← 返回
光伏发电技术 ★ 5.0

一种考虑主要气象因素的超短期光伏功率预测两阶段LSTM优化方法

A Two-Stage LSTM Optimization Method for Ultrashort Term PV Power Prediction Considering Major Meteorological Factors

作者 Yiwei Ma · Weixing Ma · Xingzhen Li · Yimeng Shen
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2024年9月
技术分类 光伏发电技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 超短期光伏功率预测 两阶段LSTM优化方法 气象因素 输入数据优化 改进麻雀搜索算法
语言:

中文摘要

超短期光伏发电功率预测是并网光伏电站日内调度的重要任务之一。为解决传统预测方法的不足,本文提出一种考虑主要气象因素的新型两阶段长短时记忆网络(LSTM)优化方法用于超短期光伏发电功率预测。第一阶段,开发了一种输入数据优化方法以提高 LSTM 的准确性和效率,该方法结合了基于因子分析的主要气象因素提取、利用模糊 C 均值算法进行的相似模式聚类,以及基于灰色关联分析和余弦相似度的最大相似模式识别。第二阶段,提出一种使用改进麻雀搜索算法的 LSTM 优化方法以进一步提高预测精度。最后,综合实验结果表明,与其他方法相比,所提方法在超短期光伏发电功率预测中具有更高的准确性和更快的计算效率。

English Abstract

Ultrashort term photovoltaic (PV) power prediction is one of the important tasks for the intraday scheduling of PV power station integrated into the power grid system. To tackle the deficiency problem of conventional prediction methods, a novel two-stage long short-term memory network (LSTM) optimization method considering major meteorological factors is proposed for ultrashort term PV power prediction. In the first stage, an input data optimization method is developed to improve the accuracy and efficiency of LSTM, which combines major meteorological factors extraction based on factor analysis, similar pattern clustering using fuzzy c-means algorithm, and maximum similar pattern recognition based on grey correlation analysis and cosine similarity. In the second stage, a LSTM optimization method using an improved sparrow search algorithm is proposed to further improve prediction accuracy. Finally, comprehensive experiment results indicate that compared with other methods, the proposed method has higher accuracy and faster computational efficiency in ultrashort term PV power prediction.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于两阶段LSTM优化的超短期光伏功率预测技术具有显著的战略价值。该技术直接契合公司在光伏电站智能化运维和能量管理系统方面的核心需求。

在技术价值层面,超短期(15分钟至4小时)功率预测的精度提升对阳光电源的多个业务板块具有直接影响。首先,对于光储融合系统,精准的功率预测可优化储能系统的充放电策略,提高系统经济性和电网友好性;其次,在智能逆变器产品中集成该算法,可增强设备的自主调度能力,提升产品竞争力;第三,这对公司承接的大型光伏电站EPC项目和智慧能源解决方案具有明显的增值效应。

该论文提出的方法论具有工程化潜力。通过因子分析筛选关键气象因素、模糊C均值聚类识别相似模式、以及改进麻雀搜索算法优化LSTM参数的三重机制,在保证预测精度的同时兼顾了计算效率,这对边缘计算场景下的实时应用至关重要。

然而,技术落地仍面临挑战:一是需要大量高质量的历史运行数据进行模型训练,这要求建立完善的数据采集和管理体系;二是不同地理位置和气候条件下模型的泛化能力需要验证;三是算法需要与现有的iSolarCloud云平台深度集成。

建议阳光电源将此技术纳入研发路线图,优先在已投运的标杆电站进行试点验证,逐步构建具有自主知识产权的AI预测引擎,强化公司在新能源数字化领域的技术护城河。