一种基于灰色生成扰动模型的短期风速预测方法

摘要

一种基于灰色生成扰动模型的短期风速预测方法，其步骤为：a.数值求解Lorenz方程；b.定义Lorenz扰动量形式；c.利用BP网络进行短期风速初步预测；d.选用某一瑞利数的Lorenz扰动量对预测结果进行修正；e.借助灰色生成理论及多项式累加生成模型对风速和扰动变量进行拟合，建立扰动模型；f.利用其它瑞利数的Lorenz扰动量建立扰动模型；g.进行风速预测；h.引入误差指标对扰动模型的有效性及风速预测水平进行评价。本发明利用灰生成技术弱化风速及扰动变量的随机性，进而建立风速扰动模型，对短期风速进行预测可大大提高风电预测的准确度，保证电力系统的安全稳定运行。

主权项

一种基于灰色生成扰动模型的短期风速预测方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.求解Lorenz方程：,式中，和分别表示对流强度，上升与下降流体的水平温差，垂直温差对无对流时的偏离程度，，和瑞利数都是无量纲的正参数，求解时固定初始条件和参数，的取值，变动瑞利数，得到不同形式的Lorenz吸引子；b.定义Lorenz扰动量形式并对扰动区间进行归一化处理：将Lorenz系统相空间中解向量的欧式范数定义为扰动量形式，令表示相空间中任意一点，则Lorenz扰动量表示为：.对得到的扰动区间进行归一化处理；c.利用原始风速数据训练BP网络并利用训练好的BP网络进行短期风速初步预测；d.选用某一瑞利数的Lorenz扰动量对步骤c中的短期风速初步预测结果进行补偿修正，得到风速序列及其对应的扰动序列的样本数据；e.借助灰色生成理论及多项式累加生成模型对步骤d中的风速和扰动变量进行拟合，并建立最优扰动模型；f.参照步骤d中建立的扰动模型，分别利用其它瑞利数的Lorenz扰动量建立扰动模型；g.利用持续法模型、BP模型及其相对应的风速扰动模型分别进行风速预测，预测过程中采用的风速扰动补偿公式为：式中表示经扰动补偿后的风速预测结果，表示利用BP网络模型对预测时间段内的风速进行初步预测的结果，表示对扰动模型输出值的累减生成处理；h.引入误差指标对扰动模型的有效性及风速预测水平进行评价；求解Lorenz方程时，（x, y, z）的初始值均设为（0,1,0），固定参数和的取值为10，8/3，瑞利数的几次取值分别为0.7，12，16，45。