[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)CNN-LSTM的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211480384.2
• 申請(qǐng)日: 2022-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115759435A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙志強(qiáng);張濤;付鈺惠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧東科電力有限公司
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/00;G06N3/08;G06F30/27;G06N3/0442;G06N3/0464;G06F119/06
• 代理公司: 沈陽(yáng)杰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 王洋

一種基于改進(jìn)CNN?LSTM的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法，其步驟為：1)從特征分析的角度對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和降維處理；2)在分析各氣象成分與輸出功率的相關(guān)關(guān)系后進(jìn)行特征選擇,剔除冗余成分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)降維；3)在保留光伏發(fā)電功率重要影響成分的基礎(chǔ)上,通過(guò)特征轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)再次降維；4)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和功率數(shù)據(jù)組成二維時(shí)間序列數(shù)據(jù)，考慮到長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)和二維數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)，將兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型組合應(yīng)用到光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)中。本發(fā)明通過(guò)上述方法，在光伏發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)時(shí)提高光伏出力的預(yù)見(jiàn)性，幫助電網(wǎng)更好的調(diào)度安排和制定電價(jià)，提高光伏發(fā)電消納能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)輻射測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于改進(jìn)CNN-LSTM的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

石油、煤炭等化石燃料被大量使用并逐漸走向枯竭，目前世界各國(guó)既要應(yīng)對(duì)能源缺乏，又要應(yīng)對(duì)環(huán)境惡化。發(fā)展可再生新能源已經(jīng)成為各國(guó)的首要選擇，太陽(yáng)能作為可再生新能源的一種，不受地域限制的輻照在地球表面，具有可再生能力強(qiáng)、清潔環(huán)保、資源豐富、開(kāi)發(fā)利用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，對(duì)光伏發(fā)電進(jìn)行功率預(yù)測(cè)能提高光伏發(fā)電的預(yù)見(jiàn)性，幫助電網(wǎng)更好地運(yùn)行和調(diào)度以及制定合理的電價(jià)，推進(jìn)光伏發(fā)電的進(jìn)一步蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)器學(xué)習(xí)算法和優(yōu)化模型應(yīng)用于光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)精度和模型穩(wěn)定性都有比較好的表現(xiàn)。高質(zhì)量的數(shù)據(jù)樣本與穩(wěn)定的預(yù)測(cè)模型結(jié)合，能進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)精度，光伏發(fā)電出力情況受天氣和其他隨機(jī)因素影響比較大，數(shù)據(jù)采集也受設(shè)備的限制含有大量噪聲和缺測(cè)、誤測(cè)信息。低質(zhì)量的數(shù)據(jù)樣本輸入到預(yù)測(cè)模型中會(huì)增加模型訓(xùn)練的難度進(jìn)而影響預(yù)測(cè)效果。目前，基于統(tǒng)計(jì)分析構(gòu)建輸入輸出模型比較常見(jiàn)，而且輸入的數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響預(yù)測(cè)精度，因此本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)CNN-LSTM的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法，旨在提高光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)的精度，在光伏發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)時(shí)提高光伏出力的預(yù)見(jiàn)性，幫助電網(wǎng)更好的調(diào)度安排和制定電價(jià)，提高光伏發(fā)電消納能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于改進(jìn)CNN-LSTM的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于改進(jìn)CNN-LSTM的光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

1)從特征分析的角度對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和降維處理。

光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率由其系統(tǒng)構(gòu)成和組件轉(zhuǎn)換效率決定，受氣象因素影響,其中,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度以及溫度的影響很大。溫度影響光伏陣列的組件溫度,從而影響設(shè)備效率和逆變器的輸出功率。N_e1＝E_qAηη_Tη_iη_nη₁×10^-3，其中，Ne1為理論輸出功率，單位kW；Eq為太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，單位W/m2；A為組件安裝面積，單位m2；η_T為組件轉(zhuǎn)換效率溫度修正系數(shù)；η_i為組件安裝方位角、傾角修正系數(shù)；η_n為逆變器效率系數(shù)；η₁為線路損失修正系數(shù)；ES為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的陽(yáng)光強(qiáng)度，ES＝1000W/m2,PAZ為光伏系統(tǒng)的安裝容量，單位kW。

數(shù)據(jù)預(yù)處理具體步驟:(1)檢查數(shù)據(jù)連續(xù)性并標(biāo)記缺點(diǎn)數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)，將時(shí)間轉(zhuǎn)換成時(shí)間戳格式，逐次計(jì)算相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間戳的差值，對(duì)缺測(cè)和重復(fù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；(2)根據(jù)最大功率值檢驗(yàn)異常數(shù)據(jù)。通過(guò)箱線圖確定數(shù)據(jù)的上下限，對(duì)異常的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記和刪除；(3)對(duì)連續(xù)缺測(cè)的功率數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除操作。(4)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，消除不同因素間量綱的影響。根據(jù)數(shù)值換算到區(qū)間的不同，可分為以下兩種：一是最小最大值法，二是平均值法。最小最大值法將數(shù)值換算到(0，1)區(qū)間，平均值法將數(shù)值換算到(-1，1)區(qū)間，最小最大值法計(jì)算公式如下：其中，x*為歸一化后的數(shù)值，xmax為最大值，xmin為最小值。平均值法計(jì)算公式如下：其中，x*為歸一化后的數(shù)值，xmean為x的平均值，xvar為x的方差。