[發(fā)明專利]一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011225478.6
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN112381279B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙陽;文傳博;曹山秀
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電機(jī)學(xué)院
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06F30/27;G06N3/08;G06F111/04;G06F113/06;G06F119/06
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 孫永申

1.一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：收集風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，并進(jìn)行訓(xùn)練樣本和測試樣本的選取；

步驟2：對采集到的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行VMD變分模態(tài)分解，得到VMD分解風(fēng)電功率序列；

步驟3：將VMD分解風(fēng)電功率序列中的各個(gè)模態(tài)分量輸入至BLS模型中進(jìn)行預(yù)測，得到各個(gè)模態(tài)分量對應(yīng)的BLS模型輸出量；

所述的步驟3中的BLS模型采用高斯核函數(shù)代替增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的激活函數(shù)，所述高斯核函數(shù)，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

所述高斯核函數(shù)對應(yīng)的核矩陣，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

所述BLS模型的輸出，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

Y＝[Z，K(x_i，x_j)]W

式中，r為核參數(shù)，Ω_BLS表示核矩陣，H表示增強(qiáng)層的輸出，Y表示寬度學(xué)習(xí)系統(tǒng)BLS的輸出，W表示輸出層的權(quán)重，Z表示特征層的輸出，x_i和x_j分別為輸入樣本中的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)，h(x_i)和h(x_j)分別為輸入樣本中的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的增強(qiáng)層的輸出，K(x_i，x_j)表示輸入樣本中的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的高斯核函數(shù)，Ω_BLS(i，j)表示輸入樣本中的任意兩個(gè)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的核矩陣；

步驟4：對所有模態(tài)分量對應(yīng)的BLS模型輸出量疊加求和，得到最終的組合模型預(yù)測的風(fēng)電功率結(jié)果，并進(jìn)行誤差計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟2包括以下分步驟：

步驟201：構(gòu)造約束變分模型；

步驟202：對約束變分模型對應(yīng)的約束問題中引入拉格朗日乘子和懲罰因子，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榉羌s束的變分問題；

步驟203：利用交替方向乘子法求解非約束的變分問題對應(yīng)式子中的鞍點(diǎn)，獲得相應(yīng)變量的更新公式；

步驟204：確定更新迭代的停止條件后，對采集到的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行VMD變分模態(tài)分解，得到VMD分解風(fēng)電功率序列。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟201中的約束變分模型，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

式中，δ(t)表示單位脈沖函數(shù)，*表示卷積，表示偏導(dǎo)，u_k(t)表示K個(gè)分量，{w_k}表示K個(gè)BIMF分量的中心頻率，{u_k}表示K個(gè)BIMF分量，f(t)表示風(fēng)電功率的時(shí)間數(shù)據(jù)，表示單邊際譜的指數(shù)信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟202中的非約束的變分問題，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

式中，α表示懲罰因子，λ表示拉格朗日乘子。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟203中的相應(yīng)變量的更新公式，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

式中，上標(biāo)∧表示傅里變換，n為迭代次數(shù)，o表示更新因子。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟204中的更新迭代的停止條件，其對應(yīng)的數(shù)學(xué)描述公式為：

式中，∈表示判別精度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VMD和BLS組合模型的風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟4中的誤差計(jì)算所采用的方法包括平均絕對誤差MAE、均方誤差MSE以及平均絕對百分誤差MAPE。