1.一种基于改进PSO优化双权值神经网络的风电功率预测方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1、获取风电功率预测数据,进行数据预处理,构建训练样本与预测样本;
步骤2、构建双权值神经网络模型,初始化网络及相应参数,初始隐含层神经元个数k=
1,偏差精度为ε,样本数据归一化;
步骤3、判别隐含层神经元个数,如k=1,则选取原始样本输出为期望输出,否则选取第k‑1隐含层神经元输出偏差作为新的期望输出;
步骤4、运用改进PSO算法修正、获取双权值神经网络的连接参数,包括方向权值,核心权值以及幅值,具体实施方法如下:步骤4.1、初始化种群,种群粒子包括3个方向权值、3个核心权值及1个幅值,采取实数编码并运用混沌算子进行初始化,设定最大迭代次数、种群个数、粒子范围;
步骤4.2、计算粒子适应度值,计算全局最优值;
步骤4.3、利用基本粒子群算法原理进行种群进化,粒子更新;
步骤4.4、选取若干最优粒子进行局部深度优化;
步骤4.5、选取若干最差粒子进行随机优化;
步骤4.6、运用聚散度算子进行种群更新;
步骤4.7、判别迭代次数是否达设定值,是则结束,否则执行步骤4.3;
步骤5、判别是否满足偏差精度ε或达到设定的最大隐含层神经元个数,满足或达到,则结束训练;否则令k=k+1,跳至步骤3;
步骤6、用训练好的神经网络对预测样本进行风电功率预测,结合训练结果和预测结果进行神经网络评估;
步骤7、重复步骤2至步骤6进行若干次训练与预测,根据每次神经网络评估结果,择优选取双权值神经网络用于风电功率预测。
2.根据权利要求1所述的一种基于改进PSO优化双权值神经网络的风电功率预测方法,其特征在于:所述步骤1中,风电功率数据预处理的具体步骤如下:步骤1.1、基于事件异常的风电功率数据预处理,包括剔除不合理的数据、修正异常数据和补充丢失的数据;
步骤1.2、基于数据参数合理范围的风电功率数据预处理,风电场数据参数主要包括风速V、风向DW、温度T、湿度H、功率、气压P,其参数合理范围设置表达如下:其中,Vmax为最大合理风速值,ΔV为单位时间风速变化值,ΔVmax为单位时间风速变化最大值,PW为单机容量功率值,ZPW为总装机容量功率值,PWmax和ZPWmax分别为单机和总装机功率的最大合理值,Pmin和Pmax分别为气压最小和最大合理值,ΔT为单位时间温度变化值,ΔTmax为单位时间温度变化最大值,ΔP为单位时间气压变化值,ΔPmax为单位时间气压变化最大值;
步骤1.3、相似风电数据判别与检验,选取风速、舱外温度、塔外环境湿度为样本输入数据,风功率为样本输出数据,假设第i个样本数据为DWi,Ti,Hi和PWi,第j个样本数据为DWj,Tj,Hj和PWj,二者之间数据相似性可以用下式进行判别:式中SC为设定阀值,当上式成立则认为二者相似,此时检验二者输出功率偏差是否在合理范围,判别数据是否存在不合理现象。
3.根据权利要求1所述的一种基于改进PSO优化双权值神经网络的风电功率预测方法,其特征在于:所述步骤4中,选取若干最优粒子进行局部深度优化的具体步骤如下:步骤4.4.1、初始化参数,随机产生m个方向6维角度[α1 α2 α3 α4 α5 α6];
步骤4.4.2、第i个最优粒子为Xi更新方法如下:ΔXi(t)=C×[D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7],0<C<1,Xi(t+1)=Xi(t)±ΔXi(t),
式中D7=cosα1cosα2cosα3cosα4cosα5cosα6,D3=cosα1cosα2sinα3,D6=cosα1cosα2cosα
3cosα4cosα5sinα6,D5=cosα1cosα2cosα3cosα4sinα5,D4=cosα1cosα2cosα3sinα4,D2=cosα
1sinα2,D1=sinα1,
按照上述公式对m个方向及其反方向共计2m个方向分别计算粒子Xi的适应度值,然后选取最优适应度值并判别是否得到优化,是则更新粒子Xi最优解及最优适应度值,并记该最优更新方向为ΔXbest,否则返回步骤4.4.1;
步骤4.4.3、沿最优方向继续最优粒子Xi优化,更新方法如下:Xi(t+1)=Xi(t)+C1ΔXbest,C1>1计算粒子Xi适应值并判别是否得到优化,是则更新粒子Xi最优解和粒子最优适应度值,更新C1=C1(1+C2×rand),C2>1,返回步骤4.4.3,否则执行步骤4.4.4;
步骤4.4.4、判别所选若干最优粒子是否全部局部深度优化,是则更新全局最优值并结束,否则返回步骤4.4.1。
4.根据权利要求1所述的一种基于改进PSO优化双权值神经网络的风电功率预测方法,其特征在于:所述步骤4中,运用聚散度算子进行种群更新的具体步骤如下:设粒子Xi的适应度值为Yi,粒子Xj的适应度值为Yj,以粒子Xi为中心,定义粒子Xi与粒子jXj的距离为 定义适应度值之比为Fi =Yi/Yj,距离聚散算子矩阵和适应度值聚散度算子分别为:
式中 的取值为1和0,当 取值为1,反之取值为0,dS为设定常数, 的取值为1j
和0,当Fi<FS取值为1,反之取值为0,FS为设定常数;
步骤4.6.1、判断当前总迭代次数是否小于设定值iter1,是则执行步骤4.6.2,初始化i=1,否则算法结束;
步骤4.6.2、运用距离聚散度算子判别第i个粒子是否需要更新,根据 并判别该值是否大于设定值FdcS,是则执行步骤4.6.3,否则执行步骤4.6.4;
步骤4.6.3、进一步运用距离聚散度算子和适应度值聚散度算子判别第i个粒子是否需要更新,根据 并判别该值是否大于设定值FfcS,是则执行Xi=Xi+rand×(Xpg‑Xi),Xpg为距离浓度低且适应值高的粒子,否则保持第i个粒子不变;
步骤4.6.4、判别第i个粒子是否为种群最后一个粒子,是则算法结束,否则i=i+1,返回步骤4.6.2。