基于云团-辐照度时空关联模式挖掘的光伏发电功率超短期预测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    52007092
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    16.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0704.电力系统与综合能源
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2020
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2021-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Ultra-short-term forecast of PV power generation is the basic key technology to improve the control and dispatching performance of PV power plants and ensure the safe and stable operation of the power grid with high-rate PVs. The change in irradiance caused by cloud movement is the root cause of fluctuations in PV power output. While traditional ultra-short-term PV power forecasting is mostly focused on local meteorological and power information of a single PV plant. These techniques are unable to break through the current bottleneck of ultra-short-term PV power forecasting as they ignore the influence of the spatial distribution of cloud in different time-space scales..Facing the power forecasting requirements of large-scale and wide-area distributed PV power plant cluster in China, this project research focuses on two major issues based on synchronous orbit satellite observation data: the mathematical description and prediction method of cloud cluster spatial distribution and its non-linear motion process, and the spatio-temporal correlation between the spatial distribution of clouds and the temporal distribution of irradiance. First, we build a cloud tracking and prediction model based on the optimal continuous mapping of the cloud motion matrix to achieve an accurate selection of the associated cloud image area of the PV power plant; Then, based on the cloud-irradiance spatio-temporal correlation pattern mining, we establish a mapping model from regional satellite images to the irradiance time series, to realize ultra-short-term forecasting of the surface irradiance and even the power generation of PV power plants.
光伏发电功率超短期预测是提高光伏电站控制与调度性能,保障高比率光伏发电接入电网安全稳定运行的基础性关键技术。云团运动引起的辐照度改变是导致光伏发电出力波动的根本原因,而传统光伏功率超短期预测技术多以单一光伏场站为中心,着眼局部气象与功率信息,忽略了不同时空尺度下的云团空间分布影响,无法突破当前超短期预测精度瓶颈。.面对我国大规模、广地域分布的光伏电站集群功率预测需求,本项目基于同步轨道卫星观测数据,围绕云团空间分布及其非线性运动过程的数学描述与预测方法,以及天空云团空间分布变化规律与地表辐照度时间分布规律间的时空关联模式两大科学问题展开研究。首先构建基于云团运动特征矩阵最优连续映射的云团追踪与预测模型,实现光伏电站关联云图区域的准确选择;然后基于云团-辐照度时空关联模式挖掘建立从区域云团卫星图像到地表辐照度时间序列间的映射模型,从而实现对光伏电站地表辐照度乃至发电功率的超短期预测。

结项摘要

光伏发电功率超短期预测是提高光伏电站控制与调度性能,保障高比率光伏发电接入电网安全稳定运行的基础性关键技术。云团运动引起的辐照度改变是导致光伏发电出力波动的根本原因,而传统光伏功率超短期预测技术多以单一光伏场站为中心,着眼局部气象与功率信息,忽略了不同时空尺度下的云团空间分布影响,无法突破当前超短期预测精度瓶颈。面对我国大规模、广地域分布的光伏电站集群功率预测需求,本项目基于同步轨道卫星观测数据,围绕云团空间分布及其非线性运动过程的数学描述与预测方法,以及天空云团空间分布变化规律与地表辐照度时间分布规律间的时空关联模式两大科学问题展开了研究工作。.项目利用先进卫星遥感与地基天空成像多源观测数据和太阳辐射传输理论,揭示了不同气象条件下光伏电站天空云团的运动规律及其生消、形变演化机理,发明了基于位移矩阵能量函数的云团运动矢量计算方法,建立了基于“天空图像-地表辐照度”映射的光伏功率分钟级预测模型;针对广域地理范围内太阳辐射的时空关联分布特性,创建了基于出力波动模式识别与卫星云图特征的光伏功率超短期预测方法;基于图神经网络建立了融合临近场站观测数据的光伏发电短期预测模型;构建了“空-天-地-网”四位一体的新型光伏功率预测技术体系,破解了分钟级快速剧烈波动与非平稳转折性天气条件下的光伏功率准确预测难题。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Optimal Graph Structure Based Short-Term Solar PV Power Forecasting Method Considering Surrounding Spatio-Temporal Correlations
考虑周边时空相关性的基于最优图结构的短期太阳能光伏发电功率预测方法
  • DOI:
    10.1109/tia.2022.3213008
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industry Applications
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Meng Zhang;Zhao Zhen;Nian Liu;Hongjun Zhao;Yiqian Sun;Changyou Feng;Fei Wang
  • 通讯作者:
    Fei Wang
Wind process pattern forecasting based ultra-short-term wind speed hybrid prediction
基于风过程模式预测的超短期风速混合预测
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2022.124509
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Fei Wang;Shuang Tong;Yiqian Sun;Yongsheng Xie;Zhao Zhen;Guoqing Li;Chunmei Cao;Neven Duić;Dagui Liu
  • 通讯作者:
    Dagui Liu
Dynamic spatio-temporal correlation and hierarchical directed graph structure based ultra-short-term wind farm cluster power forecasting method
基于动态时空关联和分层有向图结构的超短期风电场群功率预测方法
  • DOI:
    10.1016/j.apenergy.2022.119579
  • 发表时间:
    2022-10
  • 期刊:
    Applied Energy
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Fei Wang;Peng Chen;Zhao Zhen;Rui Yin;Chunmei Cao;Yagang Zhang;Neven Duić
  • 通讯作者:
    Neven Duić
Fluctuation pattern recognition based ultra-short-term wind power probabilistic forecasting method
基于波动模式识别的超短期风电概率预测方法
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2022.126420
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Huijing Fan;Zhao Zhen;Nian Liu;Yiqian Sun;Xiqiang Chang;Yu Li;Fei Wang;Zengqiang Mi
  • 通讯作者:
    Zengqiang Mi
Ultra‐short‐term irradiance forecasting model based on ground‐based cloud image and deep learning algorithm
基于地云图和深度学习算法的超短期辐照度预报模型
  • DOI:
    10.1049/rpg2.12280
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    IET Renewable Power Generation
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Zhao Zhen;Xuemin Zhang;Shengwei Mei;Xiqiang Chang;Hua Chai;Rui Yin;Fei Wang
  • 通讯作者:
    Fei Wang

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其他文献

基于相位相关的天空图像云团运动速度计算方法研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.0254-0096.2016.10.014
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    太阳能学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王飞;甄钊;米增强;孙宏斌;刘纯;王勃;卢静
  • 通讯作者:
    卢静
基于天气状态模式识别的光伏电站发电功率分类预测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国电机工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    米增强;甄钊;杨光;周海明
  • 通讯作者:
    周海明

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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