← 返回
光伏发电技术 ★ 5.0

考虑时空特征的自适应编解码模型用于分布式光伏电站短期功率预测

Adaptive Encoder-Decoder Model Considering Spatio-Temporal Features for Short-Term Power Prediction of Distributed Photovoltaic Station

作者 Xun Dou · Yehang Deng · Shunjiang Wang · Tianfeng Chu · Jiacheng Li · Haifeng Luo
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年1月
技术分类 光伏发电技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 分布式光伏功率预测 自适应时空编解码结构 特征选择 时空特征编解码模型 自适应预测框架
语言:

中文摘要

考虑到运维成本和技术的影响,分布式光伏电站群内部通常缺乏足够的气象观测设备。所采集气象数据的偏差以及软硬件限制导致的光伏功率数据误差,将直接导致模型预测精度降低。为解决这一问题,本文提出一种具有自适应时空编解码结构的分布式光伏功率短期预测方法,该方法能够适应不同数据输入和不同天气条件下的预测需求,提高预测精度。首先,利用随机森林算法(RF)和皮尔逊相关系数(PCC)对特征重要性进行排序,选取关键输入数据。其次,提出一种基于长短期记忆网络(LSTM)和时空注意力机制(STA)的时空特征编解码模型,以适应不同天气条件下的时空特征挖掘。第三,设计一种基于预融合和后融合的自适应预测框架,以满足不同数据输入量下的综合特征学习需求,进一步提高预测精度。利用中国江苏不同电站的真实数据进行了全面实验,验证了所提模型的优越性能。

English Abstract

Considering the impact of operation and maintenance costs and technology, there is generally a lack of sufficient meteorological observation devices within the distributed photovoltaic (PV) station group. The deviation of the collected meteorological data and the PV power data error caused by software and hardware limitations will directly lead to the reduction of model prediction accuracy. To tackle this problem, this article proposes a short-term prediction method with adaptive spatio-temporal codec structure for distributed PV power prediction, which adapts to the prediction requirements of different data input and different weather conditions and improves the prediction accuracy. First, the Random Forest algorithm (RF) and Pearson Correlation Coefficient (PCC) are used to sort the feature importance and select the key input data. Second, a spatio-temporal feature encoder-decoder model based on Long Short Term Memory Network (LSTM) and Spatio-Temporal Attention mechanism (STA) is proposed to adapt to spatio-temporal feature mining under different weather conditions. Third, an adaptive prediction framework based on pre-fusion and post-fusion is designed to meet the needs of comprehensive feature learning under the input of different amounts of data and further improve the prediction accuracy. Comprehensive experiments have been conducted on real data from different stations in Jiangsu, China, to confirm the superior performance of the proposed model.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于自适应时空编解码器的分布式光伏短期功率预测技术具有显著的战略应用价值。

**业务协同价值:**该技术直击分布式光伏电站运维痛点——气象观测设备不足导致的预测精度下降问题。对于阳光电源的智慧能源管理系统而言,精准的功率预测是实现光储协同优化的基础。通过LSTM与时空注意力机制的结合,该模型能够在有限数据条件下挖掘站点间的空间关联性和时序特征,这与阳光电源iSolarCloud平台的多站点协同管理需求高度契合,可显著提升逆变器功率调度策略的准确性和储能系统的充放电决策效率。

**技术成熟度评估:**论文基于江苏实际站点数据验证,采用的随机森林特征筛选和皮尔逊相关系数分析属于成熟技术,LSTM网络在时序预测领域已有广泛应用。其创新的"预融合-后融合"自适应框架能够适配不同数据输入场景,这对应对分布式电站数据质量参差不齐的现实情况具有实用价值。技术整体处于工程化应用前期,可快速集成到现有能源管理系统。

**挑战与机遇:**主要挑战在于模型在不同气候区域的泛化能力验证,以及边缘计算设备的算力约束。但这恰好为阳光电源创造了差异化竞争优势——通过将该算法嵌入新一代智能逆变器或储能变流器,打造具备自主学习能力的边缘智能设备,形成"硬件+算法"的一体化解决方案,在虚拟电厂、微电网等新兴市场建立技术壁垒,支撑公司从设备供应商向能源数字化服务商的战略转型。