[发明专利]一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统负荷预测技术领域，尤其涉及一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法。

背景技术

随着电力系统的稳定发展和可再生能源的持续渗透，电力负载预测和可再生能源预测过程变得更加复杂，要求对于负荷预测要有更有效的方法，由此来更好地完成对电力系统的规划，管理和运行。根据预测间隔时间长短，负荷预测大致可分为短期、中期和长期预测。中/长期负荷预测提供对未来几周到几年的负荷需求预测，其中，长期预测主要用于电力系统容量规划、资金投入和公司预算，中期预测主要针对于维修规划、燃料调度和运营管理；而短期负荷预测所涵盖的时间则是从几分钟到几天，电力系统每天必须规划次日发电量，因此短期负荷预测对发电容量的经济调度是非常必要的。

过去的几十年里，已经发展出了很多负荷预测方法。大体上，这些方法以两种不同的形式出现：经典统计技术和计算智能技术。前者主要包括回归法、时间序列法、卡尔曼滤波法等，而后者主要是模糊逻辑、支持向量机(SVM)，人工神经网络(ANN)和组合预测等方法。现存预测方法各有优劣，但几乎所有现存方法，其预测性能都依赖于所选用的预测模型和样本数据，并只能通过仿真实验来进行评估和验证，而无法确保预测误差的收敛性。因此，难以在具有高度随机特性和快速负荷变化的负荷预测中进行普遍地推广应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法。特别对于预测误差的收敛性问题，本发明采用了自适应控制器设计的思想，能够确保各种复杂快变和高度非线性条件下的预测误差渐近收敛；与现有技术不同，本发明不是在某一现有预测模型的基础上对预测值轨迹进行启发式修正，而是一种与现有预测模型无关的完全自治的预测方法，从而避免了对预测模型的依赖；此外，本发明提出的方法可以考虑更多的历史数据，而不仅只是跟踪负荷序列的最后一个样本，可以实现更好的预测精度。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于轨迹跟踪控制的负荷预测方法，该方法包括如下步骤：

1)确定各变量的初始值：读取电力部门提供的预测时刻之前的三个历史负荷数据，令初始时负荷预测值与负荷真实值相等，即y(1)＝y_a(1)、y(2)＝y_a(2)、y(3)＝y_a(3)，得到负荷预测值和负荷真实值的几个历史轨迹方向角为：θ(1)＝0、θ(2)＝0、θ(3)＝arctan[y(3)-y(2)]、θ_a(1)＝0；

2)求取负荷真实值的轨迹方向角θ_a：由t时刻的负荷真实值y_a(t)、t-1时刻的负荷真实值y_a(t-1)、以及t-2时刻的负荷真实值y_a(t-2)，分别计算点(t-1,y_a(t-1))到点(t,y_a(t))的射线、以及点(t-2,y_a(t-2))到点(t-1,y_a(t-1))的射线与横轴(时间轴t轴)正方向的夹角θ_a(t)和θ_a(t-1)为：

θ_a(t)＝arctan[y_a(t)-y_a(t-1)]

θ_a(t-1)＝arctan[y_a(t-1)-y_a(t-2)]

3)求取负荷真实值的轨迹线速度v_a：负荷真实值在某一时刻的轨迹线速度，方向始终指向横轴(时间轴t轴)正方向，并根据负荷真实值的轨迹方向角θ_a不同，按下式分别计算得到：

4)求取负荷预测误差δ_y：由t时刻的负荷预测值y(t)和负荷真实值y_a(t)，计算预测误差δ_y为：

δ_y＝y(t)-y_a(t)

5)根据步骤2)得到的θ_a(t)和θ_a(t-1)，计算负荷真实值的轨迹角速度为：

6)根据所设计的轨迹跟踪控制器，求取负荷预测值的轨迹线速度v和轨迹方向角θ；

7)根据步骤6)得到的v和θ，并由求得负荷预测值y(t+1)为：

y(t+1)＝y(t)+vsinθ