基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 風(fēng)能是免費(fèi)的，所以人們希望由風(fēng)能產(chǎn)生的電能盡可能的被電網(wǎng)接受。然而，風(fēng)具 有隨機(jī)性和間歇性，它產(chǎn)生的可用電力供應(yīng)量是未知的，當(dāng)允許大量風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)將給電力 系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。風(fēng)電功率預(yù)測(cè)在應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)中扮演著重要角色。電力系統(tǒng)必須具 有強(qiáng)大的調(diào)度能力，以此處理由新增風(fēng)電機(jī)組帶來(lái)的功率波動(dòng)問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)電滲透率 的不斷提高。因此，在新能源發(fā)展白熱化的時(shí)期，短期風(fēng)電預(yù)測(cè)是非常重要的技術(shù)研究，通 過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量進(jìn)行短期的精確預(yù)測(cè)，可以緩解電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰壓力，提高風(fēng)電接納 能力。
[0003] 風(fēng)電功率實(shí)時(shí)多步滾動(dòng)預(yù)報(bào)要求每15分鐘滾動(dòng)上報(bào)未來(lái)15分鐘至4小時(shí)的風(fēng)電 功率預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，可見(jiàn)對(duì)于風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，每天需要進(jìn)行96次預(yù)測(cè)，每次預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)量 為16個(gè)（即1 = 16)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是，提供一種基于數(shù)據(jù)，非直覺(jué)任意給定，具有自學(xué)能力，能夠使風(fēng) 電功率多步滾動(dòng)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，且滿足精度要求，科學(xué)合理，適用性強(qiáng)的基于秩次集對(duì)分析的風(fēng) 電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：.一種基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率 實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，它包括以下步驟：
[0006] (1)數(shù)據(jù)采集及處理
[0007] 采集風(fēng)電場(chǎng)各風(fēng)力機(jī)組每15分鐘間隔的實(shí)際風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，采用兩個(gè)裝機(jī)容量 不同的風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù)作為算例，以整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)輸出的總功率為研究對(duì)象，時(shí)間跨度為一個(gè) 月，預(yù)測(cè)時(shí)，選擇前23天的數(shù)據(jù)用于秩次集對(duì)分析建模，選取最后7天的數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)樣 本；
[0008] ⑵建立多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)模式
[0009] 進(jìn)行風(fēng)電功率預(yù)測(cè)時(shí)，一般已知建模域所有時(shí)刻風(fēng)電功率的實(shí)際值P(t-nΔt)，η =0,1，2…Ν，因此建模域的歷史數(shù)據(jù)數(shù)量為Ν+1，需要預(yù)測(cè)的風(fēng)電功率為P(t+1Δt)，1 = 1，2…L，L為多步預(yù)測(cè)的步數(shù)，令/；(/ + /Δ?)表示滾動(dòng)多步預(yù)測(cè)模式下的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)值，在 滾動(dòng)多步預(yù)測(cè)方式下有：
[0010] 為(，+ _)=/(戶以-(深一/十 1)辦,.·，Ρ(，-Δ?)，冰)，衣(，+Δ/ν·%戶(，+ (/-1)Δ，)） （1)
[0011] 其中f代表所選預(yù)測(cè)方法對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系；
[0012] (3)建立基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率多步預(yù)測(cè)模型
[0013] 整個(gè)建模過(guò)程為：
[0014]首先需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分成若干個(gè)集合，如生成集合隊(duì)=(xdx2, x3，… ，Xm，Xm+1)，B2 - (X2, x3, x4, ..·，Xm+1, Xm+2)，B3 - (X3，x4, x5, ..·，xm+2, xm+3)， ..·，Bn m - (Xn m，Xn m+l，Xn m+2,···，Xn1，Xn)，每個(gè)集合最后一個(gè)元素為后續(xù)值，還需要生成集合Bn+1=(Xnm+1，Xnm+2,Xnm+3，…，Xn，Xn+1)，其中Xn+1 為4寸預(yù)測(cè)值，
[0015] 集合構(gòu)成后，建立秩次集對(duì)多步預(yù)測(cè)模型，其具體建模步驟如下：
[0016] 1)構(gòu)造集合匕、B2、…、Βηηι和Bn+1并保留每個(gè)集合對(duì)應(yīng)的后續(xù)值Χηι+1，Χηι+2，…， xn，xn+1，由于風(fēng)電功率時(shí)間序列前后的相依性關(guān)系較弱，所以m的取值不宜過(guò)大，一般去4~ 6 ；
[0017] 2)對(duì)集合隊(duì)、B2、…、Bn "和Bn+1進(jìn)行秩次變換，即將集合中的元素按照大小順序 編上秩次（1，2,3，*"，111)，得到秩次集合"1、8,2、一、8 ,_和" n+1;
[0018] 3)B' n+1 與B' 土^別構(gòu)成秩次集對(duì)H(B' ^B' n+1)(i= 1，2,…，n_m)。然后將 構(gòu)成集對(duì)的集合對(duì)應(yīng)元素做差并取絕對(duì)值，記為d，如果d= 0,則判定為"同"；如果d>m-2 則判定為"反";如果〇〈d彡m-2則判定為"異"，然后統(tǒng)計(jì)m個(gè)d所產(chǎn)生的同、異、反的個(gè)數(shù)， 計(jì)算a、b和c的值，用以計(jì)算各秩次集對(duì)的聯(lián)系度；
[0019] 4)確定式μΒ<n+1=a+bi+cj中i和j的取值，得到每個(gè)秩次集對(duì)的聯(lián)系度 n+1，選擇聯(lián)系度最大的集對(duì)中的集合B'k作為B'n+1的最相似集合，根據(jù)具體情 況，相似集合按照不同的規(guī)則可取一個(gè)或者多個(gè)，若取多個(gè)，則再根據(jù)不同的方法取一個(gè)最 相似集合，然后將與Vk對(duì)應(yīng)的B后續(xù)值Xk+ni作為預(yù)測(cè)值；
[0020] 5)去掉集合Bn+1中第一個(gè)元素，將預(yù)測(cè)值xk+ni放到Bn+1中生成新的集合Bn+1 = (Xnm+2，Xnm+；5，"·，Χη，Xk+m)，對(duì)其進(jìn)行秩變換得到Vn+1，轉(zhuǎn)步驟3)，直到達(dá)到預(yù)測(cè)步數(shù)為止。
[0021] 本發(fā)明提出的一種基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)體 現(xiàn)在：
[0022] 1.基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型將概念清晰、計(jì)算簡(jiǎn)單的秩次集對(duì) 分析應(yīng)用到風(fēng)電功率預(yù)測(cè)中，顯示出良好的預(yù)測(cè)性能的同時(shí)，降低了預(yù)測(cè)成本；
[0023] 2.該方法的預(yù)測(cè)精度符合國(guó)家能源局對(duì)風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)精度的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的k步預(yù)測(cè)算法框圖；
[0025]圖2為了進(jìn)一步說(shuō)明基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法的有效性，本文 所提出的方法與持續(xù)法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面利用附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法 進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] 本發(fā)明的基于秩次集對(duì)分析的風(fēng)電功率實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，它包括以下 步驟：
[0028](1)數(shù)據(jù)采集及處理
[0029] 使用數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)東北某兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電場(chǎng)A裝機(jī)容量為265. 5MW，風(fēng)電場(chǎng)B 的裝機(jī)容量為49. 5MW。以整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)輸出的總功率為研究對(duì)象，采樣間隔為15min，時(shí)間跨 度為一個(gè)月。預(yù)測(cè)時(shí)，選擇前23天的數(shù)據(jù)用于秩次集對(duì)分析建模，選取最后7天的數(shù)據(jù)作 為預(yù)測(cè)樣本；
[0030] (2)建立多步滾動(dòng)預(yù)測(cè)模式
[0031] 整個(gè)建模過(guò)程分5步進(jìn)行。
[0032] 首先需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分成若干個(gè)集合，生成的集合如下表所示：
[0033] 表1生成的集合表
[0034] TablelTheproducedcollection
[0035]
[0036] 表中xn+1為待預(yù)測(cè)值。
[0037] 集合構(gòu)成后，建立秩次集對(duì)多步預(yù)測(cè)模型，其具體建模步驟如下：
[0038] 1)如表1所示構(gòu)造集合BpB2、…、Bn "和Bn+1并保留每個(gè)集合對(duì)應(yīng)的后續(xù)值X"+1， χ"·+2, "·，Χη，Χη+1。由于風(fēng)電功率時(shí)間序列前后的相依性關(guān)系較弱，所以m的取值不宜過(guò)大， 一般去4~6。
[0039] 2)對(duì)集合隊(duì)、B2、…、Bn "和Bn+1進(jìn)行秩次變換，即將集合中的元素按照大小順序 編上秩次（1，2,3，*"，111)，得到秩次集合" 1、8,2、一、8,_和" n+1〇
[0040] 3)B' n+1 與B' 土^別構(gòu)成秩次集對(duì)H(B' ^B' n+1)(i= 1，2,…，n_m)。然后將 構(gòu)成集對(duì)的集合對(duì)應(yīng)元素做差并取絕對(duì)值，記為d。如果d= 0,則判定為"同";如果d>m-2 則判定為"反";如果〇〈d彡m-2則判定為"異"。然后統(tǒng)計(jì)m個(gè)d所產(chǎn)生的同、異、反的個(gè)數(shù)， 計(jì)算a、b和c的值，用以計(jì)算各秩次集對(duì)的聯(lián)系度。
[0041] 4)確定式μΒ< n+1=a+bi+cj中i和j的取值，得到每個(gè)秩次集對(duì)的聯(lián)系度 n+1。選擇聯(lián)系度最大的集對(duì)中的集合B'k作為B'n+1的最相似集合。根據(jù)具體 情況，相似集