基于遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電量預(yù)測及FPGA加速
發(fā)布時(shí)間:2021-07-29 09:22
隨著光伏發(fā)電的配網(wǎng)比例上升,光伏系統(tǒng)大規(guī)模并網(wǎng)到電網(wǎng)中給生產(chǎn)和運(yùn)營帶來了巨大挑戰(zhàn),因此迫切需要對(duì)光伏預(yù)測技術(shù)進(jìn)行研究。準(zhǔn)確的光伏預(yù)測結(jié)果具有指導(dǎo)性的作用,電力運(yùn)營機(jī)構(gòu)可以借此采取及時(shí)的響應(yīng)措施:優(yōu)化發(fā)電計(jì)劃;提高電網(wǎng)的峰值調(diào)度能力;合理地安排維護(hù),減少機(jī)組損耗。光伏預(yù)測技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文介紹了光伏發(fā)電的預(yù)測方式,并對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)做出總結(jié)歸納。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠處理復(fù)雜的非線性問題,因此將其作為預(yù)測方法并建立預(yù)測模型,對(duì)影響光伏發(fā)電的氣象因素進(jìn)行相關(guān)性分析以確定模型的輸入數(shù)據(jù)。復(fù)雜天氣條件導(dǎo)致光伏系統(tǒng)的間歇性,隨機(jī)性和從變性,這使光伏預(yù)測變得困難。遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Recurrent neural network,RNN)被認(rèn)為是時(shí)間序列數(shù)據(jù)預(yù)測的有效工具。但是,當(dāng)天氣劇烈變化時(shí),長期變量序列可能會(huì)在RNN的訓(xùn)練過程中導(dǎo)致梯度消失(爆炸),從而使預(yù)測結(jié)果達(dá)到局部最優(yōu)。為避免上述問題并優(yōu)化預(yù)測性能,采用具有長短期記憶(Long short-term memory,LSTM)單元的RNN建立預(yù)測模型。此外,由于LSTM復(fù)雜的結(jié)構(gòu),CPU和GPU等通用處理器無法有效地實(shí)現(xiàn)LSTM...
【文章來源】:南昌大學(xué)江西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:72 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1中國光伏裝機(jī)情況??光伏發(fā)電系統(tǒng)在普及方面仍面臨許多挑戰(zhàn),在沒有儲(chǔ)能設(shè)備的情況下將光??
ny,?Sep.?30th.?2015??1000??Rainy.?Feb.?22r:d.?2015??J?-^-Cloudy.?Nov.?28t?,.?2015?■?-^-Cloudy,?March?17,h.?2015??^?800:?^?800??i6001?、'?i6〇0??06:00?08:00?10:00?12:00?14:00?16:00?18:00?06:00?08:00?10:00?12:00?14:00?16:00?18:00??Time?Time??圖2.1四個(gè)季節(jié)在不同天氣情況下的典型太輻射t??1)氣溫??由圖2.1可知,在溫度較高的季節(jié)時(shí),太陽輻射量比較高;在溫度較低的冬??季時(shí),太陽輻射量也會(huì)相應(yīng)的下降。由此可見,溫度與太陽輻射量有著較大相??關(guān)性,從而對(duì)光伏發(fā)電量產(chǎn)生較大的影響。??2)太陽高度角??太陽高度反映了太陽與地球(地平線)所處的夾角大校如圖2.2所示,太??陽的入射光線與地球切面的夾角cp越大,太陽和地球之間的距離越小,所以太??陽輻射量就越大。當(dāng)入射光線垂直于水平面時(shí),太陽與地球之間的距離最短,??太陽對(duì)地表輻射達(dá)到最大值。??3)濕度??太陽輻照度會(huì)影響環(huán)境溫度,氣溫則對(duì)濕度有著直接影響。濕度是指空氣??中水蒸氣的量。水蒸氣増多會(huì)使地面接受的太陽輻射強(qiáng)度降低。這將對(duì)光伏發(fā)??電量造成一定影響。太陽輻射量高,水汽蒸發(fā)多,濕度低;反之,水汽蒸發(fā)少,??濕度高。陰雨天氣太陽輻射少,濕度高。濕度間接反映了太陽輻射量的大校??10??
個(gè)結(jié)構(gòu)較大的祌經(jīng)網(wǎng)絡(luò),這種情況下使用反向??傳播法會(huì)II丨現(xiàn)梯度消失或梯度爆炸的問題,從而使預(yù)測結(jié)澩陷入局部烺優(yōu)解。??過度的訓(xùn)練還會(huì)使網(wǎng)絡(luò)過擬合。??3)動(dòng)量和學(xué)習(xí)系數(shù)討以通過改變祌經(jīng)元的每個(gè)連接權(quán)重促進(jìn)學(xué)>j速度。然??而學(xué)習(xí)系數(shù)過大將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,過小則影響收斂速度。??3.2?RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)??3.2.1RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述??1988年,Moody和Darken1491提出了一種基于徑向基函數(shù)(Radical?Basis??Function.?RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖3.2所示,RBFNN是一種具三層結(jié)構(gòu)的前??饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。RBFNN的輸入層與隱藏層之間的權(quán)重為1,僅僅起到傳輸信號(hào)??的作用;RBFNN的核心知識(shí)在于隱藏層的徑向基函數(shù),通常采用對(duì)稱且衰減的??〇,(?II?x-ci?II?)??,C|?'?WeRkxm??,廣'?,,I、一r'、??^?y'x-x"x?::??廠、/,,Y?'?.??\?X'i?K?T.?}-Ym??'\.4,,v:Z?、、.j??\?Ck?;??0k(?||?x-ck?II?)??圖3.2RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)??16??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于回歸分析法的光伏發(fā)電功率預(yù)測模型研究[J]. 姚寧,周力民,陳城. 機(jī)械工程師. 2020(02)
[2]全球視角下中國光伏行業(yè)的發(fā)展及反傾銷[J]. 于洋. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2020(02)
[3]光伏2020展望(1):國內(nèi)需求有望重回50GW[J]. 肖俊清. 股市動(dòng)態(tài)分析. 2019(48)
[4]適用于分布式光伏接入中壓直流配網(wǎng)的三電平零電流開關(guān)變換器[J]. 吳健,Syed Waqar Azeem,朱小明,夏峰,連建陽,寧光富. 電網(wǎng)技術(shù). 2019(12)
[5]基于改進(jìn)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)的低壓配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)方法[J]. 肖勇,趙云,涂治東,錢斌,常潤勉. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2019(11)
[6]基于多變量LSTM的工業(yè)傳感器時(shí)序數(shù)據(jù)預(yù)測[J]. 易利容,王紹宇,殷麗麗,楊青,顧欣. 智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用. 2018(05)
[7]Photovoltaic yield prediction using an irradiance forecast model based on multiple neural networks[J]. Saad Parvaiz DURRANI,Stefan BALLUFF,Lukas WURZER,Stefan KRAUTER. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(02)
[8]基于混沌-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電功率超短期預(yù)測模型[J]. 王育飛,付玉超,孫路,薛花. 電網(wǎng)技術(shù). 2018(04)
[9]基于樣本擴(kuò)張灰色關(guān)聯(lián)分析的光伏出力預(yù)測[J]. 陳中,宗鵬鵬. 太陽能學(xué)報(bào). 2017(11)
[10]基于S-BGD和梯度累積策略的改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法及其在光伏出力預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 黎靜華,黃乾,韋善陽,黃玉金. 電網(wǎng)技術(shù). 2017(10)
碩士論文
[1]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震災(zāi)害損失預(yù)測研究[D]. 張志棟.云南大學(xué) 2016
[2]牽引供電在線監(jiān)測系統(tǒng)算法及實(shí)現(xiàn)研究[D]. 解廣.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[3]風(fēng)能及光伏發(fā)電功率短期預(yù)測方法研究[D]. 陳垣毅.浙江大學(xué) 2013
[4]基于雙重不確定性并網(wǎng)光伏發(fā)電極限容量計(jì)算研究[D]. 王福菊.華北電力大學(xué) 2012
本文編號(hào):3309065
【文章來源】:南昌大學(xué)江西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:72 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1中國光伏裝機(jī)情況??光伏發(fā)電系統(tǒng)在普及方面仍面臨許多挑戰(zhàn),在沒有儲(chǔ)能設(shè)備的情況下將光??
ny,?Sep.?30th.?2015??1000??Rainy.?Feb.?22r:d.?2015??J?-^-Cloudy.?Nov.?28t?,.?2015?■?-^-Cloudy,?March?17,h.?2015??^?800:?^?800??i6001?、'?i6〇0??06:00?08:00?10:00?12:00?14:00?16:00?18:00?06:00?08:00?10:00?12:00?14:00?16:00?18:00??Time?Time??圖2.1四個(gè)季節(jié)在不同天氣情況下的典型太輻射t??1)氣溫??由圖2.1可知,在溫度較高的季節(jié)時(shí),太陽輻射量比較高;在溫度較低的冬??季時(shí),太陽輻射量也會(huì)相應(yīng)的下降。由此可見,溫度與太陽輻射量有著較大相??關(guān)性,從而對(duì)光伏發(fā)電量產(chǎn)生較大的影響。??2)太陽高度角??太陽高度反映了太陽與地球(地平線)所處的夾角大校如圖2.2所示,太??陽的入射光線與地球切面的夾角cp越大,太陽和地球之間的距離越小,所以太??陽輻射量就越大。當(dāng)入射光線垂直于水平面時(shí),太陽與地球之間的距離最短,??太陽對(duì)地表輻射達(dá)到最大值。??3)濕度??太陽輻照度會(huì)影響環(huán)境溫度,氣溫則對(duì)濕度有著直接影響。濕度是指空氣??中水蒸氣的量。水蒸氣増多會(huì)使地面接受的太陽輻射強(qiáng)度降低。這將對(duì)光伏發(fā)??電量造成一定影響。太陽輻射量高,水汽蒸發(fā)多,濕度低;反之,水汽蒸發(fā)少,??濕度高。陰雨天氣太陽輻射少,濕度高。濕度間接反映了太陽輻射量的大校??10??
個(gè)結(jié)構(gòu)較大的祌經(jīng)網(wǎng)絡(luò),這種情況下使用反向??傳播法會(huì)II丨現(xiàn)梯度消失或梯度爆炸的問題,從而使預(yù)測結(jié)澩陷入局部烺優(yōu)解。??過度的訓(xùn)練還會(huì)使網(wǎng)絡(luò)過擬合。??3)動(dòng)量和學(xué)習(xí)系數(shù)討以通過改變祌經(jīng)元的每個(gè)連接權(quán)重促進(jìn)學(xué)>j速度。然??而學(xué)習(xí)系數(shù)過大將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,過小則影響收斂速度。??3.2?RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)??3.2.1RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述??1988年,Moody和Darken1491提出了一種基于徑向基函數(shù)(Radical?Basis??Function.?RBF)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如圖3.2所示,RBFNN是一種具三層結(jié)構(gòu)的前??饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。RBFNN的輸入層與隱藏層之間的權(quán)重為1,僅僅起到傳輸信號(hào)??的作用;RBFNN的核心知識(shí)在于隱藏層的徑向基函數(shù),通常采用對(duì)稱且衰減的??〇,(?II?x-ci?II?)??,C|?'?WeRkxm??,廣'?,,I、一r'、??^?y'x-x"x?::??廠、/,,Y?'?.??\?X'i?K?T.?}-Ym??'\.4,,v:Z?、、.j??\?Ck?;??0k(?||?x-ck?II?)??圖3.2RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)??16??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于回歸分析法的光伏發(fā)電功率預(yù)測模型研究[J]. 姚寧,周力民,陳城. 機(jī)械工程師. 2020(02)
[2]全球視角下中國光伏行業(yè)的發(fā)展及反傾銷[J]. 于洋. 科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊. 2020(02)
[3]光伏2020展望(1):國內(nèi)需求有望重回50GW[J]. 肖俊清. 股市動(dòng)態(tài)分析. 2019(48)
[4]適用于分布式光伏接入中壓直流配網(wǎng)的三電平零電流開關(guān)變換器[J]. 吳健,Syed Waqar Azeem,朱小明,夏峰,連建陽,寧光富. 電網(wǎng)技術(shù). 2019(12)
[5]基于改進(jìn)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)的低壓配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)校驗(yàn)方法[J]. 肖勇,趙云,涂治東,錢斌,常潤勉. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2019(11)
[6]基于多變量LSTM的工業(yè)傳感器時(shí)序數(shù)據(jù)預(yù)測[J]. 易利容,王紹宇,殷麗麗,楊青,顧欣. 智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用. 2018(05)
[7]Photovoltaic yield prediction using an irradiance forecast model based on multiple neural networks[J]. Saad Parvaiz DURRANI,Stefan BALLUFF,Lukas WURZER,Stefan KRAUTER. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2018(02)
[8]基于混沌-RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光伏發(fā)電功率超短期預(yù)測模型[J]. 王育飛,付玉超,孫路,薛花. 電網(wǎng)技術(shù). 2018(04)
[9]基于樣本擴(kuò)張灰色關(guān)聯(lián)分析的光伏出力預(yù)測[J]. 陳中,宗鵬鵬. 太陽能學(xué)報(bào). 2017(11)
[10]基于S-BGD和梯度累積策略的改進(jìn)深度學(xué)習(xí)方法及其在光伏出力預(yù)測中的應(yīng)用[J]. 黎靜華,黃乾,韋善陽,黃玉金. 電網(wǎng)技術(shù). 2017(10)
碩士論文
[1]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的地震災(zāi)害損失預(yù)測研究[D]. 張志棟.云南大學(xué) 2016
[2]牽引供電在線監(jiān)測系統(tǒng)算法及實(shí)現(xiàn)研究[D]. 解廣.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[3]風(fēng)能及光伏發(fā)電功率短期預(yù)測方法研究[D]. 陳垣毅.浙江大學(xué) 2013
[4]基于雙重不確定性并網(wǎng)光伏發(fā)電極限容量計(jì)算研究[D]. 王福菊.華北電力大學(xué) 2012
本文編號(hào):3309065
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