【摘要】：風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源,可以緩解能源危機(jī),減少化石燃料的利用以保護(hù)環(huán)境,因此越來越受到世界各國的重視。風(fēng)具有不穩(wěn)定的內(nèi)在特性,導(dǎo)致其發(fā)電呈間歇狀態(tài),在風(fēng)電并網(wǎng)時(shí),對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重?fù)p害和困難。提前若干小時(shí)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)可以為電網(wǎng)調(diào)度提供必要的依據(jù),進(jìn)而進(jìn)行提前調(diào)控是解決這一問題的有效途徑,具有重要的意義。針對(duì)這一問題,本文采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法,對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速進(jìn)行短期預(yù)測(cè),具體的研究內(nèi)容如下:1)首先對(duì)風(fēng)速序列的性質(zhì)進(jìn)行了分析,其隨機(jī)性較強(qiáng),與2階歷史數(shù)據(jù)高度相關(guān),平穩(wěn)性不定,周期性較弱,此外采用單一模型預(yù)測(cè)后殘差不是白噪聲,仍然有信息殘留,針對(duì)這一問題,提出了兩層模型,第一層模型對(duì)風(fēng)速預(yù)測(cè)之后,求得殘差,使用第二層模型對(duì)殘差序列進(jìn)行預(yù)測(cè),將兩層預(yù)測(cè)結(jié)果合并既得到了最終預(yù)測(cè)結(jié)果。使用兩層模型對(duì)3個(gè)地理位置的風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè),并與單一模型進(jìn)行了對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)單一模型預(yù)測(cè)效果不好時(shí),兩層模型預(yù)測(cè)性能較單一模型有所提升。2)針對(duì)風(fēng)速時(shí)間序列進(jìn)行預(yù)測(cè)使用的數(shù)據(jù)單一,信息有限導(dǎo)致的其預(yù)測(cè)性能差的問題,研究結(jié)合溫度、氣壓、風(fēng)向等多種物理特征,同時(shí)綜合時(shí)間趨勢(shì)性和周期性,空間相關(guān)的多個(gè)風(fēng)場(chǎng)的角度,提出三種方法對(duì)其他站點(diǎn)進(jìn)行選擇,以得到對(duì)此站點(diǎn)預(yù)測(cè)幫助最大的少量站點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)站點(diǎn)的風(fēng)速的融合預(yù)測(cè)。解決使用單一模型存在特征維度過高的問題,樣本不足,難以訓(xùn)練出有效模型的問題。3)針對(duì)使用單一模型處理高維特征存在欠擬合著問題,同時(shí)也難以對(duì)天氣的突發(fā)狀況做出良好的預(yù)測(cè),提出了用于風(fēng)速預(yù)測(cè)的組合模型,包含四個(gè)部分:時(shí)間預(yù)測(cè)器、全局預(yù)測(cè)器、集成器和突變預(yù)測(cè)器,其能更好的預(yù)測(cè)風(fēng)速突變情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文方法與常見的風(fēng)速時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法相比具有更高的預(yù)測(cè)精度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK81
【圖文】：

1.1.1 課題研究背景近年來，隨著我國工業(yè)化與城市化的推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)，不可再生能源與環(huán)境污染問題越加突出。工業(yè)發(fā)展勢(shì)必消耗大量能源，因此導(dǎo)致我國不可再生能源的缺口越來越大。而同時(shí)也進(jìn)入了環(huán)境高風(fēng)險(xiǎn)時(shí)期，各類環(huán)境污染問題屢見不鮮。不可再生能源一直是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主力，然而不可再生能源是大自然經(jīng)億萬年形成，消耗后短期內(nèi)不可能再次生成的緊缺能源。從近幾年各方面的反饋來看，不可再生能源的日益枯竭以及其對(duì)環(huán)境帶來的諸多問題，使得人們?cè)絹碓疥P(guān)注可再生能源的開發(fā)與運(yùn)用�？稍偕茉窗ㄌ柲�、水能、地?zé)�、核能和潮汐能等。其主要特點(diǎn)就是清潔、環(huán)保、取之不盡。近年來太陽能，核能，潮汐能等可再生能源都得到大力發(fā)展。與此同時(shí)，同屬可再生能源而技術(shù)又相對(duì)成熟許多的風(fēng)能也受到廣泛的認(rèn)可我國極大的提高了對(duì)風(fēng)力發(fā)電的重視，可以預(yù)見，風(fēng)能在我國發(fā)展前景十分可觀“十三五”規(guī)劃（即中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議）顯示，我國可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)預(yù)測(cè)[1]，如圖 1-1 所示�？梢姡L(fēng)能是我國對(duì)可再生能源開發(fā)的主要著力點(diǎn)。

圖 1-2 論文結(jié)構(gòu)圖第 2 章對(duì)風(fēng)速序列性質(zhì)進(jìn)行了分析，介紹了基于殘差分析的兩層模型，同時(shí)對(duì)常見的預(yù)測(cè)模型做了簡單的介紹，并對(duì)其性能進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。第 3 章介紹基于時(shí)空屬性的特征提取方法，包括三種度量空間可參考性的方法，并使用它們對(duì)空間中的站點(diǎn)進(jìn)行了選擇，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了三種方法的實(shí)用性；構(gòu)造了時(shí)間特征，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)不同層級(jí)的時(shí)間特征進(jìn)行了選擇；引入了其它物理量對(duì)風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)其效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第 4 章介紹了提出的組合模型，其包括四個(gè)部分，分別對(duì)每個(gè)部分進(jìn)行了介紹，并對(duì)每個(gè)部分分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)評(píng)估其性能。最后組合模型整體與其它模型進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

第2章 基于殘差分析的風(fēng)速預(yù)測(cè)速，首先要明確風(fēng)速有哪些特征，風(fēng)速預(yù)測(cè)的難點(diǎn)等用各種方法進(jìn)行分析，以對(duì)風(fēng)速有直觀的了解，對(duì)其果表明單純的使用某種機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)風(fēng)速進(jìn)行預(yù)測(cè)模型成為了重要的研究方向。組合模型的構(gòu)造方式多組合，機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的結(jié)合；將信號(hào)分解測(cè)后再將結(jié)果組合在一起等等。使用單一模型對(duì)風(fēng)速值與預(yù)測(cè)值之間存在差異，即為殘差，當(dāng)單一模型的殘差里。殘差是一個(gè)未知的序列，對(duì)其分析并預(yù)測(cè)可預(yù)測(cè)性能。因此提出了一個(gè)兩層的模型，其原理圖如

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本文編號(hào)：2795833