新能源風(fēng)光發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

陳帥帥

摘要：本文總結(jié)研究風(fēng)能和太陽能的出力曲線特征，總結(jié)風(fēng)能和太陽能出力的一般特征，提出風(fēng)能和太陽能功率預(yù)測(cè)的相關(guān)概述。此外，國(guó)際分類標(biāo)準(zhǔn)基于時(shí)間尺度、預(yù)報(bào)目標(biāo)、預(yù)報(bào)覆蓋范圍以及是否使用西北風(fēng)電。主要風(fēng)和光預(yù)報(bào)按方法分類。我們總結(jié)了這個(gè)分類框架中風(fēng)和光的主要預(yù)測(cè)方法。最后，在總結(jié)的基礎(chǔ)上，提出未來景觀預(yù)測(cè)研究的方向和存在的問題，為未來景觀預(yù)測(cè)研究提供參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：新能源;風(fēng)光發(fā)電;預(yù)測(cè)技術(shù);應(yīng)用

引言

通過準(zhǔn)確有效地預(yù)測(cè)風(fēng)能和太陽能發(fā)電量，可以顯著降低電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用容量，從而有效降低電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用容量。風(fēng)能和太陽能發(fā)電預(yù)測(cè)進(jìn)一步結(jié)合電網(wǎng)約束分析與控制、近日運(yùn)維和日內(nèi)輪換發(fā)電規(guī)劃，在不減少電網(wǎng)安全總體水平的狀況之下提升新能源的吸收能力。除此之外，對(duì)風(fēng)能及太陽能發(fā)電企業(yè)而言，準(zhǔn)確測(cè)算發(fā)電量預(yù)測(cè)以及及時(shí)合理的行業(yè)維護(hù)規(guī)劃可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

一、風(fēng)光發(fā)電預(yù)測(cè)方法分類

1.短期預(yù)測(cè)

一個(gè)優(yōu)化良好的創(chuàng)新發(fā)電計(jì)劃可以提高吸風(fēng)能力。很難預(yù)估對(duì)微電網(wǎng)中短期太陽能發(fā)電的實(shí)際壞境。鑒于改良的BPSVM-ELM及原子SOM-LSF，實(shí)現(xiàn)了一日滾動(dòng)太陽投機(jī)，為短期太陽布局提供準(zhǔn)確指導(dǎo)。

2.中期預(yù)測(cè)

一個(gè)月或幾個(gè)月的數(shù)據(jù)被廣泛用于制定月度檢修計(jì)劃、操作方法、水庫(kù)配置等。新能源中期展望基本優(yōu)化機(jī)械檢測(cè)和機(jī)器組合檢測(cè)，提高機(jī)械檢測(cè)規(guī)劃和發(fā)電規(guī)劃的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3.長(zhǎng)期預(yù)測(cè)

用于預(yù)測(cè)年度或多年數(shù)據(jù)。常用于電網(wǎng)規(guī)劃、年度檢修規(guī)劃、運(yùn)行方式等。新能源的長(zhǎng)久前景適用于低比重可再生資源交直流輸電網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)規(guī)劃，給出了輸電網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)規(guī)劃研討的構(gòu)架及技術(shù)設(shè)備電纜的發(fā)展方向。

4.預(yù)測(cè)對(duì)象分類

根據(jù)預(yù)測(cè)因子的分類，可分為預(yù)測(cè)風(fēng)能和太陽能，先預(yù)測(cè)風(fēng)速和光相干，再轉(zhuǎn)化為間接預(yù)測(cè)電能。切割和斧頭預(yù)測(cè)是基于當(dāng)前風(fēng)能、太陽能和氣候預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及歷史風(fēng)能和太陽能數(shù)據(jù)的基本信息。為風(fēng)能和太陽能系統(tǒng)建立了切割和斧頭預(yù)測(cè)模型。間接猜測(cè)是基于對(duì)風(fēng)速和太陽日照的猜測(cè)以及風(fēng)轉(zhuǎn)換和太陽能轉(zhuǎn)換模型對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的間接計(jì)算。

5.預(yù)測(cè)模型原理分類

依據(jù)預(yù)估基本原理，可分成統(tǒng)計(jì)辦法、化學(xué)辦法及聯(lián)結(jié)預(yù)估辦法。統(tǒng)計(jì)辦法用作更新風(fēng)能及太陽能數(shù)據(jù)，找到獨(dú)特的基本規(guī)律，而是展開瞻望。此種辦法通常應(yīng)該風(fēng)能及太陽能發(fā)電系統(tǒng)的長(zhǎng)久歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)（通常半年）。化學(xué)辦法考慮地形信息內(nèi)容、相關(guān)化學(xué)信息內(nèi)容及系統(tǒng)輸出功率直線。它們使用氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)當(dāng)作繁雜的輸出，使用化學(xué)函數(shù)來預(yù)估。聯(lián)結(jié)預(yù)估辦法是風(fēng)能及太陽能發(fā)電前景的發(fā)展趨向之一。組合通常包括化學(xué)辦法及統(tǒng)計(jì)辦法的組合，及尺度間預(yù)估分析模型的組合及差異。結(jié)合統(tǒng)計(jì)方法。對(duì)一致性系數(shù)的篩選可以讓不同的模型充分利用各自的優(yōu)勢(shì)。與單一預(yù)測(cè)方法相比，聯(lián)合預(yù)測(cè)方法具有更高的準(zhǔn)確度，也可以降低出現(xiàn)大偏差的概率。

6.預(yù)測(cè)空間尺度分類

根據(jù)《風(fēng)力預(yù)測(cè)能力規(guī)范》的要求：（1）供電部門必須能夠估算出管制區(qū)域內(nèi)的風(fēng)力發(fā)電總量。（2）所有并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)均能正常運(yùn)行。一般來說，特定地域的風(fēng)力發(fā)電具備類似的天氣要素。風(fēng)力發(fā)電的整體圖景可以反映當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r變動(dòng)的一般基本規(guī)律，可以為不同空間尺度的風(fēng)力預(yù)估提供總體思緒及有效的技術(shù)設(shè)備路徑。

二、風(fēng)光預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展及主要方法

1.以時(shí)間序列法為代表的傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)法

時(shí)間序列方法利用風(fēng)能和太陽能的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，形成時(shí)間序列的數(shù)字化序列，并用語文及統(tǒng)計(jì)辦法對(duì)于其展開妥善處理，以促成對(duì)于將來風(fēng)能及太陽能的預(yù)估。隨機(jī)分組是一種加權(quán)平均辦法，用作統(tǒng)計(jì)分析以消弭偶爾隨機(jī)性的影響要素。依據(jù)濾波器特征的分類，常用的時(shí)間二階有AR.MA、ARMA、ARIMA等等。時(shí)間序列方法的原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

2.以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法

通過擴(kuò)散控制和并行信息處理的頻率訓(xùn)練，不斷調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的相鄰模式和權(quán)重，最終實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容投影及處理。常見的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模型包括前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法Fnn、回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNn、多層感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ML.PNn分析模型、軸向基方程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RBFnn分析模型，相似于最盛行的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Fnn。咱們給出了一種新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模型。循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN是一種用于時(shí)間二階預(yù)估的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模型，還常常用于風(fēng)電功率預(yù)估。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備學(xué)習(xí)及自決能力，其本質(zhì)是一種非線性優(yōu)化計(jì)算分析模型。因此，在應(yīng)用非線性優(yōu)化時(shí)，難以避免局部最小化、用戶自定義偏差差異、計(jì)算量大、收斂速度慢等問題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，提出了許多改進(jìn)意見。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，新的人工智能模型不斷被提出。其中包括ME、AFSA、PSO和SVM，它們主要基于特定的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練算法，可以在大型動(dòng)態(tài)構(gòu)建的場(chǎng)景中進(jìn)行預(yù)覽。這些要素不會(huì)在不同的情況、工作條件、時(shí)間和空間條件下進(jìn)行交流，也不會(huì)交流各自的有用性、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

三、風(fēng)光發(fā)電預(yù)測(cè)技術(shù)提出了一些建議和工作思路

（1）基于模糊性、混沌、灰度、概率研究風(fēng)和方陣的隨機(jī)性、可變性和不確定性，在現(xiàn)有確定性預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，兼顧風(fēng)方陣的特點(diǎn)。（2）著力發(fā)展聯(lián)合預(yù)測(cè)，進(jìn)行更深入的研究分析。通過將加權(quán)系數(shù)的優(yōu)化與各種預(yù)測(cè)方法相結(jié)合，預(yù)測(cè)誤差非常準(zhǔn)確，提高了計(jì)算效率。（3）進(jìn)一步研究大尺度景觀預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)和繪圖。數(shù)據(jù)篩選和預(yù)處理、數(shù)據(jù)優(yōu)化研究、為各種預(yù)測(cè)方法選擇合適的輸入以及數(shù)據(jù)質(zhì)量改進(jìn)。（4）有關(guān)電力部門及電網(wǎng)配電專門機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研討構(gòu)建愈加科學(xué)合理、完備的預(yù)估評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為景觀設(shè)計(jì)預(yù)估科學(xué)合理評(píng)價(jià)提供要求及指點(diǎn)。（5）進(jìn)一步研討怎樣通過化學(xué)辦法提升數(shù)字化氣象預(yù)報(bào)的分辨率及更新頻率分析模型以提升數(shù)據(jù)的可靠性，提供更靠譜的支撐系統(tǒng)。

結(jié)束語

在對(duì)風(fēng)電和太陽能發(fā)電的出力曲線特性進(jìn)行研究和總結(jié)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出風(fēng)電和太陽能發(fā)電的一般規(guī)律。風(fēng)電和太陽能發(fā)電特性的改進(jìn)和創(chuàng)新，促進(jìn)了我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。根據(jù)國(guó)內(nèi)外分類要求使用時(shí)間尺度和預(yù)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

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