CN114912721A - 一种储能调峰需求的预测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种储能调峰需求的预测方法及系统，方法包括：对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线；计算日负荷峰谷特性曲线与未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线；根据日净负荷特性曲线和火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解调峰预测模型得到调峰储能需求容量值。采用日负荷曲线和风光出力曲线取差值得到净负荷曲线，从而在不同风光出力水平下能够得出不同的净负荷曲线，再与不同比例的火电机组结合得出储能调峰值，得到了以新能源风光的消纳最大、碳排最小的储能调峰值。

Description

一种储能调峰需求的预测方法及系统
技术领域
本发明属于储能技术领域，尤其涉及一种储能调峰需求的预测方法及系统。
背景技术
随着负荷侧用户对电力需求的不断增加和风电、光伏等间歇性新能源发电的大规模接入，电网的峰谷差越来越大，电网面临的调峰压力日益增加。储能电站响应快、控制精确且能量双向流动，可以有效缓解电网的调峰压力，同时利用电网积累的海量负荷侧历史用电数据以及其特点，实现准确的储能调峰需求预测成为可能，在缓解电网压力的同时也可以增加风光出力的消纳。
发明内容
本发明提供一种储能调峰需求的预测方法及系统，用于解决无法准确预测储能调峰需求的技术问题。
第一方面，本发明提供一种储能调峰需求的预测方法，包括：基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
第二方面，本发明提供一种储能调峰需求的预测系统，包括：预测模块，配置为基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；输出模块，配置为将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；计算模块，配置为计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；优化模块，配置为基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；构建模块，配置为根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的储能调峰需求的预测方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的储能调峰需求的预测方法的步骤。
本申请的储能调峰需求的预测方法及系统，采用日负荷曲线和风光出力曲线取差值得到净负荷曲线，从而在不同风光出力水平下能够得出不同的净负荷曲线，再与不同比例的火电机组结合得出储能的调峰值，实现了获得以新能源风光的消纳最大、碳排最小的储能调峰值的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种储能调峰需求的预测方法的流程图；
图2为本发明一实施例提供的一种储能调峰需求的预测系统的结构框图；
图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，其示出了本申请的一种储能调峰需求的预测方法的流程图。
如图1所示，储能调峰需求的预测方法具体包括以下步骤：
步骤S101，基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线。
在本实施例中，由随机森林回归算法将筛选出的时间日期因素以及气候影响因素 与历史数据结合建立预测特征集再输出由随机森林算法得到的预测日负荷
Figure 208164DEST_PATH_IMAGE001
，同时再将预 测日的影响因素为基础，从历史数据库中，找出影响因素相似日。为随机森林算法得到的预 测日负荷
Figure 173846DEST_PATH_IMAGE001
和预测日影响因素相似的历史负荷
Figure 748571DEST_PATH_IMAGE002
建立权重，由计算机迭代，找出最佳权重， 再输出最终的负荷预测值
Figure 407085DEST_PATH_IMAGE003
。
需要说明的是，输出由随机森林算法得到的预测日负荷
Figure 838067DEST_PATH_IMAGE001
的过程包括：在对未来 日负荷进行预测时，将数据分为训练数据和预测数据，用于建模和预测。首先用随机森林预 测模型对训练数据进行训练，得到训练结果和误差，选择此时误差结果最小的随机森林网 络作为最终的预测网络。最后将预测日的负荷影响因素值作为输入，由训练好的随机森林 算法输出预测日负荷
Figure 59969DEST_PATH_IMAGE001
。
得到预测日影响因素相似的历史负荷
Figure 627217DEST_PATH_IMAGE002
的过程包括：
基于随机森林回归算法对电力负荷曲线的影响因素按重要性进行排序；
筛选电力负荷变化的至少一个影响因素，建立第
Figure 987791DEST_PATH_IMAGE004
天的历史特征向量集以及含有天 气预报信息的待预测日特征向量集，其中第
Figure 781435DEST_PATH_IMAGE004
天的历史特征向量集的表达式为：
Figure 416816DEST_PATH_IMAGE005
， （1）
式中，
Figure 494362DEST_PATH_IMAGE006
为第i天的历史特征向量集，
Figure 822575DEST_PATH_IMAGE007
为第i天历史特征向量的第1个影响因素 值，
Figure 837936DEST_PATH_IMAGE008
为第i天历史特征向量的第2个影响因素值，
Figure 542586DEST_PATH_IMAGE009
为第i天历史特征向量的第m个影响 因素值，
Figure 287688DEST_PATH_IMAGE010
为总天数；
基于预测日的负荷影响因素建立预测日特征向量集，其中预测日特征向量集的表达式为：
Figure 911437DEST_PATH_IMAGE011
， （2）
式中，
Figure 538727DEST_PATH_IMAGE012
为预测日的特征向量集，
Figure 656856DEST_PATH_IMAGE013
为预测日特征向量的第1个影响因素值，
Figure 318781DEST_PATH_IMAGE014
为预测日特征向量的第2个影响因素值，
Figure 192059DEST_PATH_IMAGE015
为预测日特征向量的第m个影响因素值；
构建关联判断矩阵，以为
Figure 258428DEST_PATH_IMAGE016
母序列，
Figure 39302DEST_PATH_IMAGE017
为子序列，计算子序列
Figure 696680DEST_PATH_IMAGE006
与母序列
Figure 537597DEST_PATH_IMAGE012
之间的 关联系数
Figure 264113DEST_PATH_IMAGE018
：
Figure 51941DEST_PATH_IMAGE019
，（3）
式中，
Figure 422879DEST_PATH_IMAGE020
为i遍历取完1~N的所有整数，m遍历取完1~M的所有整 数,取其中所有
Figure 310064DEST_PATH_IMAGE021
的最小值,
Figure 399242DEST_PATH_IMAGE022
为i遍历取完1~N的所有整数，m 遍历取完1~M的所有整数,取其中所有
Figure 912132DEST_PATH_IMAGE023
的最大值；
基于子序列
Figure 340840DEST_PATH_IMAGE006
与母序列
Figure 523559DEST_PATH_IMAGE012
之间的关联系数
Figure 975400DEST_PATH_IMAGE018
得到关联度判断矩阵
Figure 901768DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 371932DEST_PATH_IMAGE025
， （4）
式中，
Figure 991133DEST_PATH_IMAGE026
为预测日第一个影响因素的关联度值，
Figure 992587DEST_PATH_IMAGE027
为预测日第m个影响因素关联 度值，
Figure 332432DEST_PATH_IMAGE028
为第n历史日的第1个影响因素关联度值，
Figure 532469DEST_PATH_IMAGE029
为第n历史日的第m个影响因素关联 度值;
采用熵权法，确定各影响因素的权重，求出影响因素权重矩阵W：
Figure 715714DEST_PATH_IMAGE030
， （5）
式中，W为影响因素权重矩阵，
Figure 735622DEST_PATH_IMAGE031
为第1个影响因素对应的权重，
Figure 144738DEST_PATH_IMAGE032
为第2个影响因 素对应的权重，
Figure 402544DEST_PATH_IMAGE033
为第m个因素对应的权重；
基于权向量对关联度判断矩阵进行加权，得到加权关联矩阵
Figure 97968DEST_PATH_IMAGE034
：
Figure 260964DEST_PATH_IMAGE035
， （6）
式中，
Figure 332826DEST_PATH_IMAGE036
表示影响因素权重矩阵W与关联度判断矩阵
Figure 117242DEST_PATH_IMAGE024
点乘；
将加权关联矩阵
Figure 452408DEST_PATH_IMAGE037
中的每一行视为一个行向量，则第1行为待预测日行向量，记为
Figure 446909DEST_PATH_IMAGE038
，其他每个历史样本行向量记为
Figure 712674DEST_PATH_IMAGE039
，设每个样本
Figure 741810DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 982299DEST_PATH_IMAGE038
向量间的夹角为投影角，即各个历 史特征向量在预测日特征向量上的为：
Figure 605041DEST_PATH_IMAGE040
，（7）
式中，
Figure 18705DEST_PATH_IMAGE041
为第i个历史特征向量在预测日特征向量上的投影值，
Figure 292560DEST_PATH_IMAGE042
为第j个影响因 素对应的权重，
Figure 500688DEST_PATH_IMAGE043
为第i历史日的第j个影响因素关联度值；
将第i个历史特征向量在预测日特征向量上的投影值由大到小进行排序，并选取 第i个历史特征向量在预测日特征向量上的最大投影值所对应的预测日的历史负荷值作为 预测日影响因素相似的历史负荷
Figure 673043DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步地，基于预测日影响因素相似的历史负荷
Figure 765764DEST_PATH_IMAGE002
以及由随机森林算法得到的预 测日负荷
Figure 503913DEST_PATH_IMAGE044
计算综合预测日负荷
Figure 541664DEST_PATH_IMAGE003
，并根据综合预测日负荷
Figure 998053DEST_PATH_IMAGE003
得到日负荷峰谷特性曲 线，其中，计算综合预测日负荷
Figure 956781DEST_PATH_IMAGE003
的表达式为：
Figure 690382DEST_PATH_IMAGE045
，（8）
式中，
Figure 771471DEST_PATH_IMAGE044
为预测日负荷，
Figure 574210DEST_PATH_IMAGE046
为预测日影响因素相似的历史负荷，
Figure 133368DEST_PATH_IMAGE047
分别为预测日 负荷的权重、预测日影响因素相似的历史负荷的权重。
步骤S102，将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据。
在本实施例中，为了对风光发电功率进行有效的预测，需要在预测过程中采集一定量的样本来进行分析，但是由于相关样本指标分量的单位并不相同，会导致预测数值具有相对较大的差异化，因此需要对指标分量进行归一化处理，从而有效降低数值差异化对预测结果的影响，其主要包括风向以及温度的归一化处理。
由于风向的度数主要以 360°圆周作为参考基准，因此通常将正北方向确定为0°，然后取风向的余弦值和正弦值来作为风向的归一化数值。而温度的归一化过程为了保证数值的准确性，通常利用如下公式进行归一化 ：
Figure 721475DEST_PATH_IMAGE048
， （9）
式中，
Figure 911148DEST_PATH_IMAGE049
为温度值，
Figure 342129DEST_PATH_IMAGE050
为归一化处理后的温度数值，
Figure 564032DEST_PATH_IMAGE051
为辐射强度。
基于径向基函数神经网络的风光发电功率预测模型的设计主要包括三方面，即输入量的选择、隐含层节点的确定以及输出层节点的确定。由于风力发电功率往往受到风力、风向以及温度的影响，而光伏发电功率主要受光照强度、天气类型以及温度的影响，因此该模型的数量需要选择对模型预测值影响较大，但是不同输入量之间影响却相对较小的数据，因此将归一化后的数据作为输入量。光伏发电功率预测模型只需将光照强度和温度作为输入量，风力发电功率预测模型只需将风力和风向作为输入量。在径向基函数神经网络选定风力发电功率预测模型的隐含层的节点数目为 12，而光伏发电功率预测模型的隐含层节点数目为 9。而对于输入层节点的确定而言，为了保证预测结果的准确合理，风光发电功率预测模型的输出通常选定为风力发电与光伏发电二者的预测时间节点的实际功率值。最后在Matlab中采用公式（9）对输入的数据归一化处理后，由径向基函数神经网络对数据迭代处理，输出未来风光出力变化曲线。
步骤S103，计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线。
步骤S104，基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据。
在本实施例中，电力系统中调峰过程中，火电机组占有重要的地位，但因其响应速度慢，难以应对电网的突发情况。所以灵活的，能快速响应的储能系统也参与调峰这一过程。现利用火电机组的海量历史数据，采用经奇异值分解法优化的最小二乘法对未来日火电机组出力进行预测。优化的最小二乘法步骤如下：
在火电机组的历史出力数据中，出力的大小可以许多因素有关联，例如：时间，气 候，电网计划出力等。那么我们考虑的因素较多的时候，对预测的结果可以更加准确。最小 二乘法可以对给定的数据集
Figure 396859DEST_PATH_IMAGE052
进行拟合，其中
Figure 429537DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 82235DEST_PATH_IMAGE054
为一对一的关系，而无法对多对一的 关系进行拟合，所以采用奇异值分解法对选择的关联因素进行降解为一对一的关系。将选 择的对应于一个火电出力值的关联因素值构成一个向量集
Figure 186457DEST_PATH_IMAGE055
，按此排列可以构成奇 异值矩阵
Figure 998424DEST_PATH_IMAGE056
。
奇异值分解可以将一个矩阵分解为三个矩阵的点乘，分别为左奇异向量，奇异值，右奇异向量。对于矩阵A，可以分解为 :
Figure 592217DEST_PATH_IMAGE057
，（10）
式中，
Figure 607577DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 46649DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 791751DEST_PATH_IMAGE060
分别为第1个子矩阵的左奇异向量、第2个子矩阵的左奇异向量、第 n个子矩阵的左奇异向量，
Figure 418429DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 311299DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 429427DEST_PATH_IMAGE063
分别为第1个子矩阵的奇异值、第2个子矩阵的奇异值、 第n个子矩阵的奇异值，
Figure 91353DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 964631DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 938272DEST_PATH_IMAGE066
分别为第1个子矩阵的右奇异向量、第2个子矩阵的右奇 异向量、第n个子矩阵的右奇异向量；
选择一定项数替代A，求出的奇异值矩阵中，每行都有一个非0元素，那么就可以选 择此元素替代关联因素构成的向量集，以达到一对一的关系。再假定一条曲线
Figure 250305DEST_PATH_IMAGE067
能够最 大程度拟合优化过后的数据集
Figure 642103DEST_PATH_IMAGE068
，设这条曲线为：
Figure 483020DEST_PATH_IMAGE069
，其中，
Figure 22586DEST_PATH_IMAGE070
为拟合曲线 的第k个未知系数，
Figure 731785DEST_PATH_IMAGE071
为拟合曲线的自变量，
Figure 368302DEST_PATH_IMAGE072
为拟合曲线中
Figure 255487DEST_PATH_IMAGE071
的项数总数；
此时，必然存在系数
Figure 344666DEST_PATH_IMAGE073
，使得预测值
Figure 670605DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 286263DEST_PATH_IMAGE075
的方差和取最小值。 根据多元函数求极值的必要条件，即：
Figure 468982DEST_PATH_IMAGE076
， （11）
式中，
Figure 920823DEST_PATH_IMAGE077
为偏导数的数学计算符号，
Figure 847191DEST_PATH_IMAGE078
为第i个拟合曲线的自变量的k次方，
Figure 308567DEST_PATH_IMAGE079
为拟 合后数据集中y对应的第i个数；
进一步得到：
Figure 865450DEST_PATH_IMAGE080
， （12）
式中，
Figure 663642DEST_PATH_IMAGE081
为第i个拟合曲线的自变量的k+j次方，
Figure 269066DEST_PATH_IMAGE082
为第i个拟合曲线的自变量的 j次方；
即可解出系数
Figure 734683DEST_PATH_IMAGE073
。得出仅含未知数
Figure 383839DEST_PATH_IMAGE083
的多项式，再将预测日的关 联因素集用奇异值分解法解出
Figure 872589DEST_PATH_IMAGE084
，代入
Figure 406338DEST_PATH_IMAGE067
求出预测的火电机组出力值。即可得到未来日的 火电机组出力曲线。
步骤S105，根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
在本实施例中，调峰预测模型的约束条件如下：
Figure 336248DEST_PATH_IMAGE085
， （13）
Figure 297251DEST_PATH_IMAGE086
， （14）
式中，
Figure 194669DEST_PATH_IMAGE087
为t时刻的火电机组调峰功率，
Figure 469792DEST_PATH_IMAGE088
为t时刻储能系统的充电功率，
Figure 378843DEST_PATH_IMAGE089
为t时刻的系统平谷需求，
Figure 386113DEST_PATH_IMAGE090
为t时刻的可中断负荷功率，
Figure 646193DEST_PATH_IMAGE091
为t时刻储能系统的 放电功率，
Figure 646379DEST_PATH_IMAGE092
为t时刻的系统削峰需求，
Figure 409935DEST_PATH_IMAGE093
为火电机组的数量，
Figure 916003DEST_PATH_IMAGE094
为储能电站的数量，
Figure 273166DEST_PATH_IMAGE095
为 t时刻可中断负荷的个数；
储能的充、放电运行约束为：
Figure 952409DEST_PATH_IMAGE096
， （15）
Figure 963615DEST_PATH_IMAGE097
， （16）
式中，
Figure 437322DEST_PATH_IMAGE098
为储能系统允许的最大充电功率，
Figure 609677DEST_PATH_IMAGE099
为t-1时刻储能系统中的能 量，
Figure 702398DEST_PATH_IMAGE100
为储能系统中的能量上限，
Figure 706126DEST_PATH_IMAGE101
为储能系统的充电效率，
Figure 475368DEST_PATH_IMAGE102
为储能系统允许的最 大放电功率，
Figure 931757DEST_PATH_IMAGE103
为储能系统中能量下限，
Figure 562590DEST_PATH_IMAGE104
为储能系统的放电效率；
能耗特性曲线约束为：
Figure 624087DEST_PATH_IMAGE105
， （17）
式中，
Figure 174017DEST_PATH_IMAGE106
为火电机组实时出力，
Figure 507915DEST_PATH_IMAGE107
为煤炭价格，
Figure 67072DEST_PATH_IMAGE108
均为煤耗特性曲线 的系数，可通过最小二乘法求出。
储能参照火电机组也采用阶梯式报价策略，储能分
Figure 655179DEST_PATH_IMAGE109
段报价，各段报价和投标电 量满足：
Figure 844852DEST_PATH_IMAGE110
，（18）
式中，
Figure 10254DEST_PATH_IMAGE111
为
Figure 232157DEST_PATH_IMAGE112
时刻的储能第
Figure 330563DEST_PATH_IMAGE113
个申报价格，
Figure 363241DEST_PATH_IMAGE114
为储能调峰申报价格最大 值，
Figure 219202DEST_PATH_IMAGE115
为
Figure 120162DEST_PATH_IMAGE112
时刻的储能第
Figure 935059DEST_PATH_IMAGE113
个投标电量，
Figure 528851DEST_PATH_IMAGE116
为
Figure 544211DEST_PATH_IMAGE112
时刻储能投标总价格，
Figure 983283DEST_PATH_IMAGE117
为
Figure 728385DEST_PATH_IMAGE112
时刻 储能的总投标电量。
综上，本实施例的方法，采用日负荷曲线和风光出力曲线取差值得到净负荷曲线，从而在不同风光出力水平下能够得出不同的净负荷曲线，再与不同比例的火电机组结合得出储能的调峰值，实现了以新能源风光的消纳最大、碳排最小的储能调峰值。
并且，在本实施例中采用在历史天找出与预测日那天最相似的一日取其负荷作为参考，相比于现有技术只是利用神经网络由历史负荷输出预测日负荷，能够有效地提高预测的准确度。
请参阅图2，其示出了本申请的一种储能调峰需求的预测系统的结构框图。
如图2所示，预测系统200，包括预测模块210、输出模块220、计算模块230、优化模块240以及构建模块250。
其中，预测模块210，配置为基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；输出模块220，配置为将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；计算模块230，配置为计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；优化模块240，配置为基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；构建模块250，配置为根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。
在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的储能调峰需求的预测方法；
作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：
基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；
将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；
计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；
基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；
根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据储能调峰需求的预测系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至储能调峰需求的预测系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例储能调峰需求的预测方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与储能调峰需求的预测系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。
上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
作为一种实施方式，上述电子设备应用于储能调峰需求的预测系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：
基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；
将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；
计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；
基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；
根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种储能调峰需求的预测方法，其特征在于，包括：
基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；
将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；
计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；
基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；
根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
2.根据权利要求1所述的一种储能调峰需求的预测方法，其特征在于，所述基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线包括：
基于随机森林回归算法对电力负荷曲线的影响因素按重要性进行排序；
筛选电力负荷变化的至少一个影响因素，建立第
Figure 660885DEST_PATH_IMAGE001
天的历史特征向量集以及含有天气预 报信息的待预测日特征向量集，其中第
Figure 109184DEST_PATH_IMAGE001
天的历史特征向量集的表达式为：
Figure 623342DEST_PATH_IMAGE002
，
式中，
Figure 425076DEST_PATH_IMAGE003
为第i天的历史特征向量集，
Figure 770606DEST_PATH_IMAGE004
为第i天历史特征向量的第1个影响因素值，
Figure 248861DEST_PATH_IMAGE005
为第i天历史特征向量的第2个影响因素值，
Figure 47053DEST_PATH_IMAGE006
为第i天历史特征向量的第m个影响因素值，
Figure 652478DEST_PATH_IMAGE007
为总天数；
基于预测日的负荷影响因素建立预测日特征向量集，其中预测日特征向量集的表达式为：
Figure 852515DEST_PATH_IMAGE008
，
式中，
Figure 501671DEST_PATH_IMAGE009
为预测日的特征向量集，
Figure 52738DEST_PATH_IMAGE010
为预测日特征向量的第1个影响因素值，
Figure 196275DEST_PATH_IMAGE011
为预测 日特征向量的第2个影响因素值，
Figure 250818DEST_PATH_IMAGE012
为预测日特征向量的第m个影响因素值；
构建关联判断矩阵，以为
Figure 415083DEST_PATH_IMAGE013
母序列，
Figure 312501DEST_PATH_IMAGE014
为子序列，计算子序列
Figure 384362DEST_PATH_IMAGE015
与母序列
Figure 434358DEST_PATH_IMAGE009
之间的关联 系数
Figure 300683DEST_PATH_IMAGE016
：
Figure 764025DEST_PATH_IMAGE017
，
式中，
Figure 501561DEST_PATH_IMAGE018
为i遍历取完1~N的所有整数，m遍历取完1~M的所有整数,取 其中所有
Figure 530697DEST_PATH_IMAGE019
的最小值,
Figure 974448DEST_PATH_IMAGE020
为i遍历取完1~N的所有整数，m遍历取 完1~M的所有整数,取其中所有
Figure 456245DEST_PATH_IMAGE021
的最大值；
基于子序列
Figure 994543DEST_PATH_IMAGE022
与母序列
Figure 878185DEST_PATH_IMAGE023
之间的关联系数
Figure 555154DEST_PATH_IMAGE016
得到关联度判断矩阵
Figure 196351DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 272760DEST_PATH_IMAGE025
，
式中，
Figure 276488DEST_PATH_IMAGE026
为预测日第一个影响因素的关联度值，
Figure 124359DEST_PATH_IMAGE027
为预测日第m个影响因素关联度 值，
Figure 456114DEST_PATH_IMAGE028
为第n历史日的第1个影响因素关联度值，
Figure 211580DEST_PATH_IMAGE029
为第n历史日的第m个影响因素关联度 值;
采用熵权法，确定各影响因素的权重，求出影响因素权重矩阵W：
Figure 928869DEST_PATH_IMAGE030
，
式中，W为影响因素权重矩阵，
Figure 744379DEST_PATH_IMAGE031
为第1个影响因素对应的权重，
Figure 563430DEST_PATH_IMAGE032
为第2个影响因素对 应的权重，
Figure 388167DEST_PATH_IMAGE033
为第m个因素对应的权重；
基于权向量对关联度判断矩阵进行加权，得到加权关联矩阵
Figure 216752DEST_PATH_IMAGE034
：
Figure 937584DEST_PATH_IMAGE035
，
式中，
Figure 571827DEST_PATH_IMAGE036
表示影响因素权重矩阵W与关联度判断矩阵
Figure 544463DEST_PATH_IMAGE024
点乘；
将加权关联矩阵
Figure 377289DEST_PATH_IMAGE037
中的每一行视为一个行向量，则第1行为待预测日行向量，记为
Figure 393656DEST_PATH_IMAGE038
， 其他每个历史样本行向量记为
Figure 577513DEST_PATH_IMAGE039
，设每个样本
Figure 353839DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 775593DEST_PATH_IMAGE040
向量间的夹角为投影角，即各个历史 特征向量在预测日特征向量上的为：
Figure 307068DEST_PATH_IMAGE041
，
式中，
Figure 571696DEST_PATH_IMAGE042
为第i个历史特征向量在预测日特征向量上的投影值，
Figure 276347DEST_PATH_IMAGE043
为第j个影响因素对 应的权重，
Figure 959132DEST_PATH_IMAGE044
为第i历史日的第j个影响因素关联度值；
将第i个历史特征向量在预测日特征向量上的投影值由大到小进行排序，并选取第i个 历史特征向量在预测日特征向量上的最大投影值所对应的预测日的历史负荷值作为预测 日影响因素相似的历史负荷
Figure 458247DEST_PATH_IMAGE045
；
基于预测日影响因素相似的历史负荷
Figure 288800DEST_PATH_IMAGE045
以及由随机森林算法得到的预测日负荷
Figure 656196DEST_PATH_IMAGE046
计算 综合预测日负荷
Figure 52542DEST_PATH_IMAGE047
，并根据综合预测日负荷
Figure 863503DEST_PATH_IMAGE047
得到日负荷峰谷特性曲线，其中，计算综 合预测日负荷
Figure 978090DEST_PATH_IMAGE047
的表达式为：
Figure 962226DEST_PATH_IMAGE048
，
式中，
Figure 606222DEST_PATH_IMAGE046
为预测日负荷，
Figure 447139DEST_PATH_IMAGE049
为预测日影响因素相似的历史负荷，
Figure 924388DEST_PATH_IMAGE050
分别为预测日负荷的 权重、预测日影响因素相似的历史负荷的权重。
3.根据权利要求1所述的一种储能调峰需求的预测方法，其特征在于，所述调峰预测模型的约束条件包括：
在日净负荷特性曲线处于峰谷时期的储能需求平衡约束为：
Figure 774532DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure 270104DEST_PATH_IMAGE052
，
式中，
Figure 485185DEST_PATH_IMAGE053
为t时刻的火电机组调峰功率，
Figure 308785DEST_PATH_IMAGE054
为t时刻储能系统的充电功率，
Figure 572407DEST_PATH_IMAGE055
为t时刻的系统平谷需求，
Figure 63431DEST_PATH_IMAGE056
为t时刻的可中断负荷功率，
Figure 370784DEST_PATH_IMAGE057
为t时刻储能系统的放 电功率，
Figure 947259DEST_PATH_IMAGE058
为t时刻的系统削峰需求，
Figure 76889DEST_PATH_IMAGE059
为火电机组的数量，
Figure 32207DEST_PATH_IMAGE060
为储能电站的数量，
Figure 651407DEST_PATH_IMAGE061
为t 时刻可中断负荷的个数；
储能的充、放电运行约束为：
Figure 839812DEST_PATH_IMAGE062
，
Figure 569870DEST_PATH_IMAGE063
，
式中，
Figure 707591DEST_PATH_IMAGE064
为t时刻储能系统的充电功率，
Figure 373058DEST_PATH_IMAGE065
为储能系统允许的最大充电功率，
Figure 924125DEST_PATH_IMAGE066
为t-1时刻储能系统中的能量，
Figure 319859DEST_PATH_IMAGE067
为储能系统的充电效率，
Figure 374403DEST_PATH_IMAGE068
为储能系统中能 量上限，
Figure 538668DEST_PATH_IMAGE069
为t时刻储能系统的放电功率，
Figure 921239DEST_PATH_IMAGE070
为储能系统允许的最大放电功率，
Figure 258679DEST_PATH_IMAGE071
为储能系统的放电效率，
Figure 557943DEST_PATH_IMAGE072
为储能系统中能量下限；
能耗特性曲线约束为：
Figure 424267DEST_PATH_IMAGE073
，
式中，
Figure 887610DEST_PATH_IMAGE074
为火电机组煤耗成本，
Figure 372949DEST_PATH_IMAGE075
为火电机组实时出力，
Figure 667664DEST_PATH_IMAGE076
为煤炭价格，a、b、c 均为能耗特性曲线的系数；
储能参照火电机组采用阶梯式报价策略，储能分
Figure 829524DEST_PATH_IMAGE077
段报价，各段报价和投标电量满足：
Figure 576900DEST_PATH_IMAGE078
，
式中，
Figure 193826DEST_PATH_IMAGE079
为
Figure 952835DEST_PATH_IMAGE080
时刻的储能第
Figure 692121DEST_PATH_IMAGE081
个申报价格，
Figure 785847DEST_PATH_IMAGE082
为储能调峰申报价格最大值，
Figure 737623DEST_PATH_IMAGE083
为
Figure 944613DEST_PATH_IMAGE080
时刻的储能第
Figure 199008DEST_PATH_IMAGE081
个投标电量，
Figure 920977DEST_PATH_IMAGE084
为
Figure 804007DEST_PATH_IMAGE085
时刻储能投标总价格，
Figure 662241DEST_PATH_IMAGE086
为
Figure 681013DEST_PATH_IMAGE080
时刻 储能的总投标电量。
4.一种储能调峰需求的预测系统，其特征在于，包括：
预测模块，配置为基于随机森林回归算法对电力负荷曲线进行预测，得到日负荷峰谷特性曲线；
输出模块，配置为将实时获取的环境数据输入至预设的风光发电功率预测模型，得到未来风光出力变化曲线，其中，所述环境数据包括光照强度数据、温度数据、风力数据以及风向数据；
计算模块，配置为计算所述日负荷峰谷特性曲线与所述未来风光出力变化曲线的差值，得到日净负荷特性曲线；
优化模块，配置为基于改进的最小二乘法对高维度数据进行优化，并根据优化后的高维度数据计算得到火电机组出力曲线，其中所述高维度数据为基于时间和空间的火电机组出力数据；
构建模块，配置为根据所述日净负荷特性曲线和所述火电机组出力曲线构建调峰预测模型，并求解所述调峰预测模型得到不同火电机组比例、不同碳排放水平及不同风光新能源消纳比例下调峰储能需求容量值。
5.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至3任一项所述的方法。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至3任一项所述的方法。
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