基于EMD-PCA-LSTM的光伏功率预测模型研究
摘要
本文提出了一种结合经验模态分解(EMD)、主成分分析(PCA)和长短期记忆网络(LSTM)的混合预测模型,用于提高光伏功率预测的准确性。该模型首先利用EMD算法将非平稳的光伏功率序列分解为多个本征模态函数(IMF),然后通过PCA对多维气象特征进行降维处理,最后将处理后的特征输入LSTM网络进行预测。实验结果表明,与单一LSTM模型和传统预测方法相比,EMD-PCA-LSTM模型在预测精度和稳定性方面均有显著提升。
关键词:光伏功率预测;经验模态分解;主成分分析;长短期记忆网络;混合模型
1. 引言
随着全球能源结构的转型,光伏发电在电力系统中的占比不断提高。然而,光伏功率输出具有显著的间歇性和波动性,这给电力系统的安全稳定运行带来了挑战。准确的光伏功率预测对电力系统调度、市场交易和并网运行具有重要意义。
传统的光伏功率预测方法主要包括物理模型法和统计方法。物理模型法基于光伏系统的物理特性和气象数据建立数学模型,计算复杂度高且对设备参数敏感;统计方法如ARIMA、支持向量回归(SVR)等对非线性关系的表达能力有限。近年来,深度学习技术在时间序列预测领域展现出强大优势,尤其是LSTM网络能够有效捕捉时间序列中的长期依赖关系。
然而,单一LSTM模型在处理非平稳光伏功率序列时仍存在以下问题:(1)光伏功率序列具有强非线性和非平稳性;(2)影响光伏功率的气象