基于集成学习的风电功率预测方法研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wdasheng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
由于风电大规模并网会给电网带来非常大的冲击,影响电网的稳定运行,风电功率预测的研究对于电网安全稳定运行及新能源发展具有重要意义。为了提高风电功率预测(Wind Power Forecasting,WPF)的精度和稳定性,本论文提出了一种基于SOM聚类和K折交叉验证优化的集成学习风电功率预测模型,分别使用BMA和ANFIS作为集成学习的元学习器进行预测,仿真实验证明本文提出的集成学习模型具有较好的预测效果。本文主要研究内容包括:(1)阐述了 WPF的背景和意义,国内外在WPF领域的研究现状,并总结不同的预测方法存在的问题。介绍了集成学习算法,给出本文的主要贡献和结构安排。(2)从风力发电的原理分析风电功率的主要影响气象因素,分析风速、风向和环境温度三个因素给风力发电带来的影响。介绍了本文数据来源风电场的SCADA数据,提出了多种评价指标以判断WPF模型的精度和泛化性能。(3)对数据进行预处理,进行风电功率的单模型预测,并通过仿真证明Pearson相似性处理对单模型预测的优化效果。首先,对SCADA原始数据进行预处理,采用高斯拟合功率曲线的方法剔除弃风数据。然后,根据Pearson相关性分析的方法选择最优采样间隔,计算风速、风向和环境温度的权值。最后,使用BPNN、SVM和RBFNN三个方法进行单模型预测,仿真结果证明预处理对单模型预测具有明显的优化效果。(4)针对单模型预测不稳定和泛化性能差的问题,提出了训练子集多样性的处理方法和一种基于贝叶斯模型平均(Bayesian Model Averaging,BMA)的集成学习WPF方法。首先,使用SOM聚类和K折交叉验证相结合的方法将训练集拆分成多个数据分布相同的训练子集。然后,以BMA为元学习器,集成3个单模型预测的输出进行WPF。最后,仿真实验从多方面证明了本章提出的WPF方法具有优秀的精度和稳定性。(5)选择新的元学习器——自适应神经模糊系统(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System,ANFIS)进行WPF,并进行仿真比较。另外,通过ANFIS-EL和BMA-EL的预测结果差别,说明Stacking型集成学习的元学习器不同,预测效果不同,可以根据实际情况来选择不同的模型。
其他文献
在当前分布式新能源快速发展形势下,如何更好地对并网光伏电站内的设备进行实时监控、数据采集传输、管理和维护,确保大规模、高渗透率分布式可再生能源安全可靠运行、灵活高效并网成为了研究的热点。本文在国家重点研发计划项目1.3金寨可再生能源发电集群并网消纳示范工程的支持下,针对上述问题展开研究,提出分布式光伏并网能量管理控制算法和分层数据传输系统,实现对分布式光伏电站内部并网设备的统一监测和调控。首先,本
在能源需求增多和环境污染严重的双重压力下,光伏、风能等清洁可再生能源发电装机规模逐渐扩大,使得新能源分布式发电技术得到广泛应用。同时由于自然环境的不可预测性,导致分布式发电技术应用受限,因此微电网技术应运而生。作为一种新型的配电形式,AC/DC混合微电网同时为交流和直流负载供电,从而减少了电力转换装置的使用,使得微电网结构简单、控制方便、运行安全。三相电压源型逆变器作为AC/DC混合微电网中的互联
随着人们对能源与环保问题的日益关注,发展节能、环保、低成本的非调质钢代替能耗高、周期长的调制钢生产汽车曲轴成为发展汽车用钢的必然趋势。典型的非调质曲轴用钢,主要有以下优点:采用微合金化技术提高了钢材的强度;非调质钢省去了调质热处理,节能效果显著;通过对钢中硫化物的控制,使得钢材具有良好的加工性能。但受其化学成分的影响,在生产此类品种时冶炼难度较大,制约了此类钢的低成本生产,其冶金难点主要有:钢中硫
随着“中国制造2025”战略的推进,我国对工业自动化的要求越来越高,工业机器人作为衡量工业自动化水平的主要标准,备受世界各国青睐。近年来,随着3C电子等行业的崛起,衍生出一种新型的轻负载、小型化、模块化的人机协作机器人。为了逐步实现其关节模组的高度集成,缩小体积、降低成本,其伺服系统虚拟传感器反馈控制技术是最核心的技术之一。在此背景下,本文以自主设计的双重凸极性表贴式永磁同步电机(SPMSM)为研
随着电力电子技术飞速发展,大功率直流变换技术越发起着至关重要的作用。全桥变换器具有拓扑结构简单、控制简单、高效率的优点,广泛应用在电力供应、可再生能源、储能系统、电动汽车牵引系统等大功率场合,因此研究全桥变换器具有重要意义。近年来学者提出软开关全桥变换器,以实现开关电源系统的小型化、轻型化、高频化。本文基于全桥变换器及其软开关技术的广泛研究,重点分析了典型拓扑的软开关实现方式以及不同方式所带来的问
当前,我国城乡发展正处于二元对立走向二元融合的重要阶段,新型城镇化战略和乡村振兴战略共同驱动乡村地区发展。乡村空间治理、农村人居环境整治为乡村地区“提品质、补短板”创造了有利的政策环境。科学配置乡村公共服务设施,提高乡村公共服务设施的服务水平成为实现乡村振兴、城乡融合的关键举措之一。天津市作为京津冀地区的特大城市,乡村人口结构及生产生活方式都呈现出新的特征,但乡村地区发展程度低,城乡差距有进一步加
气动人工肌肉是一种新型的气动执行元件,它具有安全柔顺、类生物肌肉特性等优点,得到了国内外学者的研究与关注。气动人工肌肉具有非线性,严重影响了气动人工肌肉位置、力和刚度的控制精度。本文基于气动仿生机械手臂控制系统的研究与应用,搭建了气动实验平台,并应用滑模和阻抗等控制算法对其各个关节和手臂进行控制。为得到肘关节力和刚度精确的数学模型,本文搭建测试平台对单根气动肌肉做测试实验。根据气动人工肌肉的输出力
BLDCM的运行原理和有刷直流电机基本相同,它们的转子都是永磁体,定子上按有多相绕组,均是由永磁体转子和定子上的绕组产生的磁场相互叠加来驱动电机旋转,BLDCM相比于有刷直流电机结构而言取消了电刷和换向器,采用电力电子器件来实现换相的功能,从而使电机在换相的过程中能量损耗和设备损耗更小。BLDCM目前在我国具有广泛的应用,比如家电领域,国防航天领域,新能源电动汽车领域等等,本文在以上为研究背景的基
随着新能源的发展,分布式电源(Distributed Generation,DG)的广泛应用,配电网的安全可靠运行受到了挑战,使得孤岛状态检测技术成为了国内外学者研究的热点。分布式并网技术具有操作灵活,适用范围广等特点,尤其适合光伏发电领域。为了充分发挥分布式电源的优势,克服现阶段存在的问题,本文对分布式光伏并网系统孤岛检测方法进行了研究。分布式电源的孤岛运行状态对电气设备及人身安全都有很大的安全
开关电源是大多数电力电子系统的能量来源,随着电力电子技术的不断进步,低电压大电流输出的开关电源成为现今非常热门发展趋势,比如在一些大规模集成电路以及复杂的单板设计中,供电模块需要很大的电流,因此如何提高大电流输出开关电源的效率成为亟待解决的重要问题。在传统的DC-DC开关电源中,次级侧的整流部分通常是肖特基二极管或快速恢复二极管,其利用了二极管只能是单向导电的特性。但是二极管具有比较大的导通压降,