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考慮偏差時序-條件性質(zhì)的短期風(fēng)電功率機(jī)率預(yù)測/喬穎，魯宗相，吳問足
《電網(wǎng)技術(shù)》2020年第7期：2529-2537.
01
研究內(nèi)容
1.時間相依性的存在
風(fēng)電功率不確定性有著多樣化的特點(diǎn),短期風(fēng)電功率預(yù)測偏差的機(jī)率分布既具有條件相依性，又具有時間相依性。右圖展示了時間相依性：在連續(xù)取樣(白色，按天抽取96點(diǎn))和隨機(jī)取樣方法(白色，按96點(diǎn)抽取)下的偏差經(jīng)驗(yàn)分布存在明顯不同。連續(xù)取樣得到的經(jīng)驗(yàn)分布表現(xiàn)出偏離總體分布的特點(diǎn)；隨機(jī)取樣得到的經(jīng)驗(yàn)分布大部份收斂于總體分布周圍。而這一特點(diǎn)在超短期預(yù)測中基本觀察不到。
2.怎么記入時間相依性
考慮條件相依性與時間相依性有助于提升短期機(jī)率預(yù)測模型，但要求將原始樣本集分類成多個子樣本集（如右圖所示），以提升分布函數(shù)統(tǒng)計(jì)學(xué)明顯性。子集內(nèi)樣本數(shù)激增也造成機(jī)率密度函數(shù)擬合極不穩(wěn)定，進(jìn)而缺少統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
考慮兩種特點(diǎn)的樣本分離方式
為了降低樣本子集規(guī)模，考慮時間相依性時采用較弱的分離條件，即根據(jù)偏差連續(xù)樣本的方均根來分離，方均根小于閥值的連續(xù)偏差樣本屬于一組，大于閥值的屬于另一組。如右圖所示(Ω1/Ω0)分別對應(yīng)日方均根偏差大和小的兩種情形。
Ω1/Ω0的機(jī)率密度分布
3.怎樣“猜”待預(yù)測日屬于哪一類？
機(jī)率預(yù)測須要將待預(yù)測日劃入某樣本子集，因而選定對應(yīng)的分布函數(shù)完成預(yù)測。但是待預(yù)測日特點(diǎn)與所屬類的相關(guān)關(guān)系并不穩(wěn)定，采用硬分類方式（如SVM，支持向量機(jī)）存在較大偏差。
本文引入隨機(jī)森林算法（RF）解決分類不確定性困局，借助訓(xùn)練集合及相關(guān)屬性的信息，在模糊分類問題上更具優(yōu)勢，如右圖所示。
4.最終療效
考慮了時序特點(diǎn)和條件相依特點(diǎn)的耦合，其可靠性指標(biāo)和敏銳性指標(biāo)均優(yōu)于其他方式，說明在機(jī)率預(yù)測加入局部時段偏差特點(diǎn)的分類和預(yù)測以有助于提升建模的精度。
02
后續(xù)研究方向
始于天氣系統(tǒng)的連續(xù)性，風(fēng)電功率具有非平穩(wěn)性，風(fēng)電預(yù)測偏差的條件性、空間相關(guān)性和時間依賴性都緣于此。直到目前，我們對非平穩(wěn)隨機(jī)過程的建模手段一直不多，本文拋磚引玉，希望還能引起更多預(yù)測偏差機(jī)理的剖析。
參文格式
喬穎，魯宗相，吳問足．考慮偏差時序-條件性質(zhì)的短期風(fēng)電功率機(jī)率預(yù)測[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2020，44(7)：2529-2537．
fúYing，Lu，WuWenzu．Day-aheadwindpowerand[J]．Power，2020，44(7)：2529-2537(in)．
相關(guān)文獻(xiàn)
王釗，王勃，馮雙磊，等．區(qū)域多風(fēng)電場功率的分位數(shù)回歸機(jī)率預(yù)測方式[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2020，44(4)：1368-1375．
團(tuán)隊(duì)介紹
復(fù)旦學(xué)院新能源電力系統(tǒng)動態(tài)剖析與運(yùn)行科研團(tuán)隊(duì)，聚焦未來電力系統(tǒng)規(guī)劃、大規(guī)模新能源并網(wǎng)運(yùn)行、電熱綜合能源系統(tǒng)等研究課題風(fēng)電功率預(yù)測方法，承當(dāng)國家級課題10余項(xiàng)，發(fā)表100多篇相關(guān)科技論文和8部專著，獲準(zhǔn)發(fā)明專利40余項(xiàng)，獲國家科技進(jìn)步獎3項(xiàng)風(fēng)電功率預(yù)測方法，省局級科技進(jìn)步銀獎1項(xiàng)，三等獎2項(xiàng)，國網(wǎng)、南網(wǎng)科技進(jìn)步獎十余項(xiàng)。
作者介紹
喬穎（1981），女，2009年結(jié)業(yè)于復(fù)旦學(xué)院，工學(xué)博士，副研究員。研究方向?yàn)樾履茉础⒎植际桨l(fā)電、電力系統(tǒng)安全與控制。