CN105574619A - 一种太阳能光伏发电出力预测系统及预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏发电出力预测系统及预测方法，系统其包括2个以上的信息采集及处理单元和工控机；预测方法包括将信息采集及处理单元分别设置于对应的监测点；采集信息；信息采集子单元获取信息，生成IEC61850报文；工控机接收报文，并得到预测值；其有益效果是：本发明可对太阳能电厂发电功率进行预测，降低成本，极大提高气象数据的可靠性，同时增加了气象信息的来源，有效的提高光伏出力的预测精度，有较好的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，涉及一种太阳能光伏发电出力预测系统及预测方法。
背景技术
太阳能资源充足、分布广泛、安全、清洁，其转换技术已日趋成熟，在近几十年中的应用也越来越广泛。光伏发电是目前利用太阳能的主要方式之一。随着国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升，光伏发电成本逐步下降，未来国内光伏容量将大幅增加。相比传统发电方式，光伏发电具有随机性、间断性和不稳定性等特点。当光伏发电在电网中所占比例很小时，这些特点不会对电网带来明显的不良影响。但是随着光伏发电装机容量不断扩大，其在电网中所占的比例也逐年增加，接入电网的光伏电站会对电力系统的安全、稳定运行以及电能质量带来严重的影响，而光伏出力预测是开展这些研究的基础，因此，有必要对光伏出力预测进行深入研究。
目前，对光伏出力预测进行研究的方法较多，长期预测的实现较为容易，短期预测受气象因素影响较大，精确预测较为困难。由于短期预测对于电力系统安全与稳定运行至关重要，因此研究出一种超短期的光伏出力预测方法，为光伏出力超短期预测提供一种新思路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高光伏出力的预测精度的太阳能光伏发电出力预测系统及预测方法。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能光伏发电出力预测系统，其包括2个以上的信息采集及处理单元和工控机；所述信息采集及处理单元包括温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器、位置传感器、信息采集子单元和合并子单元；
所述温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器和位置传感器的输出端分别通过光缆接所述信息采集子单元的相应输入端；所述信息采集子单元的输出端接所述合并子单元的相应输入端；所述合并子单元的输出端通过光纤网络与所述工控机的相应端口相连接。
信息采集子单元的型号为S7-200CPU224；所述合并子单元的型号为UDM-502-G；所述工控机的型号为PCX-9540。
所述太阳辐射传感器的型号为PH-TBQ；所述湿度传感器的型号为SD-05；所述位置传感器的型号为WYDC；所述温度传感器的型号为T-100。
利用所述太阳能光伏发电出力预测系统的太阳能光伏发电出力预测方法，包括如下步骤：
(1)将所述2个以上的信息采集及处理单元分别设置于对应的监测点i；其中，i＝1,2，…，n，n为大于等于2的整数；
(2)所述温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器和位置传感器分别采集大气温度信息、太阳辐射强度信息、大气湿度信息和监测点位置信息；
(3)所述信息采集子单元获取所述大气温度信息、太阳辐射强度信息、大气湿度信息和监测点位置信息，并按IEC61850规约将所述大气温度信息、太阳辐射强度信息、大气湿度信息和监测点位置信息生成IEC61850报文；
(4)所述合并子单元将各监测点的IEC61850报文按IEC61850规约生成IEC61850总体报文；
(5)所述工控机基于CAN协议通过外设接口接收所述IEC61850总体报文，并利用克里格-卡尔曼-BP神经网络算法得到太阳能光伏发电出力超短期预测值。
所述克里格-卡尔曼-BP神经网络算法具体步骤如下：
(1)设定预测点，进行预测点属性估计值计算；
所述工控机的下位机将所述IEC61850总体报文进行解析，利用克里格插值法计算预测点的环境温度属性估计值T0、太阳辐射强度属性估计值I0和大气湿度属性估计值H0，具体步骤如下：
a.计算预测点的环境温度属性估计值T0，其表达式为
在(式1)中，Ti为监测点i的环境温度；Wi为监测点i相对于预测点的空间关联系数，其求解表达式为
在(式2)中，γ(hij)为监测点i和监测点j之间的半变异值，hij为监测点i和监测点j之间的距离，γ(hi0)为监测点i与预测点之间的半变异值，λ为拉格朗日系数，引入的目的是使得估算误差变小；
半变异值γ(hij)采用高斯模型计算，计算公式如下：
在(式3)中，C0为块金值，C0+C为基台值，a为变成，hi0为监测点i与预测点之间的距离；
计算hij的表达式为：
(式4)中，(xi,yi)(xj,yj)为上述位置传感器采集的监测点i和监测点j的位置坐标；
b.计算预测点太阳辐射强度属性估计值I0，其表达式为
在(式5)中，Ii为监测点i观测到的太阳辐射强度；
c.计算预测点环境湿度属性估计值H0，其表达式为
在(式6)中，Hi为监测点i观测到的大气湿度；
(3)预测点属性值预测
利用卡尔曼方法计算预测点大气温度属性预测值T0'、太阳辐射强度属性预测值I0'和大气湿度属性预测值H0'；
a.计算预测点大气温度属性预测值T0'：
①采用下述公式计算大气温度属性预测值：
T0(k+1)/k＝FkT0k+qk(式7)
在(式7)中，T0(k＋1)/k为k+1时刻大气温度属性预测值，T0k为k时刻大气温度属性估计值，Fk为状态转移系数，qk为过程噪声，qk为预先选定的服从高斯分布的序列；
②采用下述公式计算大气温度属性预测误差协方差：
Pk+1/k＝Pk+Qk(式8)
在(式8)中，Pk＋1/k为k+1时刻向前推算的大气温度属性预测误差协方差，Pk为k时刻大气温度属性误差协方差，Qk为过程噪声的方差；
③采用下述公式计算卡尔曼增益：
Kk+1＝Pk+1/k(Pk+1+Rk+1)-1(式9)
在(式9)中，Kk+1为卡尔曼增益，Pk+1/k为k+1时刻向前推算的大气温度属性预测误差协方差，Pk+1为k+1时刻大气温度属性误差协方差，Rk+1为k+1时刻测量噪声的方差；
④采用下述公式更新大气温度属性值估计：
T0k+1＝T0(k+1)/k+Kk+1(Tk+1-T0k+1/k-rk)(式10)
在(式10)中，T0k+1为k+1时刻大气温度属性估计值，T0(k+1)/k为k+1时刻大气温度属性预测值，Kk+1为卡尔曼增益，Tk+1为k+1时刻预测点大气温度测量值，rk为k时刻的测量噪声，为预先选定的服从高斯分布的序列；
⑤采用下述公式计算更新大气温度属性预测误差协方差：
在(式11)中，为k+1时刻大气温度属性误差协方差估计值，Kk+1为卡尔曼增益，Pk+1/k为k+1时刻向前推算的大气温度属性预测误差协方差；
每个时刻输入该时刻的测量值和估计值，并采用上一时刻的信息依次进行(式6)～(式11)的计算，就可以得到下一时刻的大气温度属性预测值，记作T0'；
b.预测点太阳辐射强度属性预测值I0'：
①采用下述公式计算太阳辐射强度属性预测值：
I0(k+1)/k＝F'kI0k+q'k(式12)
(式12)中，I0(k+1)/k为k+1时刻太阳辐射强度属性预测值，I0k为k时刻太阳辐射强度属性估计值，F'k为状态转移系数，q'k为过程噪声，q'k为预先选定的服从高斯分布的序列；
②采用下述公式计算太阳辐射强度属性预测误差协方差：
P'k+1/k＝P'k+Q'k(式13)
(式13)中，P'k+1/k为k+1时刻向前推算的太阳辐射强度属性预测误差协方差，P'k为k时刻太阳辐射强度属性误差协方差，Q'k为过程噪声的方差；
③采用下述公式计算卡尔曼增益：
K'k+1＝P'k+1/k(P'k+1+R'k+1)-1(式14)
(式14)中，K'k+1为卡尔曼增益，P'k+1/k为k+1时刻向前推算的太阳辐射强度属性预测误差协方差，P'k+1为k+1时刻太阳辐射强度属性误差协方差，R'k+1为k+1时刻测量噪声的方差；
④采用下述公式更新太阳辐射强度属性值估计：
I0k+1＝I0(k+1)/k+K'k+1(Ik+1-I0k+1/k-r'k)(式15)
(式15)中，I0k+1为k+1时刻太阳辐射强度属性估计值，I0(k+1)/k为k+1时刻太阳辐射强度属性预测值，K'k+1为卡尔曼增益，Ik+1为k+1时刻预测点太阳辐射强度测量值，r'k为k时刻的测量噪声，为预先选定的服从高斯分布的序列；
⑤采用下述公式计算更新太阳辐射强度属性预测误差协方差：
(式16)中，为k+1时刻太阳辐射强度属性误差协方差估计值，K'k+1为卡尔曼增益，P'k+1/k为k+1时刻向前推算的太阳辐射强度属性预测误差协方差；
根据前一时刻的信息依次进行(式12)～(式16)的计算，就可以得到下一时刻的太阳辐射强度属性预测值，记作I0'；
c.根据下述方法计算预测点大气湿度属性预测值H0'：
①采用下述公式计算大气湿度属性预测值：
H0(k+1)/k＝F”kH0k+q”k(式17)
(式17)中，H0(k+1)/k为k+1时刻大气湿度属性预测值，H0k为k时刻大气湿度属性估计值，F”k为状态转移系数，q”k为过程噪声，q”k为预先选定的服从高斯分布的序列；
②采用下述公式计算大气湿度属性预测误差协方差：
P”k＋1/k＝P”k＋Q”k(式18)
(式18)中，P”k＋1/k为k+1时刻向前推算的大气湿度属性预测误差协方差，P”k为k时刻大气湿度属性误差协方差，Q”k为过程噪声的方差；
③采用下述公式计算卡尔曼增益：
K”k＋1＝P”k＋1/k(P”k＋1＋R”k＋1)-1(式19)
(式19)中，K”k+1为卡尔曼增益，P”k＋1/k为k+1时刻向前推算的大气湿度属性预测误差协方差，P”k＋1为k+1时刻大气湿度属性误差协方差，R”k＋1为k+1时刻测量噪声的方差；
④采用下述公式更新大气湿度属性值估计：
H0k+1＝H0(k+1)/k+K”k+1(Hk+1-H0k+1/k-r”k)(式20)
(式20)中，H0k+1为k+1时刻大气湿度属性估计值，H0(k+1)/k为k+1时刻大气湿度属性预测值，K”k+1为卡尔曼增益，Hk+1为k+1时刻预测点大气湿度测量值，r”k为k时刻的测量噪声，为预先选定的服从高斯分布的序列；
⑤采用下述公式计算更新大气湿度属性预测误差协方差：
（式21）中，为k+1时刻大气湿度属性误差协方差估计值，K”k+1为卡尔曼增益，P”k+1/k为k+1时刻向前推算的大气湿度属性预测误差协方差；
根据前一时刻的信息依次进行(式17)～(式21)的计算，就可以得到下一时刻的大气湿度属性预测值，记作H0'；
(4)太阳能光伏发电出力预测
采用单隐层BP神经网络方法进行太阳能光伏发电出力超短期预测，将上述计算得到的预测点环境温度属性预测值T0'、太阳辐射强度属性预测值I0'、大气湿度属性预测值H0'作为输入层变量，并利用太阳能电厂历史发电数据进行训练，得到太阳能光伏发电厂出力预测值。
所述利用太阳能电厂历史发电数据进行训练，得到太阳能光伏发电厂出力预测值步骤如下:
①该BP神经网络预测用于光伏出力短期预测，由于处于夜间的12个时间点光伏阵列出力为0，取白天12个小时的太阳辐射强度值，预测下一天白天对应的12个小时的出力值。输入神经元包括环境温度、太阳辐射强度、大气湿度，即本模型采用16个输入变量，分别为前一天和预测日的环境温度和大气湿度4个变量，以及前一日12个时刻对应的太阳辐射强度。输出神经元包括12个实际光伏出力值。
②预测数学模型如下
a.隐含层神经元输出采用如下公式：
（式22）中a1i表示隐含层中第i个神经元的输出，f1表示隐含层激活函数，本模型采用对数S型激活函数，w1ij表示输入层到隐含层的权值，pj为第j个神经元对应的输入量。
b.输出层神经元输出采用如下公式：
（式23）中a2k表示输出层中第k个神经元的输出，f2表示输出层采用线性激活函数，w2ki表示隐含层到输出层的权值。
c.隐含层和输出层的权值变化采用如下公式。
对于输出层权值，有：
(式24)中，tk为第k个神经元对应的实际光伏出力值，f′2为输出层激活函数的导数，η为学习率，可取为常数，一般在0.01～0.7之间取值。
对于隐含层权值，有：
（式25）中f1′为隐含层激活函数的导数。
③利用所述预测数学模型(式22)～(式25)，选取预测日前7天的数据，包括相应日的环境温度、太阳辐射强度、大气湿度以及光伏发电量，将前6天的数据按照①中输入层神经元和输出层神经元的选择原则输入神经网络进行训练，在网络完成训练后，将第7天的环境温度、太阳辐射强度、大气湿度以及预测日环境温度和大气湿度输入到训练好的网络，即可获得预测日光伏出力值。
本发明的有益效果是：本发明可对太阳能电厂发电功率进行预测，方便及时调整调度计划；本发明降低光伏发电出力不稳定对电网造成的不利影响，保证电网的电能质量；本发明节约太阳能电厂蓄电池的安装容量，降低成本；本发明通过提取不同测量点的大气温度、大气湿度和太阳辐射强度，利用克里格插值法综合求取光伏发电处相应气象数值信息，再通过卡尔曼滤波对气象信息估计值进行修正；利用修正后的气象信息作为BP神经网络的输入量对光伏系统出力进行预测；本发明综合利用多个测量点的气象信息，并利用卡尔曼滤波进行修正，极大提高气象数据的可靠性，同时增加了气象信息的来源，有效的提高光伏出力的预测精度，有较好的实用价值。
附图说明
图1为太阳能光伏发电出力预测系统原理框图。
图2为为基于克里格-卡尔曼-BP神经网络方法的太阳能光伏发电出力超短期预测过程图。
具体实施方式
下面结合附图1-2和实施例对本发明进行进一步说明：
太阳能光伏发电出力预测系统原理框图如图1所示；其包括2个以上的信息采集及处理单元和工控机；所述信息采集及处理单元包括温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器、位置传感器、信息采集子单元和合并子单元；
所述温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器和位置传感器的输出端分别通过光缆接所述信息采集子单元的相应输入端；所述信息采集子单元的输出端接所述合并子单元的相应输入端；所述合并子单元的输出端通过光纤网络与所述工控机的相应端口相连接。
信息采集子单元的型号为S7-200CPU224；所述合并子单元的型号为UDM-502-G；所述工控机的型号为PCX-9540。
所述太阳辐射传感器的型号为PH-TBQ；所述湿度传感器的型号为SD-05；所述位置传感器的型号为WYDC；所述温度传感器的型号为T-100。
以某地区一太阳能电厂为例，详细说明太阳能光伏出力超短期预测方法，本实施例中包含太阳能电厂及其附近多个观测点。
(一)信息采集及处理：
利用各传感器采集变电回路中的大气温度、太阳辐射强度、大气湿度等环境信息，通过光缆传送到信息采集子单元，信息采集子单元按IEC61850规约生成报文传送给合并子单元。
合并子单元整合信息采集子单元中传送的IEC61850规约生成总体报文，并按IEC61850规约生成报文通过光纤网络传回后工控机。
(二)信息计算和输出：
将所述信息采集子单元和合并子单元采集的信息的IEC61850报文导入到所述太阳能光伏出力预测系统工控机机，并结合所述信息采集子单元和合并子单元采集的信息，利用所述协同克里格-卡尔曼-BP神经网络方法预测太阳能光伏发电出力超短期预测值，为调度提供数据参考。
(1)、读取由合并单元传递过来的各采样点太阳辐射强度、大气温度、大气湿度、采样点位置数据信息；
(2)、由所述太阳能光伏出力超短期预测系统，利用预测点附近各观点采集的大气温度、太阳辐射强度、大气湿度，并利用观测点位置信息，根据公式(1)—(6)，采用克里格插值法确定预测点属性估计值，包括大气温度属性估计值T0、太阳辐射强度属性估计值I0、大气湿度属性估计值H0。
(3)、由上述计算得到的预测点大气温度属性估计值T0、太阳辐射强度属性估计值I0、大气湿度属性估计值H0，根据(式7)-(式21)，采用卡尔曼方法预测得到预测点大气温度属性预测值T0'、太阳辐射强度属性预测值I0'、大气湿度属性预测值H0'。
(4)、采用单隐层BP神经网络方法进行太阳能光伏发电出力超短期预测，将上述计算得到的预测点环境温度属性预测值T0'、太阳辐射强度属性预测值I0'、大气湿度属性预测值H0'作为输入层变量，并利用太阳能电厂历史发电数据进行训练，得到太阳能光伏发电厂出力预测值。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施例的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种太阳能光伏发电出力预测系统，其特征在于：包括2个以上的信息采集及处理单元和工控机；所述信息采集及处理单元包括温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器、位置传感器、信息采集子单元和合并子单元；
所述温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器和位置传感器的输出端分别通过光缆接所述信息采集子单元的相应输入端；所述信息采集子单元的输出端接所述合并子单元的相应输入端；所述合并子单元的输出端通过光纤网络与所述工控机的相应端口相连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏发电出力预测系统，其特征在于：信息采集子单元的型号为S7-200CPU224；所述合并子单元的型号为UDM-502-G；所述工控机的型号为PCX-9540。
3.根据权利要求2所述的太阳能光伏发电出力预测系统，其特征在于：所述太阳辐射传感器的型号为PH-TBQ；所述湿度传感器的型号为SD-05；所述位置传感器的型号为WYDC；所述温度传感器的型号为T-100。
4.一种利用权利要求1所述的太阳能光伏发电出力预测系统的太阳能光伏发电出力预测方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将所述2个以上的信息采集及处理单元分别设置于对应的监测点i；其中，i＝1,2，…，n，n为大于等于2的整数；
(2)所述温度传感器、太阳辐射传感器、湿度传感器和位置传感器分别采集大气温度信息、太阳辐射强度信息、大气湿度信息和监测点位置信息；
(3)所述信息采集子单元获取所述大气温度信息、太阳辐射强度信息、大气湿度信息和监测点位置信息，并按IEC61850规约将所述大气温度信息、太阳辐射强度信息、大气湿度信息和监测点位置信息生成IEC61850报文；
(4)所述合并子单元将各监测点的IEC61850报文按IEC61850规约生成IEC61850总体报文；
(5)所述工控机基于CAN协议通过外设接口接收所述IEC61850总体报文，并利用克里格-卡尔曼-BP神经网络算法得到太阳能光伏发电出力超短期预测值。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏发电出力预测方法，其特征在于：所述克里格-卡尔曼-BP神经网络算法具体步骤如下：
(1)设定预测点，进行预测点属性估计值计算；
所述工控机的下位机将所述IEC61850总体报文进行解析，利用克里格插值法计算预测点的环境温度属性估计值T0、太阳辐射强度属性估计值I0和大气湿度属性估计值H0，具体步骤如下：
a.计算预测点的环境温度属性估计值T0，其表达式为
在(式1)中，Ti为监测点i的环境温度；Wi为监测点i相对于预测点的空间关联系数，其求解表达式为
在(式2)中，γ(hij)为监测点i和监测点j之间的半变异值，hij为监测点i和监测点j之间的距离，γ(hi0)为监测点i与预测点之间的半变异值，λ为拉格朗日系数，引入的目的是使得估算误差变小；
半变异值γ(hij)采用高斯模型计算，计算公式如下：
在(式3)中，C0为块金值，C0+C为基台值，a为变成，hi0为监测点i与预测点之间的距离；
计算hij的表达式为：
(式4)中，(xi,yi)(xj,yj)为上述位置传感器采集的监测点i和监测点j的位置坐标；
b.计算预测点太阳辐射强度属性估计值I0，其表达式为
在(式5)中，Ii为监测点i观测到的太阳辐射强度；
c.计算预测点环境湿度属性估计值H0，其表达式为
在(式6)中，Hi为监测点i观测到的大气湿度；
(3)预测点属性值预测
利用卡尔曼方法计算预测点大气温度属性预测值T0'、太阳辐射强度属性预测值I0'和大气湿度属性预测值H0'；
a.计算预测点大气温度属性预测值T0'：
①采用下述公式计算大气温度属性预测值：
T0(k+1)/k＝FkT0k+qk(式7)
在(式7)中，T0(k+1)/k为k+1时刻大气温度属性预测值，T0k为k时刻大气温度属性估计值，Fk为状态转移系数，qk为过程噪声，qk为预先选定的服从高斯分布的序列；
②采用下述公式计算大气温度属性预测误差协方差：
Pk+1/k＝Pk+Qk(式8)
在(式8)中，Pk+1/k为k+1时刻向前推算的大气温度属性预测误差协方差，Pk为k时刻大气温度属性误差协方差，Qk为过程噪声的方差；
③采用下述公式计算卡尔曼增益：
Kk+1＝Pk+1/k(Pk+1+Rk+1)-1(式9)
在(式9)中，Kk+1为卡尔曼增益，Pk+1/k为k+1时刻向前推算的大气温度属性预测误差协方差，Pk+1为k+1时刻大气温度属性误差协方差，Rk+1为k+1时刻测量噪声的方差；
④采用下述公式更新大气温度属性值估计：
T0k+1＝T0(k+1)/k+Kk+1(Tk+1-T0(k+1)/k-rk)(式10)
在(式10)中，T0k+1为k+1时刻大气温度属性估计值，T0(k+1)/k为k+1时刻大气温度属性预测值，Kk+1为卡尔曼增益，Tk+1为k+1时刻预测点大气温度测量值，rk为k时刻的测量噪声，为预先选定的服从高斯分布的序列；
⑤采用下述公式计算更新大气温度属性预测误差协方差：
在(式11)中，为k+1时刻大气温度属性误差协方差估计值，Kk+1为卡尔曼增益，Pk+1/k为k+1时刻向前推算的大气温度属性预测误差协方差；
每个时刻输入该时刻的测量值和估计值，并采用上一时刻的信息依次进行(式6)～(式11)的计算，就可以得到下一时刻的大气温度属性预测值，记作T0'；
b.预测点太阳辐射强度属性预测值I0'：
①采用下述公式计算太阳辐射强度属性预测值：
I0(k+1)/k＝F'kI0k+q'k(式12)
(式12)中，I0(k+1)/k为k+1时刻太阳辐射强度属性预测值，I0k为k时刻太阳辐射强度属性估计值，F'k为状态转移系数，q'k为过程噪声，q'k为预先选定的服从高斯分布的序列；
②采用下述公式计算太阳辐射强度属性预测误差协方差：
P'k+1/k＝P'k+Q'k(式13)
(式13)中，P'k+1/k为k+1时刻向前推算的太阳辐射强度属性预测误差协方差，P'k为k时刻太阳辐射强度属性误差协方差，Q'k为过程噪声的方差；
③采用下述公式计算卡尔曼增益：
K'k+1＝P'k+1/k(P'k+1+R'k+1)-1(式14)
(式14)中，K'k+1为卡尔曼增益，P'k+1/k为k+1时刻向前推算的太阳辐射强度属性预测误差协方差，P'k+1为k+1时刻太阳辐射强度属性误差协方差，R'k+1为k+1时刻测量噪声的方差；
④采用下述公式更新太阳辐射强度属性值估计：
I0k+1＝I0(k+1)/k+K'k+1(Ik+1-I0(k+1)/k-r'k)(式15)
(式15)中，I0k+1为k+1时刻太阳辐射强度属性估计值，I0(k+1)/k为k+1时刻太阳辐射强度属性预测值，K'k+1为卡尔曼增益，Ik+1为k+1时刻预测点太阳辐射强度测量值，r'k为k时刻的测量噪声，为预先选定的服从高斯分布的序列；
⑤采用下述公式计算更新太阳辐射强度属性预测误差协方差：
(式16)中，为k+1时刻太阳辐射强度属性误差协方差估计值，K'k+1为卡尔曼增益，P'k+1/k为k+1时刻向前推算的太阳辐射强度属性预测误差协方差；
根据前一时刻的信息依次进行(式12)～(式16)的计算，就可以得到下一时刻的太阳辐射强度属性预测值，记作I0'；
c.根据下述方法计算预测点大气湿度属性预测值H0'：
①采用下述公式计算大气湿度属性预测值：
H0(k+1)/k＝F”kH0k+q”k(式17)
(式17)中，H0(k+1)/k为k+1时刻大气湿度属性预测值，H0k为k时刻大气湿度属性估计值，F”k为状态转移系数，q”k为过程噪声，q”k为预先选定的服从高斯分布的序列；
②采用下述公式计算大气湿度属性预测误差协方差：
P”k(1/k＝P”k+Q”k(式18)
(式18)中，P”k+1/k为k+1时刻向前推算的大气湿度属性预测误差协方差，P”k为k时刻大气湿度属性误差协方差，Q”k为过程噪声的方差；
③采用下述公式计算卡尔曼增益：
K”k+1＝P”k+1/k(P”k+1+R”k+1)-1(式19)
(式19)中，K”k+1为卡尔曼增益，P”k+1/k为k+1时刻向前推算的大气湿度属性预测误差协方差，P”k+1为k+1时刻大气湿度属性误差协方差，R”k+1为k+1时刻测量噪声的方差；
④采用下述公式更新大气湿度属性值估计：
H0k+1＝H0(k+1)/k+K”k+1(Hk+1-H0(k+1)/k-r”k)(式20)
(式20)中，H0k+1为k+1时刻大气湿度属性估计值，H0(k+1)/k为k+1时刻大气湿度属性预测值，K”k+1为卡尔曼增益，Hk+1为k+1时刻预测点大气湿度测量值，r”k为k时刻的测量噪声，为预先选定的服从高斯分布的序列；
⑤采用下述公式计算更新大气湿度属性预测误差协方差：
（式21）中，为k+1时刻大气湿度属性误差协方差估计值，K”k+1为卡尔曼增益，P”k+1/k为k+1时刻向前推算的大气湿度属性预测误差协方差；
根据前一时刻的信息依次进行(式17)～(式21)的计算，就可以得到下一时刻的大气湿度属性预测值，记作H0'；
(4)太阳能光伏发电出力预测
采用单隐层BP神经网络方法进行太阳能光伏发电出力超短期预测，将上述计算得到的预测点环境温度属性预测值T0'、太阳辐射强度属性预测值I0'、大气湿度属性预测值H0'作为输入层变量，并利用太阳能电厂历史发电数据进行训练，得到太阳能光伏发电厂出力预测值。
6.根据权利要求4所述的太阳能光伏发电出力预测方法，其特征在于：步骤如下:
①该BP神经网络预测用于光伏出力短期预测，由于处于夜间的12个时间点光伏阵列出力为0，取白天12个小时的太阳辐射强度值，预测下一天白天对应的12个小时的出力值。输入神经元包括环境温度、太阳辐射强度、大气湿度，即本模型采用16个输入变量，分别为前一天和预测日的环境温度和大气湿度4个变量，以及前一日12个时刻对应的太阳辐射强度。输出神经元包括12个实际光伏出力值。
②预测数学模型如下
a.隐含层神经元输出采用如下公式：
（式22）中a1i表示隐含层中第i个神经元的输出，f1表示隐含层激活函数，本模型采用对数S型激活函数，w1ij表示输入层到隐含层的权值，pj为第j个神经元对应的输入量。
b.输出层神经元输出采用如下公式：
（式23）中a2k表示输出层中第k个神经元的输出，f2表示输出层采用线性激活函数，w2ki表示隐含层到输出层的权值。
c.隐含层和输出层的权值变化采用如下公式。
对于输出层权值，有：
（式24）中，tk为第k个神经元对应的实际光伏出力值，f′2为输出层激活函数的导数，η为学习率，可取为常数，一般在0.01～0.7之间取值。
对于隐含层权值，有：
（式25）中f′1为隐含层激活函数的导数。
③利用所述预测数学模型(式22)～(式25)，选取预测日前7天的数据，包括相应日的环境温度、太阳辐射强度、大气湿度以及光伏发电量，将前6天的数据按照①中输入层神经元和输出层神经元的选择原则输入神经网络进行训练，在网络完成训练后，将第7天的环境温度、太阳辐射强度、大气湿度以及预测日环境温度和大气湿度输入到训练好的网络，即可获得预测日光伏出力值。
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