基于LSTM-LGB模型的光伏电站辐照强度预测
2021-05-18邱瑞东王冉旭董广凯
邱瑞东,何 山,2*,董 宁,王冉旭,董广凯
(1.新疆大学 电气工程学院,新疆 乌鲁木齐 830049;2.新疆大学 可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心,新疆 乌鲁木齐 830049)
受天气状况及光伏电站自身环境影响,光伏发电功率出现较大的随机性和波动性,对电网产生不良影响.及时准确预测光伏电站出力,有助于电网调度及电力系统安全稳定运行.
针对序列数据的光伏功率预测方法有:时间序列、支持向量机、决策树以及神经网络法.基于机器学习的方法能处理辐照强度与光伏出力、温度等因素间的非线性关系.文献[11]采用小波神经网络构建太阳辐射量预测模型,通过数据预处理及结构优化,有效提升了预测精度.文献[12]针对光伏电站出力预测模型结构复杂、泛化能力低的问题,提出了基于深度信念网络的预测模型,采用重构误差法确定隐含层数,该模型预测精度高、运算量低.文献[13]提出基于改进BP(back propagation)神经网络的光伏电站辐照强度预测模型,但因天气类型划分太复杂,该模型难以适应复杂天气下辐照强度的波动性.在光伏功率预测中,单一模型存在局限性,而组合模型能得到不同数据的特征,故组合模型具有较高的预测准确性.
长短时记忆网络(long short term memory network,简称LSTM)是一种改进的循环神经网络模型,由于具有特殊的门及记忆结构,能处理序列数据的预测问题.轻梯度提升机(light gradient boosting machine 简称LightGBM)模型在保证良好预测精度的同时极大提升了辐照强度的预测速度.该文在LSTM和LightGBM模型的基础上,提出二者的组合(LSTM-LGB)模型,对光伏电站辐照强度进行预测.首先,对辐照强度历史数据及光伏电站气象数据进行特征分析,找出关联度高的影响因素,再构造特征;……