太阳能光伏电站输出功率预测研究

【摘要】：在传统化石能源日渐短缺和环境保护要求日益提高的双重压力下，可再生清洁能源发电在电力行业中所占的比重越来越高，其中太阳能发电已成为一种重要的发电形式。随着光伏装机容量的不断扩大，光伏发电输出功率的精确预测有助于电力调度部门统筹安排调度计划，对保障电网安全、降低电网运营成本有着重要意义。针对光伏电站输出功率预测精度不高的问题，提出用小波理论和极限学习机预测太阳辐照度，再将预测得到的太阳辐照度作为输入，使用基于相似日和广义回归神经网络的方法对输出功率进行预测研究。 通过分析影响光伏发电输出功率的各个输入因素，选取太阳辐照度作为主要因素。为了精确地预测光伏输出功率，先对太阳辐照度进行预测。建立了基于小波分解和极限学习机算法的太阳辐照度预测模型。对太阳辐照度的历史时间序列进行三层小波分解，分解出太阳辐照度时间序列中的高频分量和低频分量，并运用极限学习机算法分别对各分量进行预测，把各预测结果通过小波重构得到最终的太阳辐照度预测值。 在得到太阳辐照度预测值的基础上，预测光伏输出功率值。选取太阳辐照度和温度、湿度的关键部分作为特征向量并进行合理的预处理，根据文中给出的改进相似日算法选取与预测日具有高相似性的训练样本集，建立了基于改进相似日算法和广义回归神经网络的光伏电站功率预测模型。使用已选取的相似日样本集训练神经网络，预测次日7:00~19:00之间分辨率为15min的功率值。 以甘肃省某并网型光伏电站的实测数据为例，用MATLAB仿真软件对光伏电站的太阳辐照度和输出功率进行预测仿真分析。同物理原理预测法和传统神经网络预测法比较，基于小波分解和极限学习机的太阳辐照度预测、基于改进相似日算法和广义回归神经网络的输出功率预测方法提高了预测精度，该预测方法是可行的。 【关键词】：光伏电站 功率预测 小波理论 极限学习机 相似日
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 论文的选题背景和研究意义9-10
• 1.1.1 论文的研究背景9-10
• 1.1.2 论文的研究意义10
• 1.2 光伏电站功率预测的国内外研究现状10-13
• 1.2.1 光伏电站功率预测的国外研究现状10-11
• 1.2.2 光伏电站功率预测的国内研究现状11-13
• 1.3 论文的主要研究内容13-15
• 2 光伏发电理论基础及输出功率特性分析15-22
• 2.1 光伏发电技术概述15-18
• 2.1.1 光伏发电原理15-16
• 2.1.2 光伏发电系统的运行方式及结构16-18
• 2.2 光伏电站输出功率特性分析18-21
• 2.2.1 光伏电池组件输出功率特性分析18
• 2.2.2 影响光伏电站输出功率的因素分析18-21
• 2.3 小结21-22
• 3 基于小波理论和 ELM 的光伏电站太阳辐照度预测22-34
• 3.1 太阳辐照度时间序列分析22-26
• 3.1.1 小波变换理论22-23
• 3.1.2 二进正交小波变换 Mallat 算法原理23-25
• 3.1.3 太阳辐照度时间序列的小波分解25-26
• 3.2 ELM 算法26-28
• 3.2.1 ELM 模型26-27
• 3.2.2 ELM 算法步骤27-28
• 3.3 基于小波理论和 ELM 的辐照度预测28-33
• 3.3.1 预测模型的建立28-29
• 3.3.2 仿真及结果分析29-33
• 3.4 小结33-34
• 4 基于物理模型的光伏电站输出功率预测34-42
• 4.1 基于光伏发电原理的数学模型34-39
• 4.1.1 光伏电池组件模型34-37
• 4.1.2 光电转换效率模型37-38
• 4.1.3 最小二乘法求解模型参数38-39
• 4.2 基于光伏电池模型的光伏电站输出功率预测39-41
• 4.2.1 预测建模方法39-40
• 4.2.2 预测结果与误差分析40-41
• 4.3 小结41-42
• 5 基于相似日和 GRNN 的光伏电站输出功率预测42-57
• 5.1 相似日算法概述42-45
• 5.1.1 模式识别理论基础42-43
• 5.1.2 相似日选取算法43-45
• 5.1.3 基于多目标优化的相似日样本选取45
• 5.2 GRNN 概述45-50
• 5.2.1 神经网络理论基础45-48
• 5.2.2 GRNN 结构和算法48-50
• 5.3 基于相似日和 GRNN 的光伏电站输出功率预测50-56
• 5.3.1 预测建模方法与步骤50-52
• 5.3.2 预测结果与误差分析52-56
• 5.4 小结56-57
• 结论57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-62
• 攻读学位期间的研究成果62

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计    陈昌松;段善旭;殷进军;

电力短期负荷预测相似日选取算法    黎灿兵;李晓辉;赵瑞;李金龙;刘晓光;

基于小波—BP神经网络的短期风电功率预测方法    师洪涛;杨静玲;丁茂生;王金梅;

基于马尔可夫链的光伏发电系统输出功率短期预测方法    丁明;徐宁舟;

基于相似日和径向基函数神经网络的光伏阵列输出功率预测    王晓兰;葛鹏江;

基于改进相似日算法的光伏电站功率预测    杨蕾;董海鹰;马博;张文韬;

并网光伏发电系统数学模型研究与分析    徐维;

基于改进BP神经网络的光伏发电系统输出功率短期预测模型    丁明;王磊;毕锐;

基于小波变换和AR-LSSVM的非平稳时间序列预测    王晓兰;张万宏;王慧中;

太阳能光伏发电量预报方法的发展    李芬;陈正洪;成驰;段善旭;

光伏微网的发电预测与能量管理技术研究    陈昌松

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

30 kW太阳能并网发电系统的应用与运行    沈晨;陈晓明;

24V/5A太阳能控制器设计    包文俊;黄长杰;

市电自动切换在独立光伏系统中的应用    袁世建;胥平;尚海涛;

新型智能化太阳能光伏控制器的研究与应用分析    傅定文;韩莉娅;庄勇;谢建;

太阳能与建筑一体化的实证研究    陈芝俊;

中大功率组合型逆变器的优势    时剑;刘俊;刘凯;陈云峰;

铝背场对单晶硅太阳电池输出特性的影响    周继承;李斐;陈勇民;赵保星;

被动式太阳房的应用与分析    王刚;曹经;

可再生能源综合应用于高速公路照明系统的可行性    刘方伟;杨向东;金建华;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

光伏发电预测技术的应用    王增新;苏适;田沛;

基于模糊控制技术的挡渣控制系统    高丹丹;

中国光伏发电的发展及前景    罗雪莲;

关于WRF模式模拟地表短波辐射的统计订正    白永清;陈正洪;王明欢;成驰;

基于气象因子的神经网络模型在光伏发电预测中的应用研究    代倩;段善旭;蔡涛;陈昌松;

光伏发电量与气象因子的关系及其预报试验简报    何明琼;陈正洪;成驰;

日光温室揭帘时间农业天气预报指数的确定    孙智辉;曹雪梅;刘志超;雷延鹏;刘晓莉;

并网调节的不间断光伏电源    郑万雷;刘文良;

基于超级电容器储能系统的独立光伏发电系统的设计与研究    王培波;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

中国地面太阳辐射长期变化特征及短期预报方法研究    马金玉

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

半导体晶体材料放电加工技术研究    邱明波

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究    刘立群

单原边绕组隔离型多输入变换器的研究    王勤

基于回声状态网络的非线性时间序列预测方法研究    王建民

三废锅炉智能控制系统的研究与应用    张燕锋

风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究    黄汉奇

基于ARM的电阻点焊控制器    徐旭

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能电池用α-SiC_x:H薄膜的制备与性能研究    张瑞丽

汽车动态称重数据预处理及模糊补偿算法设计    尹霞

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

模糊控制在光伏最大功率追踪预测中的应用与研究    陈亚峰

并网光伏电站模型及其运行特性研究    许晓艳

大孤山选矿厂电能信息采集及短期负荷预测的研究    闫冬梅

光伏建筑一体化计算机辅助设计系统开发    徐建国

平面倒立摆系统的智能控制及虚拟样机研究    刘锡林

改进GM(1,1)残差修正模型在光伏发电量短期预测中的应用    贺琳;李英姿;

一种独立光伏发电系统双向变换器的控制策略    廖志凌;阮新波;

基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计    陈昌松;段善旭;殷进军;

太阳能光伏发电技术现状及其发展    赵晶;赵争鸣;周德佳;

一种规范化的处理相关因素的短期负荷预测新策略    康重庆,程旭,夏清,沈瑜

96点短期负荷预测方法及其应用    鞠平,姜巍,赵夏阳,王俊锴,张世学,刘琰

基于相似性原理的短期负荷预测方法    金海峰,熊信艮,吴耀武

分布式发电对配电网电压分布的影响    王志群,朱守真,周双喜,黄仁乐,王连贵

微电网研究综述    鲁宗相;王彩霞;闵勇;周双喜;吕金祥;王云波;

微网综合控制与分析    王成山;肖朝霞;王守相;

风电场功率短期预测方法研究    韩爽

超大规模荒漠并网光伏电站的建设    廖华;许洪华;

青海省独立光伏电站运行维护管理经验    陈慧玲;

青海省光伏电站所面临的挑战与对策    石坚;

独立村落光伏电站系统运行及使用的调研与分析(2)——村落光伏电站机手的调研与分析    陈东兵;马胜红;张亚彬;陈光明;董文娟;

并网光伏电站动态建模及仿真分析    李晶;许洪华;赵海翔;彭燕昌;

考虑电网安全稳定约束的光伏电站最大安装容量计算与分析    王一波;李晶;许洪华;

独立光伏电站太阳场地的评价    马勇刚;张跃;曾丽琴;

发改委称国家将在甘肃建首个大型沙漠光伏电站    

美国亚利桑那州立大学建立光伏电站    

山区光伏电站日常维护与管理    宋书伟;

乌兰并网光伏电站设计体会    杨建;杨宇东;胡会永;史红丽;

光伏电站接入电网影响分析    顾文;王红星;徐敦彬;陈士军;

上海崇明前卫太阳能光伏电站的运行实践和成果    潘捷;任浩翰;戴成鸿;周彬;

分布式光伏电站的数据采集研究    许颖文;陆成;

中德财政合作青海太阳能项目光伏电站设计与运行    刘宏;李田珍;岳兴华;

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

基于机理模型的并网光伏电站实时效率分析    陈祥;

光伏电站与配电网谐波交互影响    谢宁;罗安;马伏军;陈燕东;帅智康;

光伏电站信息化管理系统研发    王民浩;谢小平;余荣祖;王霁雪;郭雁珩;易跃春;杨存龙;魏显贵;李伟宏;原向阳;曹海滨;庞秀岚;

大型并网光伏电站的设计与探讨    陈祥;

光伏电站开发成本有望降低    记者 王文嫣

业界“点赞”规范光伏电站投资开发新政    本报记者 赵汀

边远地区独立光伏电站后期维护费用应尽快落实    记者 蒙华 刘荣慧

国内首个荒漠化并网光伏电站建成    李满福

青海百科10兆瓦并网光伏电站开工    记者 王志远

气候论证曹妃甸光伏电站工程    记者 邢开成　通讯员 顾光芹

山东最大光伏电站在济落户    记者 杨镇

全国最大屋顶光伏电站在杭州落成    记者 方云伟

特呈将建全省首个大型光伏电站    记者 肖胤　通讯员 李弥园

阜宁屋顶光伏电站并网发电    施玉森　杨树立

电网接纳光伏电站并网运行的适应性及对策研究    李乃永

计及相关性的含风电场和光伏电站电力系统可靠性评估    秦志龙

并网光伏电站模型及其运行特性研究    许晓艳

大规模光伏电站建模及外特性研究    王旭阳

基于物联网分布式楼宇光伏电站监控系统设计    柳希广

计及相关性的光伏电站容量可信度评估    高英

光伏电站接入孤立电网的优化运行与稳定性研究    侯磊

大型光伏电站接入对内蒙电网影响的研究    李伟

大型光伏电站接入电网的技术和特性研究    张琪祁

光伏电站检测系统的研究    方白

并网光伏电站的电能质量评估及运行特性分析    叶金根

光伏电站有功功率控制策略研究    李烨