基于时间序列与支持向量机的风电场风速预测研究

介绍时间序列法与支持向量机用于风速预测的理论基础,通过Matlab软件,利用风电场采集得到的风速数据,建立时间序列法与支持向量机模型,对这2种方法在风电场风速预测中的应用进行了研究和比较。仿真结果表明,这两种方法都有效,但支持向量机风速预测精度更高,预测结果更好,具有一定的实用价值。     

基于遗传算法和最小二乘支持向量机的风电场超短期风速预测*

考虑到风电场风速的非平稳性、非线性特征及风电场风速实测数据存在异常现象,提出利用改进小波变换方法对风速序列数据进行分解与降噪处理,以降低其不稳定性.针对最小二乘支持向量机算法在参数确定依赖人为因素的缺陷,提出一种采用遗传算法对最小二乘支持向量机模型的惩罚系数和核函数参数进行寻优,构建基于遗传算法和最小二乘支持向量机的超短期风速组合预测模型,对小波变换分解后的各子序列数据分量进行预测,并将各子序列的预测结果叠加进而获得超短期风速的预测值.最后,通过算例验证了所提模型及方法能有效提高超短期风电场风速的预测精度.     

基于相似数据的支持向量机短期风速预测仿真研究

风电场功率预报是减小大规模风电并网对电网造成不良影响的有效手段,提高短期风速预测的精度是保障风电场功率预报的重要基础。提出了基于相似数据并结合小波分析的支持向量机短期风速预测方法。该方法从大量的数据样本中提取相似数据创建训练样本,采用小波分解技术将风速信号分解成低频趋势信号和高频随机信号,分别采用支持向量机理论建模,合成得到风速预测数据。仿真结果表明,相似数据有效地提高了数据的相关度,小波分解使支持向量机模型更好地拟合风速信号的低频和高频特性,提高了预测精度。通过与某风电场的实际风速数据验证,表明模型具有较强的泛化能力,程序运行时间可满足工程需要。     

风电场短期风速变化区间与变化趋势预测算法

风电场短期风速区间预测对风电场与电力系统的协调运行具有重要意义,基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机提出了一种短期风速区间预测算法。首先对风速时间序列进行Witold Pedrycz模糊信息粒化,得到3个模糊粒子Low、R和Up,分别代表风速区间的最小值、变化趋势和最大值,然后利用最小二乘支持向量机回归预测模型对粒化数据进行回归预测。实例分析结果表明,该算法提高了预测精度和效率,可以有效地预测风电场短期风速的变化区间和变化趋势。     

基于小波分解和最小二乘支持向量机的短期风速预测

短期风速预测对并网风力发电系统的运行有重要意义。对风速进行较准确地预测,可以有效减轻或避免风电场对电力系统的不利影响,同时提高风电场在电力市场中的竞争能力。简述了短期风速预测的价值和方法,提出了基于小波分解(wavelet decomposition,WD)和最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)的短期风速预测方法,分别以香港和河西走廊地区风电场为例,建立了上述2个地区风速预测的WD-LSSVM模型,根据上述地区的数据进行实例验证,结果表明文中的方法显著提高了超前一步预测的精度。     

基于最小二乘支持向量机的风速预测模型

风速具有较大的随机性,预测的准确度不高。针对这种现象,基于最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)理论,结合某风电场实测风速数据,建立了最小二乘支持向量机风速预测模型。对该风电场的风速进行了提前1h的预测,其预测的平均绝对百分比误差仅为8.55%,预测效果比较理想。同时将文中的风速预测模型与神经网络理论、支持向量机(support vector machine,SVM)理论建立的风速预测模型进行了比较。仿真结果表明,文中所提模型在预测精度和运算速度上皆优于其他模型。     

基于Fast ICA和改进LSSVM的短期风速预测

对风速的准确预测能有效减轻风电场对整个电网的不利影响,同时能提高风电场在电力市场中的竞争能力。首先提出一种基于快速独立分量分析算法和改进最小二乘支持向量机的风速预测模型,对运用fast ICA算法对风速时间序列进行多层分解,得到一系列的独立分量;然后运用改进最小二乘支持向量机模型对分解后的各独立分量风速进行预测;最后对各预测结果进行叠加作为最终的预测风速。算例结果表明,该预测模型能准确进行短期风速的预测。     

基于SVM方法的风电场短期风速预测

针对基于支持向量机的风电场短期风速预测进行研究,选择了不同的输入向量（历史风速时间序列,历史风速和温度,历史风速、温度和风向,历史风速、温度和时间）作为输入进行误差对比分析。实测数据及分析结果表明,采用历史风度和温度的二输入模型,预测效果最佳,为风速的短期预测和发电量预测提供了较好的参考价值     

基于混沌时间序列的支持向量机短期风速预测模型研究

风电场风速及风电功率预测技术是加强风电并网管理的关键措施之一。为了提高短期风速预测的精度,减小风电并网对电力系统的电能质量及其安全稳定运行带来的影响,提出了基于混沌时间序列的支持向量机短期风速预测模型。该模型针对风速混沌时间序列建模,并采用基于贝叶斯框架的最小二乘支持向量机对风速进行短期预测。仿真实验结果表明,该预测模型有效地提高了短期风速预测的精度。     

基于PSO优化LSSVM的短期风速预测

为了提高风电场风速短期预测的精确性,提出了基于粒子群算法优化最小二乘支持向量机的预测方法。首先求出风速时间序列的嵌入维数和延迟时间,进而对混沌风速时间序列进行相空间重构。利用粒子群算法对最小二乘支持向量机进行参数优化,然后利用优化后的最小二乘支持向量机模型对相空间重构后的风速时间序列进行预测,预测结果表明基于粒子群优化的最小二乘支持向量机的预测效果满足了精度要求。同时运用了支持向量机和BP神经网络模型进行预测,仿真结果表明,基于粒子群优化的最小二乘支持向量机预测方法具有预测精度高,预测速度快的优点,因此具有很高的工程实际应用意义。     

基于小波分解和微分进化支持向量机的风电场风速预测

针对因风速具有很强的波动性和间歇性而导致其难以预测的问题,提出了一种新的基于小波分解和微分进化支持向量机的预测方法,通过小波变换对风速数据进行多分辨率分解,并以微分进化优化的支持向量机对各分解层的风速分别建立预测模型,然后将各模型的预测结果叠加后作为最终的预测值。用某风电场实测风速数据进行仿真预测,结果表明,所提方法与交叉验证支持向量机和BP神经网络等常用的预测方法相比,具有更高的预测精度。     

风速概率分布参数预测及应用

利用双参数Weibull分布对历史风速数据按月拟合,通过对每年相同月份的分布参数数据进行分析,提出了一种基于灰色模型的、对未来年份中对应月的风速分布参数进行预测的方法。算例结果表明,该模型可以用较少的历史数据获得较高的精度,而预测所得的参数既可以用来评估风电场的风资源,又可根据概率分布的逆运算得到符合预测参数的风速序列。上述预测结果可以广泛应用于风力发电系统的仿真或风电场并网可靠性分析等方面。     

基于EWT-KELM方法的短期风电功率组合预测

针对短期风电功率预测,提出一种基于经验小波变换(Empirical Wavelet Transform,EWT)预处理的核极限学习机(Extreme Learning Machine With Kernels,KELM)组合预测方法。首先采用EWT对风电场实测风速数据进行自适应分解并提取具有傅立叶紧支撑的模态信号分量,针对每个分量分别构建KELM预测模型,最后对各个预测模型的输出进行叠加得到风速预测值并根据风电场风功特性曲线可得对应风电功率预测值,为验证本文方法的有效性,将其应用于国内某风电场的短期风电功率预测中,在同等条件下,与KELM方法、极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)方法、支持向量机(Support Vector Mmachine,SVM)方法以及BP (Back Propagation Neural Network)方法对比,实验结果表明,本文所提方法具有较好的预测精度和应用潜力。     

基于互信息属性分析与极端学习机的超短期风速预测

超短期风速预测对保证风电并网运行可靠性和维持电力系统安全稳定具有重要的意义,针对风速预测中不同因素对风速影响程度不同的特点,本文提出一种基于互信息属性分析与极端学习机的超短期风速预测方法。首先,选取与风速相关的68种候选属性因素,分别计算其相对于风速序列的互信息值,根据互信息,衡量属性对风速的影响程度,并选择输入属性;然后,由互信息值计算属性权值;之后,采用加权处理后的属性值来训练极端学习机,构建风速预测模型;最后,采用新模型预测未来4h内风速。采用北纬39.91°、西经105.29°的美国风能技术中心的实测数据开展实验,实验结果表明,新方法具有良好的预测精度,能够满足实际风速预测需要。     

风电场日出力曲线和储能容量关系研究

为了促进风能的利用与发展,减小大型并网风电场输出功率不稳定给电力系统调度带来的影响,提出了一种基于功率预测和储能系统配合的风电场功率波动平抑方法。分析了风电场日出力曲线与储能容量关系,对风电场历史实测风速数据进行统计,给出风电场合理的储能容量,以期为风电场储能系统容量的选取提供参考。根据某额定装机容量为100 MW的风电场实测风速数据对功率波动平抑过程进行仿真分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于小波变换的ARMA-LSSVM短期风速预测

对风电场风速的准确预测,可以有效减轻并网后风电对电网的影响,提高风电市场竞争力。提出将时间序列自回归滑动平均模型（Auto Regressive Moving Average, ARMA） 与最小二乘支持向量机模型（Least Square Support Vector Machine,LS-SVM）相结合的混合模型短期风速预测方法。采用小波变换（Wavelet Transform,WT）方法将历史风速序列分解成具有不同频率特征的序列。根据分解后各分量的特点,对于低频趋势分量选取LS-SVM方法进行预测,而高频波动分量则选取ARMA模型进行预测,采用小波重构得到最终预测结果。仿真实例表明,不同的预测方法整体的预测精度不同,而混合模型预测的均方根误差最低为11.5%,与单一预测方法相比,混合模型提高了预测精度。     

基于分量稀疏贝叶斯学习的风电场输出功率概率预测方法

概率预测有别于期望值预测,能够提供被预测量的概率分布信息。文中提出一种基于分量稀疏贝叶斯学习的风电场短期输出功率概率预测方法。该方法采用分量预测方式,应用离散正交小波变换Mallat算法将风电场输出功率分解为体现输出功率变化主趋势的趋势分量和平稳度较好的扰动分量。利用风速与风电场输出功率趋势上较强的相关性,结合趋势分量的自相关性对趋势分量进行预测;同时,根据扰动分量近似平稳的特点,利用其自身的自相关性对扰动分量进行预测。文中基于稀疏贝叶斯学习理论构建预测模型,实现对趋势分量、扰动分量以及原风电场输出功率的概率预测,并通过构建多学习机实现风电场输出功率的多步预测。算例分析部分通过对某处风电场7 200次的连续预测,验证了所提出方法的有效性。