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专利号: 2024109425301
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑历史相似日与组合权重的光伏功率预测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)利用灰色关联法选取气象特征,并采用模糊C均值聚类将历史日划分为晴天、多云、阴天和雨雪天气组成训练集;

(2)将分类好的四个训练集分别通过最小二乘支持向量机LSSVR预测;具体如下:对于训练样本 ,构造目标函数,公式如下:;

其中,为松弛变量;C为正则系数,用于控制模型的复杂度; 为损失函数; 为求解以w、b、为变量的最小目标函数;为权重向量; 为求解w的范数;

对目标函数采用拉格朗日乘子法表示为:;

其中, 为样本i的拉格朗日乘子;为偏置量; 为求解以w、b、、为变量的拉格朗日目标函数; 为求解以w、为变量的拉格朗日目标函数; 是将原始数据点映射到新特征空间函数;为拉格朗日乘子;

同时根据拉格朗日的优化条件:

得到:

选择径向基函数作为核函数,核函数 公式如下:;

其中, 为核函数的参数,将目标函数转换为非线性回归方程:;

并经过求解得到第一种预测结果;

(3)利用完全集合经验模态分解CEEMDAN将历史数据分解成若干子序列,将各子序列通过卷积网络CNN与长短期记忆网络LSTM并加入注意力机制的混合网络模型CEEMDAN ‑CNN‑LSTM进行预测;利用完全集合经验模态分解CEEMDAN将历史数据分解成若干子序列包括以下步骤:(S1)在光伏功率信号 中加入N组高斯白噪声得到新的信号,然后使用模态分解EMD对信号进行分解得到第一个固有模态分量 公式如下:;

分解过程中得到的 残差为:

其中, 表示求解 的期望值; 表示添加到原始信号中的辅助噪声, 为第m次迭代中添加的不同噪声;

(S2)在残差 中加入白噪声信号,继续进行EMD分解得到模态分量,并重复计算N次,取平均值得到第二个 ,其中, 表示第m次迭代中得到的残差函数;公式如下:;

其次,分解过程中得到第二个残差 :;

(S3)反复执行步骤(S1)和(S2),直至无法获得负荷规则的模态分量;此时 为g,原始信号 即被分解为:;

(S4)将(S3)所分解出来的信号 放入CNN‑LSTM模型中进行预测得到第二种预测结果;

(4)使用灰色关联分析法将LSSVR的预测结果与CEEMDAN‑CNN‑LSTM模型的预测结果进行组合,以获得最终的预测结果;具体如下:首先将相似日模型预测的结果记为;日前模型预测结果记为 ;待预测日真实的光伏功率记为 ,两种预测结果与真实值之间的偏差记为 ,则:;

其中,为分辨系数;

各模型间的关联系数矩阵为:

其中,为关联系数矩阵, 为偏差; 为最小偏差值; 为最大偏差值;

对关联系数矩阵进行归一化处理,根据动态的关联系数权重,对两种预测模型的输出进行加权组合得到混合模型预测结果,公式如下:;

其中,P为最终的预测值, 为LSSVR模型对于第i预测值的关联系数; 为LSSVR模型的第i个预测值; 为CNN‑LSTM模型对于第i预测值的关联系数; 为CNN‑LSTM模型的第i个预测值。

2.根据权利要求1所述的一种考虑历史相似日与组合权重的光伏功率预测方法,其特征在于,步骤(1)中,气象特征包括全局水平紫外线辐照度、环境温度、降雨量、风向;模糊C均值聚类法公式如下:;

其中,数据集为 ,即光伏每日功率时序序列;为第j天的功率数据;

为样本隶属度; 为在模糊因子m的大小下样本隶属度的大小;n为样本数量即天数;

为聚类中心;m为模糊因子。