[發(fā)明專利]一種基于衛(wèi)星云圖的超短期分布式光伏功率預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110065167.6
• 申請(qǐng)日: 2021-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112766568B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王玨;劉曉艷;操海洲;姚鐵錘;王曉光;王彥棡;遲學(xué)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京億騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

1.一種基于衛(wèi)星云圖的超短期分布式光伏功率預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

以歷史P個(gè)連續(xù)時(shí)刻的SWR矩陣SWR_{(T-D-P+1)～(T-D)}為輸入，采用Res-UNet模型輸出D+Q個(gè)時(shí)刻的SWR矩陣SWR_T-D+1～T+Q；其中，T為指定時(shí)刻，D為延時(shí)時(shí)刻，P為歷史時(shí)刻，Q為未來(lái)時(shí)刻；

由矩陣SWR_T-D+1～T+Q，得到SWR_T-D+1～T+Q＝SWR_T-D+1～T||SWR_T+1～T+Q，其中，||表示拼接符，SWR_T+1～T+Q為對(duì)應(yīng)的未來(lái)Q個(gè)時(shí)刻的SWR矩陣；通過(guò)對(duì)SWR_T+1～T+Q中Q個(gè)時(shí)刻的SWR矩陣進(jìn)行雙線性插值，得到站點(diǎn)s未來(lái)Q個(gè)時(shí)刻的輻照度所述SWR矩陣是分布于空間60N-60S,80E-160W,分辨率為0.05°x0.05°的輻照度網(wǎng)格，是逐10分鐘序列數(shù)據(jù)；

以Res-UNet模型預(yù)測(cè)的為輸入，基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)分布式站點(diǎn)s未來(lái)Q個(gè)時(shí)刻功率進(jìn)行預(yù)測(cè)；

在基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)分布式站點(diǎn)未來(lái)Q個(gè)時(shí)刻功率進(jìn)行預(yù)測(cè)步驟中，通過(guò)日期編碼和時(shí)間編碼學(xué)習(xí)光伏發(fā)電周期性，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)；

一天和一年的秒數(shù)分別設(shè)置為：

day＝24*60*60 (2)

year＝365.2425*day (3)

將某一時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳設(shè)置為timestamp，通過(guò)正弦函數(shù)和余弦函數(shù)表達(dá)循環(huán)周期性，則有：

該時(shí)刻t對(duì)應(yīng)的日期編碼即為時(shí)間編碼為

所述以歷史P個(gè)連續(xù)時(shí)刻的SWR矩陣SWR_{(T-D-P+1)～(T-D)}為輸入，采用Res-UNet模型輸出D+Q個(gè)時(shí)刻的SWR矩陣SWR_T-D+1～T+Q步驟；包括：

先根據(jù)經(jīng)緯度，從SWR矩陣中，選取覆蓋121個(gè)分布式電站的區(qū)域，即[222,222]大小的矩陣，然后放大到[256,256]大小，然后根據(jù)batch size整合8個(gè)SWR矩陣，按批次輸入到Res-UNet網(wǎng)絡(luò)的encoder中進(jìn)行卷積計(jì)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述Res-UNet模型采用U-Net的編碼器-解碼器的結(jié)構(gòu)，以及引入殘差塊結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述編碼器部分由多個(gè)卷積-下采樣-殘差塊結(jié)構(gòu)的特征提取塊堆疊而成，輸入為歷史P個(gè)時(shí)刻的SWR序列；每個(gè)特征提取塊接受一個(gè)輸入，應(yīng)用兩個(gè)3×3的卷積層，一個(gè)2×2的最大池化層以及3個(gè)殘差塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述解碼器部分包含多個(gè)特征重建塊，每個(gè)塊將輸入傳遞到由一個(gè)2×2的上采樣層和3×3卷積層組成的上卷積模塊，兩個(gè)3×3的卷積層以及3個(gè)殘差塊；每次輸入也被相應(yīng)特征提取塊的特征矩陣所附加即橫跳連接；所述特征重建塊的數(shù)量與特征提取塊的數(shù)量相同；生成的映射通過(guò)另一個(gè)3×3的卷積層，輸出特征矩陣的數(shù)量等于所需的預(yù)測(cè)目標(biāo)的數(shù)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用雙線性插值的方法可以估算得到地面站點(diǎn)s在t時(shí)刻的輻照度雙線性插值的公式如下：

其中，四個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的經(jīng)緯度和輻照度分別為地面站點(diǎn)經(jīng)緯度為(lng_s,lat_s)，根據(jù)分布式站點(diǎn)周?chē)W(wǎng)格點(diǎn)上的輻照度得到該站點(diǎn)s在t時(shí)刻輻照度的估算值通過(guò)對(duì)SWR_T+1～T+Q中Q個(gè)時(shí)刻的SWR矩陣進(jìn)行雙線性插值，則可得到站點(diǎn)s未來(lái)Q個(gè)時(shí)刻的輻照度