史冀

摘 要：文章分析了灰色系統(tǒng)理論在風(fēng)能預(yù)測(cè)中的應(yīng)用，希望可以為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：灰色系統(tǒng)；風(fēng)力預(yù)測(cè)；應(yīng)用

1 背景介紹

全球變暖問(wèn)題日益嚴(yán)重，風(fēng)能作為一種新型的清潔能源正快速發(fā)展。但風(fēng)能具有隨機(jī)性強(qiáng)，不穩(wěn)定的特點(diǎn)，這一切都制約著風(fēng)能的大規(guī)模發(fā)展。而對(duì)風(fēng)能的有效預(yù)測(cè)可以使人們得以合理安排風(fēng)能的使用，提供預(yù)警，對(duì)風(fēng)能的發(fā)展起到促進(jìn)作用。文章將討論灰色系統(tǒng)理論在風(fēng)能預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。

灰色系統(tǒng)理論1982年由華中理工大學(xué)鄧聚龍教授首先提出，是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問(wèn)題的新方法。主要解決一些包含未知因素的特殊領(lǐng)域的問(wèn)題，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象等學(xué)科。

2 GM（1，1）模型

灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)為一時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，具體流程如下：

定義歷史功率數(shù)據(jù)序列為

（1）

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行累加處理得到

（2）

（3）

設(shè)x（1）滿足一階微分方程

（4）

式（4）中a為灰色系數(shù)，b為灰色控制系數(shù)。其計(jì)算方式如式（5）所示：

（5）

式（5）中B，Y的定義如式（6），（7）所示

（6）

（7）

其中，-z（1）（i）為x（1）（k）與x（1）（k-1）的平均數(shù)，再由式（4）可得：

（8）

其中 為GM（1，1）的擬合序列，而

為模型預(yù)測(cè)出的風(fēng)電功率輸出值，對(duì)于文章所研究的短期預(yù)測(cè)，我們僅取三個(gè)預(yù)測(cè)值。

3 預(yù)測(cè)模型的應(yīng)用

使用華北某風(fēng)場(chǎng)下午13：00至17：00的4小時(shí)的風(fēng)電數(shù)據(jù)，分別用5分鐘與15分鐘作為采樣周期，對(duì)模型進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果如圖1所示：

由圖1可以看出，預(yù)測(cè)結(jié)果與原始數(shù)據(jù)趨勢(shì)基本相同。相比于15分鐘預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，5分鐘預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)更接近真實(shí)值?？赏茰y(cè)，采樣頻率越高，短期預(yù)測(cè)的精確度越高。

為進(jìn)一步證明，引入誤差系數(shù)I，其計(jì)算方式如式（9）所示，其中t為時(shí)間。

（9）

由式（9）可以看出，當(dāng)I越小，預(yù)測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確。計(jì)算結(jié)果如表1所示，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表1 結(jié)果對(duì)比

表2 評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

由表1可得，5分鐘采樣的預(yù)測(cè)結(jié)果要好于15分鐘預(yù)測(cè)結(jié)果，推測(cè)成立。

4 結(jié)束語(yǔ)

本模型使用灰色系統(tǒng)中的GM（1，1）模型對(duì)短期風(fēng)電功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。經(jīng)檢驗(yàn)可知，當(dāng)使用5分鐘采樣數(shù)據(jù)時(shí)，預(yù)測(cè)結(jié)果較為準(zhǔn)確?？芍灸Ｐ偷脑陲L(fēng)電功率短期預(yù)測(cè)方面具有良好的應(yīng)用前景。

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