参数自适应的光伏功率爬坡事件的分级概率性预测方法与流程

文档序号:23263448发布日期:2020-12-11 18:53阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种参数自适应的光伏功率爬坡事件的分级概率性预测方法,其特征在于,包括以下步骤:

s1)获取光伏功率数据及其影响因子并进行预处理,从而得到预处理后的数据集,包括:预处理后的光伏功率{p(t)}t=1,2,...,t和光伏功率的s个影响因子{fs(t)}s=1,2,...,s;t=1,2,...,t,其中,p(t)和fs(t)分别为第t个时间点的光伏功率及相应第t个时间点的第s个影响因子的数据;

从所述预处理后的数据集中提取光伏功率{p(t)}t=1,2,...,t,并根据爬坡事件的定义,计算t个时间点的光伏爬坡率{r(t)}t=1,2,...,t,其中,r(t)表示第t个时间点的光伏爬坡率;

s2)利用vmd方法将光伏爬坡率{r(t)}t=1,2,...,t分解成k个本征模态分量{rk(t)}k=1,2,...,k;t=1,2,...,t,且满足其中,rk(t)表示第k个本征模态分量第t个时间点的数据;

定义优化的参数组合为<k,α>,α表示vmd方法求解过程中的惩罚因子,k表示vmd分解出的本征模态分量个数;

以k个本征模态分量{rk(t)}k=1,2,...,k;t=1,2,...,t的能量熵之和作为适应度函数,利用pso算法对参数组合〈k,α>进行寻优;

获取最小适应度函数值所对应的最优参数组合〈k0,α0>,从而根据所述最优参数组合<k0,α0>,利用vmd方法计算得到t个时间点的光伏爬坡率{r(t)}t=1,2,...,t的最佳本征模态分量其中,表示最佳本征模态分量中第k个本征模态分量的第t个时间点的数据;

s3)利用第k个本征模态分量的前p个时间点的数据及其s个影响因子的前p个时间点数据{fs(t-p)}s=1,2,...,s;p=1,2...,p来预测第p+1个时间点的数据其中,是第k个本征模态分量第t个时间点前的第p个时间点的数据,fs(t-p)是第s个影响因子的第t个时间点前的第p个时间点的历史数据,从而构建包括m=p+s×p个解释变量和一个响应变量的数据集,记作[xk(t),yk(t)]t=p+1,p+2,...,t,其中,是第k个本征模态分量第t个时间点的第m个解释变量的数据,yk(t)是第t个时间点响应变量的数据;

将所述数据集[xk(t),yk(t)]t=p+1,p+2,...,t划分为训练集和测试集其中分别表示第k个本征模态分量的训练集中第t个时间点解释变量和响应变量,分别表示第k个本征模态分量的测试集中第t个时间点解释变量和响应变量;

建立lasso-qr预测模型,利用非对称损失函数建立如式(1)所示的目标函数:

式(1)中,τh表示第h个分位点,且τh∈(0,1),h=1,2,...,h,h表示分位点的数量;表示第k个本征模态分量所对应的lasso-qr预测模型中第h个分位点下解释变量的系数集合,为第k个本征模态分量的第h个分位点下第m个解释变量的系数;

式(1)中,ρτh(v)表示非对称损失函数,并有:

式(2)中,v为随机变量,在式(1)的目标函数中,v满足:

式(1)中,η为l1正则化惩罚参数;

利用式(4)将所述lasso-qr预测模型的目标函数转化成线性不等式约束规划问题:

式(4)中,γ是与η对应的约束参数;

利用lars算法在所述训练集train上对式(4)进行求解,获得训练后的lasso-qr预测模型;

将所述测试集test中的解释变量输入所述训练后的lasso-qr预测模型中,得到第k个本征模态分量在h个分位点下的条件分位数预测结果表示第k个本征模态分量在第h个分位点下的条件分位数预测结果;

s4)根据步骤s3,对每个本征模态分量分别建立lasso-qr预测模型并训练,从而得到k个本征模态分量在h个分位点下的条件分位数预测结果

利用式(5)将相同分位点下的条件分位数预测结果相加,从而得到第t个时间点第h个分位点下的条件分位数最终预测结果qh(t),进而得到第t个时间点h个分位点下的条件分位数最终预测结果{qh(t)}h=1,2,...,h:

将h个分位点下的条件分位数最终预测结果{qh(t)}h=1,2,...,h作为核密度估计kde方法的输入,并确定带宽与核函数,从而求得每个时间点的概率密度函数;

将每个时间点的概率密度函数离散化,从而得到第t个时间点的j个预测值{rj(t)}j=1,2,...,j以及相应的概率{πj(t)}j=1,2,...,j,其中,rj(t)和πj(t)分别为第t个时间点的第j个预测值及其对应的概率,且r1(t)≤r2(t)≤...≤rj(t);

s5)将光伏功率爬坡事件分成未爬坡事件、上爬坡事件以及下爬坡事件,并将上爬坡事件和下爬坡事件分别设置i个等级,最小程度的上爬坡事件和下爬坡事件分别为1级,最大程度上爬坡事件和下爬坡事件分别为i级;

设置i+1个阈值集合{δi}i=1,2,...,i+1,则各类爬坡事件的判断依据如式(7)所示:

式(7)中,δi和δi+1分别为i级上爬坡事件的阈值下限和阈值上限,-δi+1和-δi分别为i级下爬坡事件的阈值下限和阈值上限;

针对第t个时间点的j个预测值{rj(t)}j=1,2,...,j,根据所述判断依据确定每个预测值所在的阈值区间,并计算各个区间内的预测值对应的概率之和,即为该相应时刻点各类爬坡事件发生的概率。


技术总结
本发明公开了一种参数自适应的光伏功率爬坡事件分级概率性预测方法,包括:1获取光伏功率数据及其影响因子进行预处理,针对处理后的数据集计算光伏爬坡率;2对光伏爬坡率进行分解,获得最佳本征模态分量IMFs;3针对每个本征模态分量IMF,结合光伏功率影响因子,建立LASSO‑QR预测模型,得到相应条件分位数预测结果;4对相同分位点下的条件分位数进行求和,得到最终预测结果,并输入核密度估计KDE方法进行概率密度预测;5确定光伏发电站的爬坡阈值,实现光伏功率爬坡事件的分级概率性预测。本发明能对光伏功率中不同程度爬坡事件的发生概率进行有效地预测与度量,为电力系统的经济调度、安全运行提供有力支撑。

技术研发人员:何耀耀;王云;张婉莹;肖经凌;陈悦
受保护的技术使用者:合肥工业大学
技术研发日:2020.09.08
技术公布日:2020.12.11
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