1.一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)获取某区域风电场的历史功率及待测风电场影响因子的历史数据,建立特征数据库,识别并剔除原始数据中的异常值,填补原始数据中的缺失值,使用z‑score将数据标准化;
(2)使用t分布随机近邻嵌入算法,在保留数据相似性的同时对数据进行降维;
(3)利用CNN对已经处理过的风电数据进行局部特征提取,生成更重要的信息;
(3.1)CNN的输入为多特征数据,通过卷积层提取输入时间序列的有效非线性局部特征;将数据以天为单位分成k天,每天n条数据,每条数据m个气象因素,构成n×m×k矩阵作为CNN模型的输入,记CNN卷积层输出为 ,卷积层输出公式如下:;
其中, 为激活函数,k为滑动窗口大小,wn,m为卷积核n行m列的权重,Xi+n,j+m为输入风电数据特征矩阵第n行、第m列的值,bn,m为卷积核偏差;
(3.2)在CNN池化层中,利用滤波器和滑动窗口进行数据采样,降低数据特征尺寸,减少网络参数,最后通过全连接层将数据输入到FEDformer模型中;
(4)使用主要架构为编码器‑解码器的FEDformer模型,经过编码器的MOE模块对输入信号进行分解,FEB模块对频域特征进行加权,使高频特征得到更高的权重,再由解码器中的FEA对来自编码器和解码器中的信号执行交叉注意操作,提取信号中的相关性和相似性,实现模型的自适应学习和预测,得到最终的预测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法,其特征在于,步骤(1)所述的待测风电场影响因子包括风速、风向、温度、湿度。
3.根据权利要求1所述的一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法,其特征在于,所述步骤(1)具体为:(1.1)整理某区域多个风电场历史功率和待测电站气象因子的历史数据,识别样本集中的异常值并将其剔除,再补全原始数据中的缺失值;
(1.1.1)运用拉依达准则法,给定一个置信概率,据此确定一个置信限,并以此为标准判断数据是否为异常值,若数据误差超过此限,则将其视为异常值并剔除,最终得到风电场历史功率数据和影响因子历史数据;
(1.1.2)在剔除异常值的基础上,针对非多个连续数据缺失的情况,采用平均值法进行补齐,针对多个连续数据缺失的情况,则采用直接删除的方法处理;所述平均值法公式如下:;
其中,xi为第i个缺失数据,xi‑1和xi+1为缺失值前后的数据,若xi+1为缺失值,则向后取xi+2;
(1.1.3)使用z‑score,将已经清洗完的历史功率数据进行标准化处理,记样本序列为x1,x2,…,xn,标准化公式如下:;
其中,xi是标准化前的数据,yi是对应的标准化数据,是该序列的平均值,产生的新序列y1,y2,…,yn是均值为0、方差为1、无量纲的数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法,其特征在于,所述步骤(2)具体为:对风电场历史运行数据使用t分布随机近邻嵌入算法进行特征提取;
记S={x1,x2,…,xn}为n个高维系统运行的数据集合,高维数据点两两之间服从高斯分布,用Pj|i来描述高斯中心相似的条件概率,其计算公式为:;
其中,为数据点xi的高斯分布方差;
根据此式,计算空间中任意两个数据点的联合概率分布Pij,其计算公式为:;
式中,Pi|j是在给定数据点xi的条件概率的情况下,将xj作为邻近点的概率;Pj|i是在给定数据点xj的条件概率的情况下,将xi作为邻近点的概率;
在低维空间中,记T={y1,y2,…,yn}为集合S服从自由度l的t分布的映射,Qij系统运行数据任意两个特征矩阵联合概率分布,其计算公式为:;然后,用Kullback‑Leibler离散度DKL表示映射正确性,其计算公式为:
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其中,Pij是空间中任意两个数据点的联合概率分布,Qij是系统运行数据任意两个特征矩阵联合概率分布;
最后,利用梯度下降法迭代求最小离散度,提高气象特征矩阵准确率。
5.根据权利要求1所述的一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法,其特征在于,所述步骤(4)具体为:(4.1)编码器采用多层结构, ,编码器中的MOE Decomp层负责将输入信号分解成季节分量和趋势分量,将趋势分量舍弃,保留季节分量,并将其传到下一层学习;FEB模块负责提取信号的频域信息,并将其整合到模型中,对频率特征进行加权以确保高频特征能得到更大的权重,最后将处理后的季节分量馈送到解码器;
所述编码器主要公式如下:
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其中, 表示第l层编码器的输出, 是嵌入的历史序列,表示第l层中的第i个分解块之后的季节性分量;
(4.2)解码器也采用多层结构, ,解码器中的输入也会经过三个MOE Decomp分解层,分解层将信号分解为趋势分量和季节分量,同编码器一样,将季节分量传递到下一层一步一步学习;FEB负责提取时间序列中的有效频域信息,其功能与自注意块相同,对高频特征进行加权,从而更好地捕捉时间序列的详细信息;FEA负责在编码器和解码器之间交换信息,通过交叉注意运算学习两个模块之间的内在关系,提取信号之间的相关性和相似性,实现模型的自适应学习和预测;
所述解码器的主要公式如下:
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其中, 表示第l层编码器的输出, 分别表示第l层第i个分解块后的季节分量和趋势分量, 分别表示第i次提取的趋势 的投影;
最终的预测结果为两个细化分解分量的和,其公式为:;
其中, 是将深度变换后的季节分量 投影到目标维度。
6.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1‑5中任一项所述的一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法。
7.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1‑5中任一项所述的一种基于时空相关性的短期风电功率预测方法。