[發明專利]一種基于天氣分型的光伏功率預測方法

在審

• 申請號: 202011366059.4
• 申請日: 2020-11-29
• 公開（公告）號: CN113837426A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 李芬;周爾暢;孫改平;毛玲;薛花;楊興武;王育飛
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06K9/62;G06N20/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 孫永申

本發明涉及一種基于天氣分型的光伏功率預測方法，包括：S1：獲取當地歷史數據；S2：針對歷史數據根據數據中的總云量進行分類，總云量低于或等于2成的分為天氣類型1，總云量大于2成的進一步進行分類；S3：針對需要進一步分類的對應部分數據，利用數據中的日照百分率、直射比和修正大氣清晰度指數計算得到天氣類型指數SCF，并按照SCF的大小范圍進一步劃分為天氣類型2、天氣類型3和天氣類型4；S4：4種天氣類型進行輸入因子診斷分析后選用不同的輸入因子；S5：對輸入變量進行主成分分析降維后，使用統計學模型區分天氣類型進行訓練建模，繼而進行光伏出力預測。本發明具有減小光伏功率預測的誤差，精度高，天氣類型的識別效果更好等優點。

技術領域

本發明涉及光伏預測技術領域，尤其是涉及一種基于天氣分型的光伏功率預測方法。

背景技術

我國提出將繼續推進能源結構改革，始終堅持綠色低碳的戰略方向，著力提高清潔能源消費比重，逐步實現對現有主體能源即化石能源的替代。傳統化石燃料的燃燒是溫室氣體的主要來源，利用可再生能源替代傳統化石能源可以有效減少溫室氣體排放。在電力綠色發展的時代大潮下，我國電力行業立足風能、太陽能資源較為豐富的能源資源特點，大力推動可再生能源發展，形成了風電、光伏發電、水電等可再生能源多元化發展的局面。其中，太陽能資源潛力巨大，正受到越來越多的關注。根據相關部門統計，2020年上半年，全國新增光伏發電裝機1278萬千瓦，其中集中式光伏新增裝機708.2萬千瓦，分布式光伏新增裝機443.5萬千瓦。截止6月底，光伏發電累計裝機達到2.16億千瓦，其中集中式光伏1.49億千瓦，分布式光伏6707萬千瓦。2020年上半年，全國光伏發電量1278億千瓦時，同比增長20％；全國光伏利用小時數595小時，同比增長19小時。

目前，國內外學者對光伏發電功率預測的研究較多，而關于天氣分型方法的相關研究較少。從太陽能的周期性和波動性特點以及目前的開發前景來看，合理的天氣分型方法可以進一步細化光伏功率預測模型。有的做法利用機器學習從澳大利亞光伏系統實測數據集中獲取可用的天氣特征，并將這些天氣特征數據用于功率預測。有的做法考慮了太陽光譜效應、入射角和污染因子提出了12種組合預測模型，并區分天氣類型比較了各組合模型的預測精度。有的做法在分析輻照度變化規律基礎上，綜合考慮分類總數、類型代表性和分布均衡性，針對氣象專業天氣類型進行歸納合并，得到4種廣義天氣類型，并給出了光伏發電功率分類預測的基本框架。還有的做法分析了天氣類型對光伏發電出力的影響，基于BP神經網絡，建立了計及天氣類型指數的光伏發電短期出力預測模型。

我們的前期工作表明，利用清晰度指數或修正清晰度指數與總云量交叉劃分天氣類型的方法，可以顯著提高水平面“直散分離”(即從水平面總輻射中分離出散射輻射、直接輻射)的預測精度。

綜上所述，區分天氣類型或考慮氣象環境因素的影響是當前提高光伏功率預測準確性的重要思路。

然而，目前的相關做法仍有以下缺點：

1、現有的天氣分型方法大多選擇單一指標，而氣象狀況較為復雜難以使用單一指標進行描述。

2、現有的天氣分型方法中分類指標的選擇缺乏統一標準。

3、目前已有的天氣分型方法對各天氣類型的描述物理意義不夠明確，不同天氣類型下光伏出力的差異性不夠明顯。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于天氣分型的光伏功率預測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于天氣分型的光伏功率預測方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：獲取當地歷史數據，包括輻射數據和氣象數據，其中輻射數據包括水平面總輻射、散射輻射、直接輻射以及反射輻射等；氣象數據包括總云量、能見度等，對數據進行篩選和質量控制，剔除異常數據，并且根據水平面輻射觀測值和天文地理因子計算出來地外水平面總輻射及修正清晰度指數等；