[發(fā)明專利]一種短期風(fēng)速預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110506041.8
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113312836A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭亞鋒;高宇峰;但偉;屠學(xué)偉;王春雨;魏振華;桑士杰
• 申請（專利權(quán)）人: 國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q50/06;G01W1/10;G06F113/06
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新;史光偉

本發(fā)明公開了一種短期風(fēng)速預(yù)測方法，包括以下步驟：利用K?medoids聚類算法對風(fēng)電機組進行場景聚類，獲得多個等效風(fēng)機；構(gòu)建LSTM模型，通過LSTM模型對多個等效風(fēng)機進行訓(xùn)練，獲得風(fēng)速的初步預(yù)測值；利用混合Copula函數(shù)建立多個等效風(fēng)機間的函數(shù)關(guān)系，利用遺傳算法求解混合Copula函數(shù)中的參數(shù)；通過多個等效風(fēng)機的風(fēng)速邊緣分布值和混合Copula函數(shù)，求出風(fēng)速的殘差值；通過風(fēng)速的初步預(yù)測值和殘差值，得到風(fēng)速的精確預(yù)測值；利用K?medoids聚類算法將風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)機分類，獲得等效風(fēng)機，降低了風(fēng)速的隨機性，對等效風(fēng)機利用混合Copula函數(shù)進行建模，之后與長短期網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提高了風(fēng)速預(yù)測的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)電場發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種短期風(fēng)速預(yù)測方法。

背景技術(shù)

風(fēng)能資源儲量非常龐大，且不會對環(huán)境造成任何污染，所以風(fēng)力發(fā)電受到大力推崇。準確的風(fēng)速預(yù)測對電力系統(tǒng)的調(diào)度和規(guī)劃十分重要，是風(fēng)力發(fā)電中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)的風(fēng)速預(yù)測大多是采用一臺代表性風(fēng)電機數(shù)據(jù)對整個風(fēng)電場進行預(yù)測的，目前多采用與機器學(xué)習(xí)相結(jié)合的方法。由于風(fēng)機位置以及尾流的影響，風(fēng)電場中的每臺風(fēng)電機組的運行數(shù)據(jù)差別較大，僅由一臺風(fēng)電機組數(shù)據(jù)進行預(yù)測，其準確性不高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種短期風(fēng)速預(yù)測方法，能夠得到較為精準的風(fēng)速預(yù)測值。

一種短期風(fēng)速預(yù)測方法，包括以下步驟：

利用K-medoids聚類算法對風(fēng)電機組進行場景聚類，獲得多個等效風(fēng)機；

構(gòu)建LSTM模型，通過LSTM模型對多個等效風(fēng)機進行訓(xùn)練，獲得風(fēng)速的初步預(yù)測值；

利用混合Copula函數(shù)建立多個等效風(fēng)機間的函數(shù)關(guān)系，利用遺傳算法求解混合Copula函數(shù)中的參數(shù)；

通過多個等效風(fēng)機的風(fēng)速邊緣分布值和混合Copula函數(shù)，求出風(fēng)速的殘差值；

通過風(fēng)速的初步預(yù)測值和殘差值，得到風(fēng)速的精確預(yù)測值。

進一步的，利用K-medoids聚類算法對風(fēng)電機組進行場景聚類，獲得多個等效風(fēng)機，具體如下：

從風(fēng)電場獲取各風(fēng)電機組風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)；

從氣象站獲取地區(qū)的風(fēng)速、功率、發(fā)電機轉(zhuǎn)速和葉片角度歷史數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行分析和處理，確定模型輸入和輸出變量；

采用K-medoids聚類對風(fēng)電機組進行場景聚類，將風(fēng)電機組的風(fēng)速、功率分別作為橫、縱坐標值，并構(gòu)建直角坐標系，建立準則函數(shù)Fs，具體如下：

式中，j表示每個類中風(fēng)機變量的編號，n表示每個類中風(fēng)機變量的總數(shù)，x_i、y_i為中心點坐標，x_j、y_j為類中除中心點外的坐標；

求解準則函數(shù)Fs，確定k個風(fēng)電機組聚類；

將每類風(fēng)電機組確定為等效風(fēng)機。

進一步的，求解準則函數(shù)Fs，確定k個風(fēng)電機組聚類，具體如下：

S11、隨機的在n個樣本中選取k個點作為中心點medoids；

S12、按照與中心最近的原則，將剩余的點分配到當前最佳的簇內(nèi)；

S13、對于每個類中除medoids外的所有其他點，按順序計算當其為medoids時，準則函數(shù)Fs的值，遍歷所有可能，選取準則函數(shù)Fs最小時對應(yīng)的點作為新的medoids；

S14、重復(fù)S12和S13，直到所有的medoids不在發(fā)生變化為止；