本發(fā)明涉及光伏發(fā)電，具體涉及輻照度預測方法、裝置、計算機設備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、及時、精準地預測光伏發(fā)電功率，能在一定程度上削弱其不確定性所帶來的影響，對電網(wǎng)調(diào)度及光伏電站運行具有重要意義。作為光伏電站發(fā)電功率的最主要影響因子，太陽輻照度的精確預測可以有效提高光伏功率預測的精度。然而在多云天氣情況下，地表接收到的太陽輻照度受云團運動及其對太陽的遮擋情況影響，會在分鐘級時間尺度上呈現(xiàn)劇烈波動，這種由云團運動導致的輻照度波動與歷史輻照數(shù)據(jù)間幾乎不存在明確的因果映射關(guān)系，使得分鐘級時間尺度上的輻照度預測更為困難，而利用天空圖像追蹤云團的運動過程并分析其蘊含的特征能夠更加準確地預測其對太陽的遮擋情況，進而實現(xiàn)高精度的分鐘級輻照度預測。

2、目前普遍使用的輻照度預測方法主要基于數(shù)值和圖像兩類。數(shù)值類主要通過分析歷史輻照度數(shù)據(jù)與各類氣象數(shù)據(jù)，采用回歸模型、機器學習或者深度學習等方法構(gòu)建數(shù)值間的映射關(guān)系，從而實現(xiàn)輻照度的預測；圖像類主要采用衛(wèi)星云圖、雷達圖像或者地基云圖，采用圖像處理技術(shù)對云層分布與運動情況進行分析，從而實現(xiàn)對太陽輻照度的預測。目前已有采用地基云圖進行分鐘級輻照度預測的研究，但是通常采用針對歐式空間數(shù)據(jù)的特征提取方法，對于云圖中多個關(guān)鍵的像素點所構(gòu)成的不規(guī)則圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不適用，同時，現(xiàn)有研究中通常根據(jù)云位移矢量計算結(jié)果簡單的進行線性外推得到未來影響輻照度波動的云域，難以反映復雜的云團生消變化可能在未來對太陽遮蓋的影響，同時線性外推所得的單一云域也忽略了多塊云域?qū)μ栔行牡墓餐绊?，導致預測精度不高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種輻照度預測方法、裝置、計算機設備及存儲介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對輻照度預測精度不高的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種輻照度預測方法，該方法包括：對地基云圖進行云位移矢量計算，得到云團的位移矢量，位移矢量包括云團的位移方向和云團的位移速度；確定太陽中心點，以及太陽中心點周邊的多個第一像素點；根據(jù)各第一像素點與太陽中心點的相對位置，以及云團的位移方向，建立鄰接矩陣；根據(jù)云團的位移矢量，確定各第一像素點的rgb值；根據(jù)各第一像素點的rgb值建立節(jié)點特征矩陣；將鄰接矩陣和節(jié)點特征矩陣作為圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入至預先訓練的圖卷積網(wǎng)絡預測模型中，得到將位于太陽中心點的第二像素點的rgb值；將第二像素點的rgb值作為輸入特征輸入至預先訓練的輻照度預測模型中，得到目標時刻的輻照度預測結(jié)果。

3、本發(fā)明實施例提供的方法，重點考慮了對輻照度有直接影響的遮蓋太陽中心的云域情況，采用地基云圖數(shù)據(jù)在計算云位移矢量的基礎上，通過根據(jù)各第一像素點與太陽中心點的相對位置，以及云團的位移方向構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)的鄰接矩陣，創(chuàng)造性地將太陽周圍云空的情況、鄰近云空范圍是否可能遮蓋太陽的信息轉(zhuǎn)換為圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，采用圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡預測未來將遮蓋太陽區(qū)域的像素點的rgb值，以未來該時刻將位于太陽中心點的像素的rgb值得到目標時刻的輻照度預測結(jié)果。與傳統(tǒng)的輻照度預測方法相比，本發(fā)明所提方法采用改進的基于云位移方向分析構(gòu)建圖結(jié)構(gòu)描述云圖的特征，充分考慮了太陽鄰域的云空情況與太陽中心點的時空相關(guān)性；采用圖結(jié)構(gòu)描述云圖特征，能夠?qū)﹃P(guān)鍵節(jié)點所構(gòu)成的不規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)建獨一無二的特征矩陣，有利于改進傳統(tǒng)特征提取方法只能對歐式空間數(shù)據(jù)提取特征，不適用于對云圖中影響輻照度波動的關(guān)鍵像素點的特征提取的缺陷；現(xiàn)有方法常用線性外推簡單描述復雜的云團運動，且忽略周圍云團對太陽中心點的共同影響，而利用圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行像素rgb值預測能更好地綜合多點云域?qū)μ栔行狞c的共同影響從而描述復雜的云團生消形變，提高了rgb特征預測的準確性，且rgb值能直接地反映云層的豐富特征信息，有助于提高輻照度的預測精度，為光伏電站的優(yōu)化運維提供數(shù)據(jù)支持。

4、在一種可選的實施方式中，確定太陽中心點周邊的多個第一像素點的步驟包括：在以太陽中心點為中心的多個方位中，分別確定與太陽中心點相距預設距離的第一像素點，預設距離是根據(jù)云團的位移速度和單位時長確定的。

5、在一種可選的實施方式中，根據(jù)各第一像素點與太陽中心點的相對位置，以及云團的位移方向，建立鄰接矩陣，包括：分別計算各第一像素點的指向太陽中心點的方向與云團的位移方向的夾角；根據(jù)夾角確定各第一像素點與目標事件的相關(guān)性，目標事件為第一像素點在目標時刻遮蓋太陽中心點；根據(jù)相關(guān)性建立鄰接矩陣。

6、在一種可選的實施方式中，根據(jù)夾角確定各第一像素點對于發(fā)生目標事件的相關(guān)性，包括：若第一像素點指向太陽中心點的方向與云團的位移方向的夾角小于相關(guān)性閾值，判定第一像素點與目標事件相關(guān)；若第一像素點指向太陽中心點的方向與云團的位移方向的夾角大于相關(guān)性閾值，判定第一像素點與目標事件無關(guān)。

7、在一種可選的實施方式中，根據(jù)各第一像素點的rgb值建立節(jié)點特征矩陣，包括：根據(jù)各第一像素點的r值、g值、b值建立節(jié)點特征矩陣。

8、在一種可選的實施方式中，輸入特征還包括當前時刻的相對濕度、500nm的氣溶膠光學深度以及歷史輻照度數(shù)據(jù)。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種輻照度預測裝置，該裝置包括：位移矢量計算裝置，用于對地基云圖進行云位移矢量計算，得到云團的位移矢量，位移矢量包括云團的位移方向和云團的位移速度；太陽中心點確定模塊，用于確定太陽中心點，以及太陽中心點周邊的多個第一像素點；鄰接矩陣建立模塊，用于根據(jù)各第一像素點與太陽中心點的相對位置，以及云團的位移方向，建立鄰接矩陣；第一rgb值確定模塊，用于根據(jù)云團的位移矢量，確定各第一像素點的rgb值；節(jié)點特征矩陣計算模塊，用于根據(jù)各第一像素點的rgb值建立節(jié)點特征矩陣；第二rgb值確定模塊，用于將鄰接矩陣和節(jié)點特征矩陣作為圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入至預先訓練的圖卷積網(wǎng)絡預測模型中，得到將位于太陽中心點的第二像素點的rgb值；輻照度預測模塊，用于將第二像素點的rgb值作為輸入特征輸入至預先訓練的輻照度預測模型中，得到目標時刻的輻照度預測結(jié)果。

10、第三方面，本發(fā)明提供了一種計算機設備，包括：存儲器和處理器，存儲器和處理器之間互相通信連接，存儲器中存儲有計算機指令，處理器通過執(zhí)行計算機指令，從而執(zhí)行上述第一方面或其對應的任一實施方式的輻照度預測方法。

11、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應的任一實施方式的輻照度預測方法。

12、第五方面，本發(fā)明提供了一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機指令，計算機指令用于使計算機執(zhí)行上述第一方面或其對應的任一實施方式的輻照度方法。

技術(shù)特征：

1.一種輻照度預測方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定太陽中心點周邊的多個第一像素點的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據(jù)各所述第一像素點與所述太陽中心點的相對位置，以及所述云團的位移方向，建立鄰接矩陣，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述夾角確定各第一像素點對于發(fā)生目標事件的相關(guān)性，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述各第一像素點的rgb值建立節(jié)點特征矩陣，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

7.一種輻照度預測裝置，其特征在于，所述裝置包括：

8.一種計算機設備，其特征在于，包括：

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令，所述計算機指令用于使計算機執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項所述的輻照度預測方法。

10.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，包括計算機指令，所述計算機指令用于使計算機執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任一項所述的輻照度方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領域，公開了輻照度預測方法、裝置、計算機設備及存儲介質(zhì)，該方法包括：對地基云圖進行云位移矢量計算得到云團的位移矢量；確定太陽中心點以及太陽中心點周邊的多個第一像素點；根據(jù)各第一像素點與太陽中心點的相對位置以及云團的位移方向建立鄰接矩陣；根據(jù)位移矢量確定各第一像素點的RGB值；根據(jù)各第一像素點的RGB值建立節(jié)點特征矩陣；將鄰接矩陣和節(jié)點特征矩陣輸入圖卷積網(wǎng)絡預測模型中得到將位于太陽中心點的第二像素點的RGB值；將第二像素點的RGB值輸入輻照度預測模型中得到目標時刻的輻照度預測結(jié)果。通過圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)描述云圖特征，通過RGB值反映云層的豐富特征信息，從而能夠提高輻照度的預測精度。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇營,甄釗,孫勇,王飛,楊恒,米增強,李鵬
受保護的技術(shù)使用者：中國長江三峽集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19