一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，通過分析風(fēng)速與功率的散點(diǎn)圖，對(duì)實(shí)測(cè)風(fēng)速小區(qū)間內(nèi)的功率值進(jìn)行置信度處理，將給定置信區(qū)間外的數(shù)據(jù)修正到置信區(qū)間之內(nèi)。該方法無需考慮數(shù)據(jù)原本的分布情況，對(duì)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律具有非常好的包容性。
【專利說明】
-種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電網(wǎng)風(fēng)電預(yù)測(cè)領(lǐng)域，特別是設(shè)及到一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電 功率數(shù)據(jù)修正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于風(fēng)電場(chǎng)原始采集的數(shù)據(jù)量龐大、數(shù)據(jù)種類較多，原始數(shù)據(jù)含有缺失、錯(cuò)誤、重 復(fù)和噪聲等各類數(shù)據(jù)問題，運(yùn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)各類數(shù)據(jù)挖掘、風(fēng)資源和電場(chǎng)后評(píng)估和功率預(yù)測(cè)等 帶來了嚴(yán)重的干擾。如果簡(jiǎn)單的拋棄缺失值、錯(cuò)誤值，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的效果可能造成嚴(yán)重影 響，也改變了原始數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性;比如錯(cuò)估風(fēng)電場(chǎng)的年平均風(fēng)速，低估或高估風(fēng)電場(chǎng)的 出力等。數(shù)據(jù)修正是正確評(píng)估風(fēng)電場(chǎng)情況的先決條件。
[0003] 目前主要依賴于《風(fēng)電功率預(yù)測(cè)功能規(guī)范》和《風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理辦 法》運(yùn)兩個(gè)文件中的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，但是上述提到的兩個(gè)文件只是滿足要求的一個(gè) 最低標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于更高精度的要求沒有寫出處理方式，同時(shí)不能處理風(fēng)功率數(shù)據(jù)不一致的情 況。手動(dòng)、半自動(dòng)方式依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，不同的人修正的數(shù)據(jù)效果不一樣，很難達(dá)到統(tǒng)一，同 時(shí)也需要大量的時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，該 方法無需考慮數(shù)據(jù)原本的分布情況，對(duì)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律具有非常好的包容性。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于非參數(shù)核密度估計(jì) 的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，包括：
[0006] 1)讀取實(shí)測(cè)風(fēng)速功率數(shù)據(jù)并劃分為多個(gè)子區(qū)間；
[0007] 2)建立子區(qū)間的功率密度函數(shù)；
[000引3)計(jì)算各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率滿足給定置信水平的最短置信區(qū)間；
[0009] 4)對(duì)置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，修正置信區(qū)間外的數(shù)據(jù)。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟1)所述劃分子區(qū)間的方法為：
[0011] 101)將實(shí)測(cè)風(fēng)速按從小到大順序排列，W排序后的實(shí)測(cè)風(fēng)速為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的實(shí) 測(cè)風(fēng)電功率為縱坐標(biāo)，形成歷史實(shí)測(cè)風(fēng)速-實(shí)測(cè)風(fēng)電功率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)組；
[0012] 102) W-定的分辨率對(duì)實(shí)測(cè)風(fēng)速進(jìn)行等間隔劃分，將實(shí)測(cè)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)劃分為多 個(gè)子區(qū)間；
[OOK] 103)將每組數(shù)據(jù)分另贓行功率區(qū)間劃分。
[0014] 更進(jìn)一步的，步驟102)中，子區(qū)間數(shù)公式為：
[0015]
[0016] 區(qū)間公式為：
[0017] Di=[Pmin+(i-l) AP，Pmin+i AP]
[001 引 i = i,2,? ? ?,n
[0019]其中，Pmax為風(fēng)電功率最大值，Pmin為最小值，A P為功率間隔;n為子區(qū)間數(shù)，Di為區(qū) 間。
[0020] 進(jìn)一步的，步驟2)的具體方法為：
[0021] 統(tǒng)計(jì)各子區(qū)內(nèi)的實(shí)測(cè)風(fēng)電功率分布，分別建立各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率的概率密度 函數(shù)；
[0022] 對(duì)于某一風(fēng)電功率區(qū)間的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，其概率密度函數(shù)為：
[0023]
[0024] 式中:KO為核函數(shù);Xi為風(fēng)電功率樣本;h為帶寬系數(shù);N為樣本數(shù)。
[0025] 更進(jìn)一步的，所述核函數(shù)為高斯核函數(shù)。
[00%]進(jìn)一步的，步驟3)的具體方法為：
[0027] 應(yīng)用拉格朗日乘子法求取各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率滿足給定置信水平的最短置信 區(qū)間。
[0028] 進(jìn)一步的，步驟4)的具體方法為：
[0029] 對(duì)置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合出一條風(fēng)功率曲線，置信區(qū)間之外的數(shù)據(jù)根 據(jù)擬合出的曲線修正到置信區(qū)間之內(nèi)。
[0030] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正 方法，主要有W下優(yōu)勢(shì)：
[0031] 本發(fā)明無需考慮數(shù)據(jù)原本的分布情況，對(duì)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律具有非常好的包容性。 本發(fā)明保留可信程度較高的數(shù)據(jù)并將可信程度較低的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正到可信度的范圍 內(nèi)，提高了建模數(shù)據(jù)的有效性。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)各類數(shù)據(jù)挖掘、風(fēng)資源和電場(chǎng)后評(píng)估和功率預(yù)測(cè)的 準(zhǔn)確性的提高有重要意義。
【附圖說明】
[0032] 圖1是本發(fā)明的流程圖。
[0033] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的核密度圖。
[0034] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的最短置信區(qū)間圖。
[0035] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的擬合圖。
[0036] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的原始數(shù)據(jù)和修正結(jié)果對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可W相 互組合。
[0038] 下面將結(jié)合實(shí)施例W及附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0039] 如圖1所示為本發(fā)明的流程圖。
[0040] 按照?qǐng)D1所示流程，首先，讀取實(shí)測(cè)風(fēng)速功率數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)風(fēng)速按從小到大順序排 列，W排序后的實(shí)測(cè)風(fēng)速為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)風(fēng)電功率為縱坐標(biāo)，形成歷史實(shí)測(cè)風(fēng)速-實(shí) 測(cè)風(fēng)電功率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)組，W-定的分辨率對(duì)實(shí)測(cè)風(fēng)速進(jìn)行等間隔劃分，將實(shí)測(cè)風(fēng)電功率數(shù) 據(jù)劃分為多個(gè)子區(qū)間；
[0041 ]設(shè)風(fēng)電功率最大值為Pmax，最小值為Pmin，功率間隔為A P，則子區(qū)間數(shù)n為：
[0042]
[00創(chuàng)則所分區(qū)間化為：
[0044] Di= [Pmin+(i-l) A P，Pmin+i A 門
[0045] i = l，2, ? ? ?，n
[0046] 按照上述方法，將每組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行功率區(qū)間劃分。
[0047] 然后，統(tǒng)計(jì)各子區(qū)內(nèi)的實(shí)測(cè)風(fēng)電功率分布，分別建立各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率的概 率密度函數(shù)；
[0048] 對(duì)于某一風(fēng)電功率區(qū)間的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，其概率密度函數(shù)為：
[0049]
[0050] 式中：KO為核函數(shù)，本發(fā)明取高斯核函數(shù);Xi為風(fēng)電功率樣本;h為帶寬系數(shù);N為 樣本數(shù)。圖2為核密度圖。
[0051] 第=步，應(yīng)用拉格朗日乘子法求取各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率滿足給定置信水平的最 短置信區(qū)間。
[0化2 ] 對(duì)于功率值X，給定置信水平a ( 0 < a < 1 )，使Xmin、Xmax滿足P ( Xmin < X < Xmax ) = 1 -a， 并^ 且?巧5/S.Xmax~Xmin.^si^J'' :
[0化3] 求解過程如下：
[0化4]目標(biāo)：min( Xmax-Xmin)
[0化5]約束條件：P(Xmin<X<Xmax) = l-a
[0056] 構(gòu)造拉格朗日函數(shù)
[0057] L( Xmin , Xmax) - ( Xmax-Xmin) +人（P( Xmin<X<Xmax) -1+口）
[005引對(duì)該函數(shù)進(jìn)行求解，得到Xmin和Xmax,即最短置信區(qū)間，圖3中深黑色為原始數(shù)據(jù)，淺 灰色為標(biāo)注的最短置信區(qū)間。
[0059] 最后，對(duì)置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合出一條風(fēng)功率曲線，置信區(qū)間之外的數(shù) 據(jù)根據(jù)擬合出的曲線修正到置信區(qū)間之內(nèi)。
[0060] 圖4為對(duì)置信區(qū)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果為淺灰色線。
[0061] 圖5為原始數(shù)據(jù)和修正結(jié)果對(duì)比圖，其中圖5a為原始數(shù)據(jù)圖，圖5b為修正結(jié)果圖。 可W看到，適用本發(fā)明的方法無需考慮數(shù)據(jù)原本的分布情況，對(duì)數(shù)據(jù)的分布規(guī)律具有非常 好的包容性。本發(fā)明保留可信程度較高的數(shù)據(jù)并將可信程度較低的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正到可 信度的范圍內(nèi)，提高了建模數(shù)據(jù)的有效性。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)各類數(shù)據(jù)挖掘、風(fēng)資源和電場(chǎng)后評(píng)估和 功率預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性的提高有重要意義。
[0062] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特征在于，包括： 1) 讀取實(shí)測(cè)風(fēng)速功率數(shù)據(jù)并劃分為多個(gè)子區(qū)間； 2) 建立子區(qū)間的功率密度函數(shù)； 3) 計(jì)算各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率滿足給定置信水平的最短置信區(qū)間； 4) 對(duì)置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，修正置信區(qū)間外的數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特 征在于，步驟1)所述劃分子區(qū)間的方法為： 101) 將實(shí)測(cè)風(fēng)速按從小到大順序排列，以排序后的實(shí)測(cè)風(fēng)速為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)風(fēng) 電功率為縱坐標(biāo)，形成歷史實(shí)測(cè)風(fēng)速-實(shí)測(cè)風(fēng)電功率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)組； 102) 以一定的分辨率對(duì)實(shí)測(cè)風(fēng)速進(jìn)行等間隔劃分，將實(shí)測(cè)風(fēng)電功率數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)子 區(qū)間； 103) 將每組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行功率區(qū)間劃分。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特 征在于，步驟102)中，子區(qū)間數(shù)公式為：區(qū)間公式為： Di=[Pmin+(i-l) AP,Pmin+iAP] i = l，2, · · ·，n 其中，Pmax為風(fēng)電功率最大值，Pmin為最小值，A P為功率間隔;n為子區(qū)間數(shù)，Di為區(qū)間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特 征在于，步驟2)的具體方法為： 統(tǒng)計(jì)各子區(qū)內(nèi)的實(shí)測(cè)風(fēng)電功率分布，分別建立各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率的概率密度函 數(shù)； 對(duì)于某一風(fēng)電功率岡間的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)，其概率密度函數(shù)為：式中:KO為核函數(shù);X1為風(fēng)電功率樣本;h為帶寬系數(shù);N為樣本數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特 征在于，所述核函數(shù)為高斯核函數(shù)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特 征在于，步驟3)的具體方法為： 應(yīng)用拉格朗日乘子法求取各子區(qū)間實(shí)測(cè)風(fēng)電功率滿足給定置信水平的最短置信區(qū)間。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)電功率數(shù)據(jù)修正方法，其特 征在于，步驟4)的具體方法為： 對(duì)置信區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，擬合出一條風(fēng)功率曲線，置信區(qū)間之外的數(shù)據(jù)根據(jù)擬 合出的曲線修正到置信區(qū)間之內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK106021972SQ201610644055
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月8日
【發(fā)明人】向婕, 雍正, 呂建馳
【申請(qǐng)人】北京國(guó)能日新系統(tǒng)控制技術(shù)有限公司