基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，包括以下步驟：輸入風(fēng)電集群點(diǎn)的有功功率數(shù)據(jù)；利用分段線性化方法對風(fēng)電集群點(diǎn)的風(fēng)電數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性化處理，對處理后的結(jié)果，采用元組序列進(jìn)行表示；確定待匹配元組序列S0并提取形成的元組序列組成元組序列集Sset，待匹配元組序列S0是以當(dāng)前時刻T1前推一個完整日d，時間區(qū)間[T1-d,T1]內(nèi)的風(fēng)電出力數(shù)據(jù)的元組序列；利用元組動態(tài)扭曲匹配算法求出元組序列集Sset中和待匹配元組序列S0最為匹配的目標(biāo)元組序列S1；計算待匹配元組序列S0和目標(biāo)元組序列S1之間的變換系數(shù)；利用得到的變換系數(shù)對目標(biāo)元組序列S1之后的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；輸出集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測值。解決現(xiàn)有風(fēng)電功率預(yù)測方法無法有效預(yù)測風(fēng)電集群點(diǎn)功率的問題。
【專利說明】基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界新能源的蓬勃發(fā)展和科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，風(fēng)電功率預(yù)測技術(shù)的進(jìn)步與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。研究風(fēng)電集群點(diǎn)的風(fēng)電功率的短期變化情況具有十分重要的意義。在電力市場模式下，尤其是大規(guī)模風(fēng)電接入后，電網(wǎng)運(yùn)行的模式和方式發(fā)生了很大變化，電網(wǎng)調(diào)度員應(yīng)根據(jù)市場要求和風(fēng)電的發(fā)電特點(diǎn)及時調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配和實(shí)時調(diào)度時，對電網(wǎng)集群點(diǎn)風(fēng)電功率進(jìn)行簡單、準(zhǔn)確、迅速的預(yù)測，顯得尤為重要。
[0003]電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的風(fēng)電功率預(yù)測方法主要包括兩類:一是使用氣象預(yù)報的預(yù)測方法，氣象預(yù)測分辨率一般在數(shù)十平方公里，該方法主要應(yīng)用于風(fēng)電場層進(jìn)行功率預(yù)測。從模型上劃分，該類可分為統(tǒng)計模型和物理模型。統(tǒng)計模型是利用統(tǒng)計學(xué)工具建立輸入與輸出的映射關(guān)系，具體方法有自回歸技術(shù)、支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。物理模型實(shí)質(zhì)是提高氣象預(yù)測模型分辨率，使之能精確預(yù)測單點(diǎn)天氣；二是不使用氣象預(yù)報的預(yù)測方法，叫做基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測方法，該方法只根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測風(fēng)電功率，方法包括卡爾曼濾波法、持續(xù)性算法、ARMA算法、線性回歸模型。
[0004]以上兩類方法在風(fēng)電集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方面均存在不足。由于集群點(diǎn)風(fēng)電功率是所連風(fēng)電場功率的集中體現(xiàn)，而各風(fēng)電場氣象各異，利用集群點(diǎn)氣象預(yù)測結(jié)果來預(yù)測集群點(diǎn)風(fēng)電出力是沒有任何依據(jù)的，因此上文第一類方法在集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方面難以應(yīng)用。此外，目前基于歷史數(shù)據(jù)的風(fēng)電功率預(yù)測方法的研究對象往往都是在風(fēng)電場層，很少研究集群點(diǎn)，而且該類方法在算法效率方面也存在一些不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，以解決現(xiàn)有風(fēng)電功率預(yù)測方法無法有效預(yù)測風(fēng)電集群點(diǎn)功率的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1:輸入風(fēng)電集群點(diǎn)的所有風(fēng)電歷史出力的有功功率數(shù)據(jù)；
[0009]步驟2:利用分段線性化方法對風(fēng)電集群點(diǎn)的風(fēng)電歷史出力數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性化處理，對處理后的結(jié)果，采用元組序列進(jìn)行表示；
[0010]步驟3:確定待匹配元組序列Stl并提取上述步驟2形成的元組序列組成元組序列集Ssrt，所述待匹配元組序列Stl是以當(dāng)前時刻T1前推一個完整日d，時間區(qū)間[T1-Cl, T1]內(nèi)的風(fēng)電出力數(shù)據(jù)的元組序列；
[0011]步驟4:利用元組動態(tài)扭曲匹配算法求出上述元組序列集Sset中和待匹配元組序列S0最為匹配的目標(biāo)元組序列S1 ；
[0012]步驟5:計算待匹配元組序列S0和目標(biāo)元組序列S1之間的變換系數(shù)；
[0013]步驟6:利用上述步驟5得到的變換系數(shù)對目標(biāo)元組序列S1之后的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算；
[0014]步驟7:輸出集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述的分段線性化方法是指采用SWAB算法的混合分段線性化算法，SffAB算法是經(jīng)典的Sliding-Window算法和Bottom-Up算法的結(jié)合，以Sliding-Window算法動態(tài)更新緩沖區(qū)，Bottom-Up算法對緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分段線性化。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其特征是，所述的元組序列是指對分段線性化的數(shù)據(jù)的表示方法，元組是指一些離散數(shù)據(jù)的集合，使用一個4-元組L(x，y，k，Δχ)來表示一條線段,其中，X為直線上任意一點(diǎn)橫坐標(biāo)，y為該點(diǎn)縱坐標(biāo)，k是直線斜率，Δ X為線段在X軸上的投影長度；元組序列是元組的有序集合，對于m分段后的歷史數(shù)據(jù)，利用元組序列表示為:
[0017]S= (L1 (X1, Y1, k1, Δ X1)，…，Lm (xm, ym, km, Δ xm)}
[0018]。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述的元組序列集Ssrt是指在集群點(diǎn)風(fēng)電歷史出力數(shù)據(jù)中，時間段分別為
[0020][T1-2d，T1-d]，[T1-3d,T1-2d],…，[T1-nd, T1-(n-1)d],…內(nèi)的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分段線性化并元組表示后組成的元組序列集合。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述的元組動態(tài)扭曲匹配算法如下:
[0022]元組動態(tài)扭曲匹配算法是一種把時間規(guī)整、元組表示和距離度量計算相結(jié)合的一
種非線性規(guī)整算法，尋找一個映射函數(shù)Φ (.),將測試元組Lan的時間軸非線性地映射到參考元組Lbm的時間軸上，并使該函數(shù)滿足:
[ocas]
【權(quán)利要求】
1.一種基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:輸入風(fēng)電集群點(diǎn)的所有風(fēng)電歷史出力的有功功率數(shù)據(jù)； 步驟2:利用分段線性化方法對風(fēng)電集群點(diǎn)的風(fēng)電歷史出力數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性化處理，對處理后的結(jié)果，采用元組序列進(jìn)行表示； 步驟3:確定待匹配元組序列Stl并提取上述步驟2形成的元組序列組成元組序列集Ssrt，所述待匹配元組序列Stl是以當(dāng)前時刻T1前推一個完整日d，時間區(qū)間[T1-CU1]內(nèi)的風(fēng)電出力數(shù)據(jù)的元組序列； 步驟4:利用元組動態(tài)扭曲匹配算法求出上述元組序列集Ssrt中和待匹配元組序列Stl最為匹配的目標(biāo)元組序列S1; 步驟5:計算待匹配元組序列Stl和目標(biāo)元組序列S1之間的變換系數(shù)； 步驟6:利用上述步驟5得到的變換系數(shù)對目標(biāo)元組序列S1之后的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算； 步驟7:輸出集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的分段線性化方法是指采用SWAB算法的混合分段線性化算法，SWAB算法是經(jīng)典的Sliding-Window算法和Bottom-Up算法的結(jié)合，以Sliding-Window算法動態(tài)更新緩沖區(qū)，Bottom-Up算法對緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分段線性化。·
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的元組序列是指對分段線性化的數(shù)據(jù)的表示方法，元組是指一些離散數(shù)據(jù)的集合，使用一個4-元組L(x，y，k，Δχ)來表示一條線段，其中，X為直線上任意一點(diǎn)橫坐標(biāo)，y為該點(diǎn)縱坐標(biāo)，k是直線斜率，Λ X為線段在X軸上的投影長度；元組序列是元組的有序集合，對于m分段后的歷史數(shù)據(jù)，利用元組序列表示為:
S = (L1 (X1, Y1, k1； Δ X1)，...，Lm (xm, ym, km, Δ xm)}。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的元組序列集Ssrt是指在集群點(diǎn)風(fēng)電歷史出力數(shù)據(jù)中，時間段分別為 [T「2d，T1-Cl], [T「3d，T「2d]，…，[T1-Hd, T「(n-l)d]，…內(nèi)的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分段線性化并元組表示后組成的元組序列集合。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的元組動態(tài)扭曲匹配算法如下: 元組動態(tài)扭曲匹配算法是一種把時間規(guī)整、元組表示和距離度量計算相結(jié)合的一種非線性規(guī)整算法，尋找一個映射函數(shù)Φ (.)，將測試元組的時間軸非線性地映射到參考元組<的時間軸上，并使該函數(shù)滿足:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的變化系數(shù)是指時間壓縮率Xtinre、時間偏移量Atinie和幅值壓縮率λ p。 ，具體如下:根據(jù)匹配路徑能得到目標(biāo)元組序列SI和待匹配元組序列SO中各元組的一一對應(yīng)關(guān)系，設(shè)共有η個元組對 蛘，I和1.分別元組序列S1, S2中的i, j個元組； 則時間壓縮率λ time:‘
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的目標(biāo)元組序列之后的歷史數(shù)據(jù)是指當(dāng)目標(biāo)元組序列的時間區(qū)間為[T1, T2]時，集群點(diǎn)風(fēng)電出力歷史數(shù)據(jù)中T2時刻以后的所有數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的變化系數(shù)對歷史數(shù)據(jù)的運(yùn)算:是指將歷史數(shù)據(jù)兩兩相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)相連后，歷史數(shù)據(jù)的函數(shù)表示為H(t)，t≥O，則運(yùn)算結(jié)果為:
H'⑴=λ power.HUtinie.(t- Δ time)), t ≥ 0。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于元組匹配的集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測方法，其特征是，所述的輸出集群點(diǎn)風(fēng)電功率預(yù)測值是指: 對上述H' (t)以原歷史數(shù)據(jù)的采樣時間間隔AT進(jìn)行離散化，從離散化后的H' (η)中取出需要的時間長度T的數(shù)據(jù)點(diǎn)H' (O)1Hi (1)，...，Η, (Τ/ΛΤ)作為預(yù)測數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G06Q50/06GK103577890SQ201310451220
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】姚旭, 金國剛, 劉沖, 曹云龍, 王瑋, 張鵬, 張東英, 劉燕華, 傅錚, 龐曉東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 甘肅省電力公司, 華北電力大學(xué), 國網(wǎng)寧夏電力公司電力科學(xué)研究院