一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法，該方法包括：根據(jù)電力部門提供的原始數(shù)據(jù)源，確定各變量的初始值；計算當(dāng)前時刻和上一時刻負荷真實值的軌跡方向角θa；求取負荷真實值的軌跡線速度va；計算當(dāng)前時刻的負荷預(yù)測誤差δy；根據(jù)軌跡跟蹤控制器，計算得到負荷預(yù)測值的軌跡線速度v和軌跡方向角θ；由y(t+1)＝y(tǒng)(t)+vsinθ得到下一時刻的負荷預(yù)測值。本發(fā)明在軌跡跟蹤穩(wěn)定性理論的基礎(chǔ)上，提出了一種通過控制器來進行負荷預(yù)測的新方法。與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明不是在某一現(xiàn)有預(yù)測模型的基礎(chǔ)上對預(yù)測值軌跡進行啟發(fā)式修正，而是一種與現(xiàn)有預(yù)測模型無關(guān)的完全自治的預(yù)測方法，從而避免了對預(yù)測模型的依賴。
【專利說明】一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)負荷預(yù)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于軌跡跟蹤控制的負荷 預(yù)測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展和可再生能源的持續(xù)滲透，電力負載預(yù)測和可再生能源 預(yù)測過程變得更加復(fù)雜，要求對于負荷預(yù)測要有更有效的方法，由此來更好地完成對電力 系統(tǒng)的規(guī)劃，管理和運行。根據(jù)預(yù)測間隔時間長短，負荷預(yù)測大致可分為短期、中期和長期 預(yù)測。中/長期負荷預(yù)測提供對未來幾周到幾年的負荷需求預(yù)測，其中，長期預(yù)測主要用于 電力系統(tǒng)容量規(guī)劃、資金投入和公司預(yù)算，中期預(yù)測主要針對于維修規(guī)劃、燃料調(diào)度和運營 管理；而短期負荷預(yù)測所涵蓋的時間則是從幾分鐘到幾天，電力系統(tǒng)每天必須規(guī)劃次日發(fā) 電量，因此短期負荷預(yù)測對發(fā)電容量的經(jīng)濟調(diào)度是非常必要的。
[0003] 過去的幾十年里，已經(jīng)發(fā)展出了很多負荷預(yù)測方法。大體上，這些方法以兩種不同 的形式出現(xiàn)：經(jīng)典統(tǒng)計技術(shù)和計算智能技術(shù)。前者主要包括回歸法、時間序列法、卡爾曼濾 波法等，而后者主要是模糊邏輯、支持向量機（SVM)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN)和組合預(yù)測等方 法?，F(xiàn)存預(yù)測方法各有優(yōu)劣，但幾乎所有現(xiàn)存方法，其預(yù)測性能都依賴于所選用的預(yù)測模型 和樣本數(shù)據(jù)，并只能通過仿真實驗來進行評估和驗證，而無法確保預(yù)測誤差的收斂性。因 此，難以在具有高度隨機特性和快速負荷變化的負荷預(yù)測中進行普遍地推廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù) 測方法。特別對于預(yù)測誤差的收斂性問題，本發(fā)明采用了自適應(yīng)控制器設(shè)計的思想，能夠確 保各種復(fù)雜快變和高度非線性條件下的預(yù)測誤差漸近收斂；與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明不是 在某一現(xiàn)有預(yù)測模型的基礎(chǔ)上對預(yù)測值軌跡進行啟發(fā)式修正，而是一種與現(xiàn)有預(yù)測模型無 關(guān)的完全自治的預(yù)測方法，從而避免了對預(yù)測模型的依賴；此外，本發(fā)明提出的方法可以考 慮更多的歷史數(shù)據(jù)，而不僅只是跟蹤負荷序列的最后一個樣本，可以實現(xiàn)更好的預(yù)測精度。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] 一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法，該方法包括如下步驟：
[0007] 1)確定各變量的初始值：讀取電力部門提供的預(yù)測時刻之前的三個歷史負荷數(shù) 據(jù)，令初始時負荷預(yù)測值與負荷真實值相等，即y(l) =ya(l)、y(2) =ya(2)、y(3) =ya(3)， 得到負荷預(yù)測值和負荷真實值的幾個歷史軌跡方向角為：θ (1) = 0、θ (2) = 0、θ (3)= arctan[y(3)_y(2)]、0a(l) =〇;
[0008] 2)求取負荷真實值的軌跡方向角Θ a :由t時刻的負荷真實值ya(t)、t-1時刻的 負荷真實值ya(t-l)、以及時刻的負荷真實值y a(t_2)，分別計算點（t-1, ya(t_l))到點 (t，ya(t))的射線、以及點（t-2，ya(t_2))到點（t-l，y a(t_l))的射線與橫軸（時間軸t軸） 正方向的夾角Θ a(t)和Θ a(t-l)為：
[0009] Θ a (t) = arctan [ya (t) -ya (t~l)]
[0010] Θ a(t-l) = arctan [ya(t-l)-ya(t-2)]
[0011] 3)求取負荷真實值的軌跡線速度\ :負荷真實值在某一時刻的軌跡線速度，方向 始終指向橫軸（時間軸t軸）正方向，并根據(jù)負荷真實值的軌跡方向角0a不同，按下式分 別計算得到：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法，該方法包括如下步驟： 1) 確定各變量的初始值：讀取電力部門提供的預(yù)測時刻之前的三個歷史負荷數(shù)據(jù)，令 初始時負荷預(yù)測值與負荷真實值相等，即y(l) =ya(l)、y(2) =ya(2)、y(3) =ya(3)，得 到負荷預(yù)測值和負荷真實值的幾個歷史軌跡方向角為：θ (1) = 0、θ (2) = 0、θ (3)= arctan[y(3)_y(2)]、0a(l) =〇; 2) 求取負荷真實值的軌跡方向角0a :由t時刻的負荷真實值ya(t)、t-1時刻的負 荷真實值ya(t-l)、以及卜2時刻的負荷真實值ya(t_2)，分別計算點（t-1, ya(t_l))到點 (t，ya(t))的射線、以及點（t-2，ya(t_2))到點（t-l，y a(t_l))的射線與橫軸（時間軸t軸） 正方向的夾角Θ a(t)和Θ a(t-l)為： 0a(t) = arctan[ya(t)-ya(t-l)] 0a(t-l) = arctan[ya(t-l)-ya(t-2)]； 3) 求取負荷真實值的軌跡線速度va :負荷真實值在某一時刻的軌跡線速度，方向始終 指向橫軸正方向，并根據(jù)負荷真實值的軌跡方向角9a不同，按下式分別計算得到：
4) 求取負荷預(yù)測誤差Sy :由t時刻的負荷預(yù)測值y(t)和負荷真實值ya(t)，計算預(yù)測 誤差δ y為： 5y = y-ya 5) 根據(jù)步驟2)得到的ea(t)和ea(t-i)，計算負荷真實值的軌跡角速度（為： θ:,=θ"(〇-Θ,,(卜 1) 6) 根據(jù)所設(shè)計的軌跡跟蹤控制器，求取負荷預(yù)測值的軌跡線速度ν和軌跡方向角Θ ; 7) 根據(jù)步驟6)得到的ν和Θ，并由r = v'sine，求得負荷預(yù)測值y(t+l)為： y (t+1) = y (t)+vsin θ 8) 令t = t+1，重復(fù)以上的步驟2)至步驟7)，就可依次得到下一時刻的負荷預(yù)測值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于軌跡跟蹤控制的負荷預(yù)測方法，其特征在于，所述 的步驟6)中的控制器設(shè)計，當(dāng)控制器設(shè)計為
其中，1、η2為大于零的控制器比例常數(shù)，負荷預(yù)測誤差將漸近收斂到零。
【文檔編號】G06Q10/04GK104102957SQ201410386788
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】沈志熙, 宋永端, 吳小琴, 馬冬雪 申請人:重慶大學(xué)