光伏电站功率预测影响因素分析及准确率提升方法研究
- 格式:docx
- 大小:28.99 KB
- 文档页数:3
《光伏发电系统功率预测方法研究综述》篇一一、引言随着社会经济的持续发展和人们对绿色能源需求的不断增长,光伏发电技术日益成为重要的可再生能源之一。
光伏发电系统的功率预测作为其关键技术之一,对于提高光伏发电的利用率、优化能源调度和降低运营成本具有重要意义。
本文旨在全面综述光伏发电系统功率预测方法的研究现状,分析各种方法的优缺点,为进一步的研究和应用提供参考。
二、光伏发电系统功率预测方法概述光伏发电系统功率预测方法主要分为两大类:基于物理模型的方法和基于数据驱动的方法。
1. 基于物理模型的方法基于物理模型的方法主要依据气象、光照等自然因素对光伏发电系统的影响进行建模,通过模型预测未来时刻的光照强度、温度等参数,进而预测光伏系统的功率输出。
这类方法通常需要精确的气象数据和复杂的物理模型,因此计算量较大,但预测精度相对较高。
2. 基于数据驱动的方法基于数据驱动的方法主要利用历史数据和机器学习算法进行功率预测。
这类方法不需要建立复杂的物理模型,而是通过分析历史数据中的规律和趋势,建立输入与输出之间的映射关系,实现对未来时刻功率的预测。
常用的数据驱动方法包括人工神经网络、支持向量机、时间序列分析等。
三、光伏发电系统功率预测方法研究进展1. 基于物理模型的功率预测方法研究进展近年来,研究者们针对光伏系统的物理特性,提出了许多改进的物理模型。
例如,考虑了光照强度、温度、风速等多个因素的综合影响,提高了模型的预测精度。
此外,还有一些研究者将物理模型与数据驱动方法相结合,进一步提高预测性能。
2. 基于数据驱动的功率预测方法研究进展随着机器学习技术的发展,越来越多的研究者将机器学习算法应用于光伏功率预测。
例如,利用深度学习算法建立深度神经网络模型,通过对历史数据的训练和学习,实现对未来时刻功率的准确预测。
此外,还有一些研究者将不同的机器学习算法进行集成,以提高预测性能。
四、各种方法的优缺点分析1. 基于物理模型的优点在于其具有明确的物理意义和较高的预测精度,但需要精确的气象数据和复杂的物理模型,计算量较大。
光伏电站功率的因素预测与精度提升随着社会经济发展速度不断加快,各领域生产经营建设期间的电力需求量与日俱增.。
为切实保障电力资源稳定传输效果,光伏电站建设规模进一步扩大,对工业生产支持力度切实增加.。
但就目前来看,光伏电站功率管理工作开展过程中依然会受各类因素影响,导致光伏电站运行期间的功率预测精准度始终处于有待提升阶段.。
本文就基于此,以光伏电站功率预测与精准度影响因素为切入点,提出光伏电站功率预测与精准度提升方式,以供参考.。
关键词:因素预测;光伏电站;功率;精度提升引言:现阶段光伏生产技术日渐成熟,对满足社会发展电力需求意义重大.。
相较于传统供电方式而言,光伏电力的间断性与不确定性更为显著,切实提升了电网规划与调度工作的难度,需要着重关注光伏电站功率预测工作,对光伏电站内太阳能系统进行全面监管.。
由于光伏电站设备旋转时间及备用电池容量进一步扩大,需要着重提升光伏电站功率预测精准度,制定出更为专项可行的光伏电站功率预测技术手段.。
光伏电站功率预测与精度的影响因素1.1天气环境影响在光伏电站实际运行期间,太阳辐射、温度环境、蓄电池温度等可直接影响到光伏发电预测结果的精准度.。
具体而言,光伏资源清洁度指数以及日照时间会受太阳辐射量作用产出功率,使光伏系统整体输入指与功率值发生变化.。
在光伏电站功率预测时,晴空指数以及日照时间也是重要影响因素,因此需要在预测工作开展期间着重关注天气条件.。
在光伏电池板运行过程中,覆盖在电池板上的灰尘会导致电池板吸收太阳光辐射的百分比减小,光伏电池板的实际输入功率值也会随之减小[1].。
与太阳辐射、气温、风速等环境因素相比,电池板上的灰尘累积与净化是一个持续且稳定的过程,因此对于光伏发电系统功率整体输入情况的影响也相对稳定.。
在灰尘作用下,光伏电池板的性能通常是缓慢且逐步发生转变,难以在较短时间的功率预测工作中反映出,需要依照灰尘冲击特性做好补偿工作.。
风速及云等因素会使光伏系统功率输出发生明显变化,由于风速及云等特性变化速度较快,会使光伏输出值在短时间内出现较大变化.。
电力系统中的光伏发电功率预测与优化研究随着清洁能源的需求不断增加,光伏发电作为一种环保和可再生的能源形式,正逐渐成为电力系统中的重要组成部分。
光伏发电功率的预测与优化是提高光伏发电系统的运行效率和可靠性的关键。
本文将对电力系统中光伏发电功率预测与优化的研究进行探讨。
光伏发电功率预测是光伏发电系统中的关键问题之一,它对电力系统的稳定性和供电质量有着重要影响。
光伏发电的功率预测可以分为短期预测和中长期预测两个方面。
短期预测一般是指对未来几小时内的光伏发电功率进行预测,而中长期预测则是对未来几天、几周甚至几个月的光伏发电功率进行预测。
在光伏发电功率预测中,天气条件是一个重要的影响因素。
因此,天气预测模型的准确性对光伏发电功率预测至关重要。
传统的天气预测模型通常基于统计学方法,如ARIMA模型和支持向量机(SVM),其中SVM在多变量预测中表现出色。
此外,机器学习算法如人工神经网络(ANN)和深度学习模型在功率预测方面也引起了广泛关注。
除了天气因素,光伏发电系统本身的特性也对功率预测有影响。
例如,光伏板的类型、朝向、倾角以及温度等因素都会对光伏发电功率产生影响。
因此,在建立功率预测模型时,务必要考虑这些因素的影响,并进行相应的参数优化。
另一方面,光伏发电系统的功率优化也是提高系统效率和运行稳定性的重要手段。
光伏发电系统的功率优化涉及到光伏组件的选型和布局、逆变器的选择和控制策略以及储能系统的应用等方面。
例如,通过优化光伏阵列的布局和组件的选择,可以提高太阳能的利用效率,并减少发电功率的波动。
逆变器的控制策略和储能系统的应用可以平滑功率输出,提高系统的稳定性和可靠性。
目前,对于光伏发电系统中的功率预测与优化,还存在一些挑战和困难。
首先,光伏发电系统的功率输出具有时空动态性,因此需要建立准确的模型来捕捉这种动态行为。
其次,天气条件的变化和光伏发电系统自身的多变性导致系统存在较大的不确定性。
最后,光伏发电系统的复杂性和规模带来了数据量大、计算量大的问题。
光伏发电系统输出功率预测与优化研究引言:随着能源需求的不断增长和对环境的关注不断加强,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,越来越受到广泛关注。
然而,光伏发电系统的输出功率受到多种因素的影响,如天气条件、温度、日照强度等。
在实际运行中,准确预测光伏发电系统的输出功率并进行优化可以提高发电效率和经济效益。
本文将研究光伏发电系统输出功率预测与优化方法,以提高光伏发电系统的性能和稳定性。
1. 光伏发电系统输出功率的影响因素光伏发电系统的输出功率受到多种因素的影响,其中包括天气条件、温度、日照强度、阴影遮挡等。
这些因素的变化会导致输出功率的波动,进而影响光伏发电系统的性能和稳定性。
因此,准确预测光伏发电系统的输出功率对于优化发电系统的运行至关重要。
2. 光伏发电系统输出功率预测方法光伏发电系统输出功率的预测是一项复杂的任务,需要考虑多个变量和因素。
以下是常用的几种光伏发电系统输出功率预测方法:2.1 气象数据方法该方法基于气象数据,如温度、日照强度、风速等,利用统计学方法建立预测模型,推测未来的光伏发电系统输出功率。
通过分析历史数据和气象数据的关系,可以预测系统在特定天气条件下的输出功率。
然而,由于天气条件的不确定性和复杂性,气象数据方法的预测准确度有限。
2.2 人工智能方法人工智能方法,如神经网络和支持向量机等,可以通过学习历史数据和光伏发电系统输出功率之间的关系来预测未来的输出功率。
这种方法利用机器学习算法能够自动调整模型参数,提高预测准确度。
然而,人工智能方法需要大量的数据进行模型训练,并且对于新的数据和未来的变化可能存在预测误差。
2.3 物理模型方法物理模型方法基于对光伏发电系统运行原理的理解和数学建模,通过模拟和计算得出输出功率的预测结果。
这种方法不依赖于历史数据和气象数据,而是通过考虑光伏电池的特性、光强分布等因素来进行预测。
物理模型方法具有较高的准确性,但对模型的建立和参数选择要求较高。
《光伏发电功率预测方法研究综述》篇一一、引言随着环境问题日益严峻,清洁可再生能源的发展受到了世界范围内的广泛关注。
光伏发电作为清洁能源的重要一环,在全球范围内的装机容量持续增加。
然而,光伏发电受气候条件、季节变化等外部因素影响,其输出功率的波动性给电网稳定运行带来挑战。
因此,准确预测光伏发电功率成为了迫切需要解决的问题。
本文旨在综述光伏发电功率预测方法的研究现状、存在的问题及发展趋势。
二、光伏发电功率预测方法概述光伏发电功率预测方法主要分为两大类:物理模型法和数据驱动法。
1. 物理模型法物理模型法主要是基于气象、光照等物理因素,建立光伏发电系统的物理模型进行预测。
这种方法考虑了影响光伏发电的各种因素,包括光照强度、温度、风速等。
通过对这些因素的测量和预测,结合物理模型进行计算,从而得出光伏发电功率的预测值。
物理模型法的优点是准确性较高,但需要大量的气象数据和复杂的计算过程。
2. 数据驱动法数据驱动法主要是利用历史数据、统计方法等手段进行预测。
该方法无需建立复杂的物理模型,而是通过对历史数据的分析和学习,发现数据间的规律和趋势,从而对未来的光伏发电功率进行预测。
数据驱动法包括时间序列分析、机器学习等方法。
其中,机器学习方法在光伏发电功率预测中得到了广泛应用,如支持向量机、神经网络等。
三、光伏发电功率预测方法的研究现状目前,国内外学者在光伏发电功率预测方面进行了大量研究。
在物理模型法方面,研究人员不断改进模型结构,提高模型的准确性和稳定性。
同时,越来越多的学者开始关注数据驱动法在光伏发电功率预测中的应用。
其中,机器学习方法在光伏发电功率预测中表现出了良好的性能。
此外,随着深度学习技术的发展,深度学习模型如卷积神经网络、循环神经网络等也被广泛应用于光伏发电功率预测中。
四、存在的问题及挑战尽管光伏发电功率预测方法取得了一定的研究成果,但仍存在一些问题和挑战。
首先,现有的预测方法在面对复杂的气候条件和季节变化时,其准确性有待进一步提高。
光伏系统的功率输出预测技术研究随着环保意识的不断提高以及清洁能源的发展,光伏发电系统的应用越来越广泛。
光伏发电系统可以将太阳能转换成电能,但是由于受各种因素的影响,光伏系统的功率输出很难完全预测。
因此,为确保光伏系统的稳定运行,需要准确地预测功率输出,这一问题也成为了光伏发电系统研究的热门话题之一。
本文将会探讨光伏系统功率输出预测技术,并介绍一些常见的预测方法。
一、预测问题的研究背景光伏系统的功率输出受许多因素影响,如天气、气温、光照度等。
这些因素是不可预测的,因此光伏系统的功率输出也就难以完全预测。
然而,无论是发电厂还是分布式光伏系统,对能量的准确预测都是非常重要的。
以发电厂为例,如果能够准确地预测功率输出,那么就能更好地规划和调度发电行为;而对于分布式光伏系统而言,功率输出的预测是保证系统安全稳定运行的关键因素之一。
二、预测方法的研究现状目前,预测光伏系统的功率输出有很多方法。
常用的预测方法包括基于经验模式分解(EMD)算法的多元线性回归模型、小波变换、人工神经网络(ANN)、支持向量回归(SVR)等。
1.多元线性回归模型多元线性回归模型是一种常见的预测方法,其主要基于经验模式分解(EMD)算法。
该算法将预测问题分解成一个低频信号和一个高频信号的问题,然后进行线性回归分析。
该方法的优点是数据处理简单,易于理解。
但是,在实际应用中,由于该方法对噪声敏感,所以需要进行大量的计算和修正。
2.小波变换小波变换是一种将信号转换成频域的方法。
其主要通过在时间和频率上对数据进行分解和重建,得到信号的低频和高频成分。
该方法的优点在于能够较好地解决非线性问题,并且计算速度较快。
不过,小波变换也存在一些问题,如需要选择合适的小波基函数等。
3.人工神经网络人工神经网络是一种基于机器学习的方法,其通过学习历史数据,构建神经网络模型,预测未来。
该方法的优点在于能够处理复杂的非线性关系,并具有较高的预测精度。
但是,神经网络也存在一些问题,如需要大量的样本数据、过拟合等。
光伏系统的发电功率预测方法研究随着能源需求的增长和环境保护的意识不断提高,光伏系统作为一种可再生能源设施,受到了广泛关注和应用。
然而,光伏系统的发电功率波动性较大,且受天气等外界因素影响较大,因此如何准确预测光伏系统的发电功率成为了一个重要问题。
本文将探讨光伏系统的发电功率预测方法,并对其进行研究。
一、光伏系统的发电功率特点在研究光伏系统的发电功率预测方法之前,首先需要了解光伏系统的发电功率特点。
光伏系统的发电功率受到多种因素的影响,包括太阳辐射、温度、倾角等。
这些因素的变化导致了光伏系统发电功率的波动性较大。
同时,天气变化也会直接影响光伏系统的发电效果,如阴天、多云等天气条件下发电功率会呈现明显下降的趋势。
二、传统的发电功率预测方法目前,有多种发电功率预测方法被用于光伏系统。
传统的发电功率预测方法主要基于统计学模型或时间序列模型,如线性回归、支持向量机等。
这些方法根据历史数据进行统计分析,得到一个数学模型,通过对比历史数据和实时数据的差异,来预测未来的发电功率。
然而,传统方法存在一些问题。
首先,由于光伏系统的发电功率受到多种因素的影响,传统方法无法考虑到所有的因素,因此其预测精度有限。
其次,传统方法只能根据历史数据进行预测,对于特殊情况的预测能力较弱。
此外,传统方法对数据的要求较高,对于数据异常或缺失的情况处理能力不足。
三、基于机器学习的发电功率预测方法近年来,随着机器学习的发展,人工神经网络、支持向量机、深度学习等方法被应用于发电功率预测中,取得了较好的效果。
这些方法能够对大量数据进行处理和学习,能够更好地拟合光伏系统的发电功率特性。
人工神经网络是一种借鉴人脑神经元结构和功能,模拟人脑神经网络进行计算的方法。
通过构建并训练人工神经网络,可以实现对光伏系统发电功率的预测。
支持向量机是一种基于统计学习理论的机器学习方法,适用于非线性函数拟合和模式识别。
通过支持向量机对光伏系统历史数据进行学习,可以预测光伏系统未来的发电功率。
光伏电站功率的因素预测与精度提升发布时间:2021-09-26T01:53:33.208Z 来源:《论证与研究》2021年8期作者:李 潇[导读] 摘要:当前社会发展过程中,电力资源对于社会工业生产至关重要,但是资源枯竭问题逐渐明显,以煤炭资源发电的火力发电方式受到威胁,同时电力生产也受到影响,导致电力生产效果下降。
光伏发电主要应用光伏发电原理进行太阳能发电,随着光伏发电项目不断进步,光伏发电项目建设更加注重效率和成本,从而确保光伏发电项目建设更加优化,最大程度提升项目的建设效率。
与传统预测方法相比,所提方法能够精准地预测光伏电站的发电功率,对于电网分配有积极意义。
光伏电站功率的因素预测与精度提升李 潇(华能金昌光伏发电有限公司 甘肃 金昌 737100)摘要:当前社会发展过程中,电力资源对于社会工业生产至关重要,但是资源枯竭问题逐渐明显,以煤炭资源发电的火力发电方式受到威胁,同时电力生产也受到影响,导致电力生产效果下降。
光伏发电主要应用光伏发电原理进行太阳能发电,随着光伏发电项目不断进步,光伏发电项目建设更加注重效率和成本,从而确保光伏发电项目建设更加优化,最大程度提升项目的建设效率。
与传统预测方法相比,所提方法能够精准地预测光伏电站的发电功率,对于电网分配有积极意义。
关键词:光伏电站;功率;因素预测;精度提升引言:随着社会经济的快速发展,人们的生活水平在不断提高,对电力的需求量也在不断增多。
电力企业需要对各种能源进行充分利用,增加电能供应量。
而光伏电站可以将太阳能转化为电能,是一种新型发电方式。
但是在光伏电站建立过程中,各种因素会影响光伏电站的发电效率。
因此,需要在掌握影响光伏电站发电效率因素的基础上,提出有效措施提升光伏电站的发电效率,推动光伏电站在电力行业中的广泛应用。
1光伏发电系统概述光伏发电系统是利用太阳能资源进行发电的核心装置,利用光生伏特的工作原理进行光伏发电系统发电。
太阳能发电主要由光伏方阵、逆变器装置以及跟踪系统等组成。
《光伏发电功率预测方法研究综述》篇一一、引言随着社会对可再生能源的需求日益增长,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,受到了广泛关注。
然而,光伏发电受天气、时间等因素影响较大,其功率预测成为了一个重要的研究方向。
本文旨在全面综述光伏发电功率预测方法的研究现状,分析各种方法的优缺点,为后续研究提供参考。
二、光伏发电功率预测方法概述光伏发电功率预测方法主要包括统计学习方法、物理模型法、混合模型法等。
统计学习方法基于历史数据和气象数据,通过建立模型进行预测;物理模型法则基于光伏电池的物理特性进行建模和预测;混合模型法则结合了统计学习和物理模型法的优点,提高了预测精度。
三、统计学习方法在光伏功率预测中的应用统计学习方法在光伏功率预测中应用广泛,主要包括线性回归、支持向量机、神经网络等方法。
这些方法通过分析历史数据和气象数据,建立模型进行预测。
其中,神经网络方法在处理非线性问题时具有较好的效果,因此在光伏功率预测中得到了广泛应用。
然而,统计学习方法对数据的依赖性较强,当数据量不足或质量不高时,预测精度会受到影响。
四、物理模型法在光伏功率预测中的应用物理模型法基于光伏电池的物理特性进行建模和预测,包括辐射模型、温度模型等。
该方法能够考虑光伏电池的实际工作情况,因此具有较高的预测精度。
然而,物理模型法的建立需要较为详细的设备参数和气象数据,对于一些数据不完备的情况,其应用受到限制。
五、混合模型法在光伏功率预测中的应用混合模型法结合了统计学习和物理模型法的优点,既考虑了历史数据和气象数据,又考虑了光伏电池的实际工作情况。
通过综合分析多种因素,混合模型法能够提高预测精度。
目前,混合模型法已成为光伏功率预测的研究热点。
六、光伏发电功率预测方法的挑战与展望尽管光伏发电功率预测方法已经取得了较大的进展,但仍面临一些挑战。
首先,数据质量对预测精度的影响较大,如何提高数据的准确性和完整性是亟待解决的问题。
其次,现有方法在处理复杂天气条件和快速变化的光照条件时仍存在一定困难。
光伏发电功率预测方法研究综述光伏发电功率预测方法研究综述光伏发电作为可再生能源的重要组成部分,具有环保、可再生、分布式等优势,被广泛应用于电力供应系统。
然而,光伏发电的不稳定性和波动性仍然是制约其应用的一个重要因素。
因此,准确预测光伏发电功率对于电网调度和运营非常关键。
随着科技的发展和数据的积累,许多学者和研究人员致力于光伏发电功率预测的研究。
本文将对光伏发电功率预测方法的研究进行综述,包括传统方法和现代方法。
一、传统方法1. 统计学方法统计学方法主要利用历史数据和数理统计的方法来预测光伏发电功率。
常见的统计学方法包括移动平均法、指数平滑法和回归模型等。
这些方法简单易行,适用于一些简单的预测场景。
2. 基于时间序列分析的方法时间序列分析是一种用于预测未来数值的统计技术。
该方法结合历史数据和趋势分析,通过建立时间序列模型来预测未来光伏发电功率。
常见的时间序列分析方法有ARIMA模型和ARCH模型等。
二、现代方法1. 机器学习方法机器学习方法基于大量数据样本,通过建立模型和学习算法来实现光伏发电功率的预测。
常见的机器学习方法包括支持向量机、神经网络和随机森林等。
这些方法可以有效解决光伏发电功率预测中的非线性和高维问题。
2. 深度学习方法深度学习方法是一种特殊的机器学习方法,以人工神经网络为基础,通过多层次的网络结构和大规模的训练数据来实现光伏发电功率的预测。
深度学习方法具有强大的模式识别和非线性建模能力,能够提高预测精度。
综上所述,光伏发电功率预测方法研究涉及传统方法和现代方法。
传统方法主要是基于统计学和时间序列分析,简单易行但需要满足一定的预测前提条件。
现代方法则主要是机器学习和深度学习方法,能够更好地解决非线性和高维问题,但需要大量的样本数据和复杂的计算。
虽然当前光伏发电功率预测的研究已经取得了一定的成果,但仍然存在一些问题。
例如,数据采集和处理的复杂性、模型的选择和建立的合理性以及验证和优化等方面的挑战。
光伏电站功率预测影响因素分析及准确率提升方法研究
摘要:随着光伏发电技术的不断发展,在电力需求中所占比例也越来越大,致
使光伏发电对电网的影响越来越明显。
光伏发电本身所特有的间歇性和不确定性,增加了电网计划和调度的难度。
为了解决其发电量不稳定的问题,必须加大系统
的旋转备用容量。
旋转备用容量的增加间接地增加了光伏发电的运营整体成本,
所以有必要对其输出功率进行预测。
关键词:光伏电站;功率预测;影响因素;准确率
一、光伏发电影响因素分析
气候是某一地区在长时间尺度内的综合性气象情况,它与气流、纬度、海拔、
地形等有关。
气候因素是光伏电站建址的决定因素之一,也是影响光伏发电输出功
率的重要因素。
气象是短时间尺度内的大气物理现象,包括日照、蒸发量、风速的日变化趋势、温度、气压和云量等。
气象因素可采用卫星测量、数值天气预报、地面遥感测量、地面天空成像仪(地基云图)等方式获得。
不同方式提供的气象数据时空分辨率和
精度不同,地基云图可以提供时空分辨率较高的云层预报,但时空尺度却较小。
数
值天气预报方式提供的气象数据时空分辨率较低,但可以有较大的时空尺度。
地理因素,指光伏电站的地理位置与地域环境,选择一年四季光照辐射条件好、日照时间长的地理位置,建立光伏电站可以获得优质的光资源,地理因素对光伏发
电输出功率的影响相对稳定。
电站设计因素,指电站设计时的电池板布局、电池板清洁等影响因素,包括光伏电池板的倾斜角、放置方向、阵列间距、自清洁能力、容量大小与设备选型等。
电气效率,指实现光电能量转换过程中所用到的各部件工作效率,包括光伏组件、逆变器、变压器、汇流箱与电缆等的效率。
光伏组件实现光能到电能的转换,逆变
器与变压器实现直流电能到交流电能的变换,汇流箱与电缆实现电能传输。
在能量
转换与传输过程中存在各种损耗,损耗将影响整个光伏发电系统的输出功率。
二、影响光伏功率预测准确率的因素
(一)气象环境影响因素
覆盖灰尘的光伏板将降低光伏板吸收太阳辐射的比例,最终降低光伏板的输
出功率。
与辐射、云层、温度、风速等因素不同,粉尘对光伏发电输出的影响是
一个长期稳定的过程,因为粉尘的沉积、积累和自然清除是一个连续稳定的过程。
粉尘对光伏板性能的影响是缓慢的、渐进的,不能在超短期或短期预测中反映出来,而是可以根据其冲击特性进行补偿。
风速和云量对光伏发电系统的功率输出也有很大的影响,但由于风速和云量
的性质变化很大、很快,使得光伏发电量在几分钟甚至几秒钟内就出现了陡坡,
这超过了大多数人工智能方法处理大量数据的响应时间。
然而,在短期或中期的
小时、天或周的预测中,这种急剧变化可以视为异常而忽略不计。
然而,在超短
期预报中,影响预报精度的最重要因素是云。
云很小,甚至是惰性的,所以它们
是不可预测的,会改变形状、大小、速度和方向。
云的变化会立即改变光伏板接
收到的太阳辐射量,并迅速引起光伏系统输出功率的变化。
一些研究人员利用天
空成像仪和太阳跟踪相机对影响光伏发电输出功率的云层变化进行检测和跟踪,
但算法的时间分辨率达不到预期的精度。
(二)数据影响因素
基于统计和人工智能技术的输出功率预测方法可以综合考虑和补偿上述因素
的影响。
然而,这些方法需要足够的历史数据支持来提供统计处理和人工神经网
络训练。
一般来说,统计回归需要至少一年连续完整的光伏系统输出功率数据。
神经网络算法不仅需要光伏系统输出功率的历史数据,而且与气象历史数据和数
值天气预报密切相关。
历史数据的缺乏会使相关的统计数据和人工智能预测方法
失效。
同时,不完整的历史数据可能导致较大的预测误差。
除历史数据外,数值天气预报,如云、风、温度、湿度和降雨等实时数据,
也有助于在线训练和调整内部参数以获得更高的预测精度。
三、光伏功率预测准确率的提升方法
(一)光伏数据预处理
(1)坏数据剔除
一般情况下,根据物理规律或数据采集质量控制要求排除不良数据。
但是,
由于光伏数据分散性大,不良数据的定义是一个难点,定义不准确会导致判断失误。
(2)缺失数据处理
当数据要求连续或样本较小时,剔除缺失数据段对预测精度有很大影响,因
此有必要对缺失数据进行重构。
插值是最简单的数据重建方法之一,如利用插值来提高数值预报数据的时空
分辨率。
然而,由于光伏数据的波动性和随机性,插值法可能无法恢复数据序列。
利用已知数据建立特征空间,利用支持向量机分类模型恢复历史缺失数据。
辐照度和气象因子具有很强的空间连续性和相似性,基于空间相关性的数据
恢复技术应运而生。
利用空间相关理论,利用目标光伏电站周围光伏电站的数据,采用主成分分析法,重建目标光伏电站的辐照度或功率损失数据。
该方法不仅可
以恢复数据序列,而且可以用于光伏发电功率预测。
(二)数据样本分类筛选和输入数据选择
(1)样本分类筛选
将光伏数据按不同的天气类型划分。
划分依据通常是季节与天气类型,也可
用辐照度和云量作为指标,将光伏样本划分为如晴天、阴天、雨天等。
此类划分
指标选取简单、实现方便,但划分结果粗糙,不能给出精确的物理、数学解释。
选择特征指标构造特征空间,并通过K-means聚类、自组织神经网络(SOM),
以及SVM和CART等方法实现样本的分类/聚类。
选择区分度显著的特征指标和有效的分类/聚类方法是这类研究的重点。
特征指标的获取方式有:(1)直接从NWP
中获取,如温度、云量等;(2)提取直接可得参数序列的某个统计指标作为特征指标,如晴空指数、辐照度三阶导数最大值、辐照度方差、辐照度与理论值偏差值等;(3)变换直接可得参数,形成特征指标,如采用主成分分析法将现有的相互相
关的参数转换成互不相关的主成分。
(2)输入数据选择
输入数据的选择是在目标预测的条件下,通过物理分析和数学方法选择主导
因素。
在不同的预报时空尺度和天气模式下,影响地面辐照度和光伏发电量的主
要因素不同,直接辐照度、总辐照度和散射辐照度的主要影响因素也不同。
例如,在长期预报时间尺度上,气象因子的重要性小于短期预报尺度;影响地面直接辐
照度的最显著因素是云量和空气;影响地面总辐照度的最明显因素是降水量和太
阳天顶角。
随着气象研究的发展和测量技术的进步,出现了一些与地表辐照度和
光伏发电有关的新参数,如液体水深、空气质量系数、气溶胶光学厚度等。
输入
数据选择方法包括多元线性回归、主成分分析、相关系数计算、灵敏度分析、伽
玛检验(GT)和遗传算法(GA)。
(三)建立评价标准
(1)电站信息:经纬度、海拔高度、气候类型等。
(2)电力系统信息及模型:光伏板、逆变器、存储系统、传感器等历史数据,包括数据源、数据类型、数据采样间隔、数据精度、数据完整性和合理性。
误差指标,包括几种常用的误差计算方法,如:均方根误差、平均绝对误差百分比、平均相对误差、最大平均误差和相关系数。
时间尺度和时间分辨率:预测时间尺度可以是小时、天、周或月,时间分辨率可以是秒、分钟或小时。
算法复杂度是预测方法中使用的计算方法和计算资源的成本。
预测方法的时间复杂度、时间成本。
经济性、预测方法及其实施的经济分析。
四、结论
光伏功率预测是提高光伏电站控制、调度性能及保障其接入电网安全稳定运行的基础,尽管近年国内外学者对光伏功率预测技术展开了大量的研究工作,但仍有些研究工作值得深入:光伏功率预测方法的研究主要集中在超短期和短期预测上,数据处理和样本筛选是提高预测精度的有效方法,因此需加强数据质量监控,并对数据进行预处理,根据数据相关性的强弱实现精细化数据分类;依据不同光伏功率预测方法的特性,加深对组合式预测方法的研究与应用,并对组合智能算法的预测速度和精度进行优化提升;深入分析光资源和光伏发电特性,并结合目标光伏电站的实际数据、环境情况,建立精确的预测算法。
参考文献:
[1]舒印彪,张智刚,郭剑波,等.新能源消纳关键因素分析及解决措施研究[J].中国电机工程学报,2017,37(1):1-8.
[2]王洪坤,葛磊蛟,李宏伟,等.分布式光伏发电的特性分析与预测方法综述[J].电力建设,2017,38(7):1-9.。