[發明專利]一種可適用不同天氣狀況的船舶光伏輸出功率預測方法

有效

• 申請號: 202010780663.5
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN111932008B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 廖衛強;俞萬能
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/18;G06K9/62;G06N7/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種可適用不同天氣狀況的船舶光伏輸出功率預測方法。首先，通過對光伏發電系統歷史發電量數據和氣象數據相關性分析，選取出主要特征量；其次，提出一種點對點的相似樣本點的選擇方法，通過計算待預測點與各個歷史數據點的歐式距離，按歐式距離選取相似樣本點；最后借鑒模糊數學中瑪達尼推理削項法的思想，求解待預測點與各相似樣本點的適配度，同時利用熵權法求解各個相似樣本點的客觀權重，得到待預測點與相似樣本點的總適配度，并用該適配度削項相似樣本點的輸出功率，得到待預測點的輸出功率。本發明方法可以適用各種天氣情況，無需對不同天氣，不同季節進行分類，對天氣突變適應性強，預測準確率較高且實時性較強。

技術領域

本發明涉及一種可適用不同天氣狀況的船舶光伏輸出功率預測方法。

背景技術

目前，利用太陽能發電技術是解決船舶節能減排及減噪的有效途徑，可以有效降低柴電船舶電力推進系統的污染及噪聲問題。然而太陽能發電具有強隨機性和間歇性的特點，當加入到船舶配電網時其沖擊性將直接影響到整個船舶電力系統的暫態和穩態運行特性，會給整個電網帶來如可靠性、穩定性及電能質量惡化等問題。加之船舶又是個實時移動體，海洋環境相比陸上更加嚴峻，使得這個問題更加的明顯。以上這些問題都制約著太陽能在船舶上使用。如果能準確地預測光伏系統的輸出功率，對提高光伏發電利用、減少光伏發電的隨機性問題對電力系統的影響、提高電力系統的優化調度和安全穩定運行均具有重要意義。目前對適用于船舶航行環境的光伏發電的隨機性以及光伏陣列發電預測技術的研究較少，是光伏發電大規模應用的難點之一。

光伏發電按照預測方式的不同，可分為直接預測和間接預測。直接預測方式是把光伏電站發電功率和相關氣象因素的歷史數據以及天氣預報信息作為模型的輸入，而輸出直接作為光伏輸出功率的預測值。間接預測方式主要分為兩步：影響因子預測和光伏電站功率特性建模。首先對影響光伏發電功率的各個因子進行預測(如福照度、溫度等)，其次建立光伏電站功率特性模型，將所得到的各影響因子的預測值作為光伏電站功率特性模型的輸入進行計算，從而得到光伏電站輸出功率值。

僅從系統功率調度優化角度看，間接預測需要分成兩步，實時性效果不如直接預測。此外間接性預測方法準確性受影響因子預測準確性和所構建的功率特性模型準確性兩重影響，可靠性效果也不如直接預測。

直接預測受多元氣象因素影響，其預測精度與天氣狀態密切相關。而天氣情況具有強隨機性，不同季節、不同天氣情況，光伏電站輸出功率具有較大的差別，目前直接預測方法主要做法是針對不同的季節、不同的天氣類型分別建立預測子模型。按子模型預測的方法能一定程度地提高不同季節、不同天氣類型預測的準確率，但存在如何對天氣類型進行科學劃分、數據是否完整、分類的工作量龐大等問題。

綜上所述，采用單一的預測模型很難適應各種復雜的天氣條件，特別是海洋氣候更加復雜多變，如何構建可適用不同海洋環境的光伏輸出功率預測技術是船舶微網能量協調控制需要解決的關鍵問題。

發明內容

本發明的目的在于針對船舶光伏發電系統短期功率輸出問題，根據船舶航行環境多變的情況，提供一種可適用不同天氣狀況的船舶光伏輸出功率預測方法，該方法可以適用各種天氣情況，無需對不同天氣，不同季節進行分類，且預測準確率較高、實時性較強。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種可適用不同天氣狀況的船舶光伏輸出功率預測方法，包括如下步驟：

步驟S1、對光伏發電系統歷史發電量數據和氣象數據進行相關性分析，選取出主要特征量；

步驟S2、提出一種點對點的相似樣本點的選擇方法，基于步驟S1選取的主要特征量，通過計算待預測點與各個歷史數據點的歐式距離，按歐式距離選取相似樣本點；