將上游對(duì)本地大氣壓差值、上游風(fēng)速，按照優(yōu)化延遲時(shí)間提前的觀測(cè)值，代入到預(yù)報(bào)模型，得到本地未來(lái)風(fēng)速的預(yù)報(bào)值。

步驟1)具體為：讀取本地和周邊的大氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速當(dāng)前觀測(cè)數(shù)據(jù)，及其歷史觀測(cè)資料。