基于matlab gui的光伏发电预测平台设计-李岩.pdf
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1、G21分布式电源及并网技术G21电器与能效管理技术G21 G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G21 G28 G22李G2D岩G21 G21 G22 G2C G27 G22 G23 G24女G24工程师G24主要从事微电网及新能源并网技术G2A控制与保护策略和算法的设计与模型开发G25何G2D周G21 G21 G22 G2C G27 G22 G23 G24男G24工程师G24博士G24主要从事配电自动化及新能源技术研究与产品开发G25基于G4A G2C G48 G34 G2C G50 G56 G5D G2B的光伏发电预测平台设计李G21岩G21 G21何G21周G22广州白
2、云电器设备股份有限公司G21广东广州G21 G27 G23 G24 G25 G28 G24 G23摘G2D要G23针对目前人工智能神经网络在光伏发电预测上的应用缺少良好交互系统的问题G24在G2F G30 G2E G5D G30 G2B G62 G4B G41环境中设计开发了光伏发电预测平台G25所设计的平台是集数据导入G33导出G2A G2B G54神经网络训练与预测G2A训练效果综合评估等功能于一体的完善预测体系G25实践表明G24平台界面友好G2A使用方便G2A稳定性高G24具有一定的科学研究和商业推广价值G25关键词G23交互系统G24 G4A G2C G48 G34 G2C G50
3、G56 G5D G2B G24光伏发电预测G24 G50 G3D神经网络中图分类号G23 G2E G2F G23 G21 G25G56G32 G28 G2D文献标志码G23 G2B G2D文章编号G23 G28 G29 G22 G25 G31G2C G21 G2C G2C G21 G28 G29 G21 G23 G23 G28 G24 G31G29 G29 G24 G22 G31G29 G25G29 G2A G2B G23 G21 G29 G32 G21 G23 G23 G28 G2C G33 G34G32 G35 G36 G37 G38G32 G28 G29 G22 G25 G31G2C G
4、21 G2C G2C G32 G28 G29 G21 G23 G32 G28 G24 G32 G29 G21 G29G3D G2FG2E G37G33G26 G3B G3C G29 G39 G31 G32G35 G2D G26 G33 G3D G36 G26 G37G26 G46 G26 G2FG37G2E G32G3A G3D G26 G43 G39 G3B G3D G3B G39 G44 G32G3A G37G32G26 G2D G50 G2E G31 G39 G44 G26 G2DG4A G2C G48 G34 G2C G50 G56 G5D G2BG21 G22 G34 G25 G26
5、 G24 G2D G4E G3F G3C G29 G2A G36G21 G62 G46 G3B G36 G48 G5B G4F G39 G46 G2B G3B G38G4C G46 G36 G45 G3AG40 G35 G3EG3DG38G35 G45 G51 G46 G38G50 G4D G40 G36 G3E G2A G39 G32 G24 G5D G3EG44 G32 G24 G62 G46 G3B G36 G48 G5B G4F G39 G46 G25 G21 G29 G24 G23 G29 G24 G2A G4F G38G36 G3B G23G2C G41 G31 G37G3B G2
6、E G3A G37 G23 G41G36 G3F G38G40 G53 G39 G47 G3EG4F G40 G38G43 G43 G46 G40 G43 G47G39 G3D G3EG4F G40 G43 G4F G39 G3DG3E G39 G47 G36 G38G35 G40 G38G36 G3EG40 G3DG3B G35 G3EG38G3F G40 G43 G4C G43 G3EG40 G4D G43 G3B G50 G50 G3AG38G40 G44 G39 G36 G3EG4F G40 G50 G4F G39 G3EG39 G3F G39 G3AG3EG3B G38G35 G50
7、 G39 G53 G40 G3DG50 G3DG40 G44 G38G35 G3EG38G39 G36 G35 G46 G3DG3DG40 G36 G3EG3AG4C G24 G3B G47G39 G3DG40 G35 G3B G43 G3EG38G36 G48 G50 G3AG3B G3EG47G39 G3DG4D G53 G3B G43 G44 G40 G43 G38G48 G36 G40 G44 G3C G4C G2F G3B G3EG3AG3B G3C G62 G4B G41 G32 G2E G4F G40 G50 G3AG3B G3EG47G39 G3DG4D G38G43 G3B
8、G43 G4C G43 G3EG40 G4D G38G35 G47G39 G3DG40 G35 G3B G43 G3EG38G36 G48G43 G4C G43 G3EG40 G4D G53 G38G3EG4F G3EG4F G40 G47G46 G36 G35 G3EG38G39 G36 G43 G39 G47 G38G4D G50 G39 G3DG3EG38G36 G48 G3B G36 G44 G40 G52 G50 G39 G3DG3EG38G36 G48 G44 G3B G3EG3B G24 G3EG3DG3B G38G36 G38G36 G48 G2B G54 G36 G40 G4
9、6 G3DG3B G3A G36 G40 G3EG53 G39 G3DG37 G3B G36 G44 G47G39 G3DG40 G35 G3B G43 G3EG38G36 G48 G24 G3DG39 G46 G36 G44 G3AG4CG40 G43 G3EG38G4D G3B G3EG38G36 G48 G3EG3DG3B G38G36 G40 G44 G50 G40 G3DG47G39 G3DG4D G3B G36 G35 G40 G43 G24 G40 G3EG35 G32 G2E G4F G40 G50 G3DG3B G35 G3EG38G35 G40 G38G36 G44 G38
10、G35 G3B G3EG40 G43 G3EG4F G3B G3E G3EG4F G40 G50 G3AG3B G3EG47G39 G3DG4D G4F G3B G43 G47G3DG38G40 G36 G44 G3AG4C G38G36 G3EG40 G3DG47G3B G35 G40 G43 G24 G35 G39 G36 G3F G40 G36 G38G40 G36 G3EG39 G50 G40 G3DG3B G3EG38G39 G36 G3B G36 G44 G4F G38G48 G4F G43 G3EG3B G3C G38G3AG38G3EG4C G32 G30 G36 G44 G3
11、EG4F G40 G50 G3AG3B G3EG47G39 G3DG4D G38G43 G3F G3B G3AG46 G3B G3C G3AG40 G47G39 G3D G43 G35 G38G40 G36 G3EG38G47G38G35 G3DG40 G43 G40 G3B G3DG35 G4F G3B G36 G44 G35 G39 G4D G4D G40 G3DG35 G38G3B G3A G50 G39 G50 G46 G3AG3B G3DG38G5B G3B G3EG38G39 G36 G32G42 G39 G30 G43 G26 G3B G44 G31 G23 G32G2D G37
12、G39 G3B G2E G3A G37G32G46 G39 G31 G30 G31 G37G39 G3C G24 G4A G2C G48 G34 G2C G50 G56 G5D G2B G24 G45 G36 G26 G37G26 G46 G26 G2FG37G2E G32G3A G45 G26 G43 G39 G3B G45 G3B G39 G44 G32G3A G37G32G26 G2D G24 G50 G3D G2D G39 G3E G3B G2E G2F G2D G39 G37G43 G26 G3B G53G29 G2D引G2D言光伏发电系统受太阳辐射G2A气温等各种环境因素的影响G2
13、4输出功率具有较大的随机性和波动性G24直接并网将给电力系统的安全运行带来负面影响G25光伏发电预测技术对减轻这一负面影响起到重要作用G28 G21 G31G27 G29G25近年来G24人工智能神经网络的发展为光伏发电预测技术提供了多样的和有效的解决方法G28 G24 G31G23 G29G25目前G24有关人工智能神经网络在光伏发电预测上应用的研究多依靠具有强大数据处理和科学计算能力的G2F G30 G2E G5D G30 G2B软件G24但仍大多停留在研究层面G28 G26 G29G25科研人员需要面对繁琐的代码修改G2A反复的数据导入G33导出G2A不断地与G61 G38G36 G44
14、 G39 G53 G43系统交互以及较难的商业推广等问题G24如何从研究层面提升到应用层面G24从而避免上述问题并且给予科研人员和用户良好的体验G24就显得尤为重要G25 G2F G30 G2E G5D G30 G2B软件的图形用户界面G21 G62 G3DG3B G50 G4F G38G35 G3B G3A G4B G43 G40 G3D G41G36 G3EG40 G3DG47G3B G35 G40 G24 G62 G4B G41 G23可以方便地调用G2F G30 G2E G5D G30 G2B自身的功能G2A灵活地设计用户操作界面和快捷地交互G61 G38G36 G44 G39 G53
15、 G43系统G24是提升到应用层面最直接G2A有效和快捷的手段G25本文充分利用G2F G30 G2E G5D G30 G2B G62 G4B G41构建了光伏发电预测平台G24将G2B G54 G21 G2B G3B G35 G37 G54 G3DG39 G50 G3B G48 G3B G3EG38G39 G36 G23神经网络G2A模型训练效果综合评估G2A与G61 G38G36 G44 G39 G53 G43系统的交互等进行集成G24深入到神经网络算法内部G24把复杂的代码编写转变为简单的选择操作G24实现了G22G22G24G22万方数据电器与能效管理技术G21 G21 G22 G23
16、 G24 G25 G26 G27 G21 G28 G22 G21分布式电源及并网技术G21集训练数据导入G2A模型训练G2A性能评估G2A模型预测以及预测结果导出等功能于一体的光伏发电预测系统G24既能满足科学研究的需要G24也具有商业推广价值G25G21 G2D光伏发电预测原理太阳辐射量和温度是影响光伏发电功率的两种主要因素G28 G2C G29G25本文利用G2B G54神经网络G24建立太阳辐射量和温度与光伏发电功率之间的关系G25G23 G27 G23 G47 G50 G3D神经网络G2B G54神经网络是误差反向传播多层前馈神经网络的简称G24是目前研究最多G2A应用最广的一种人工智
17、能多层前馈网络G24理论上具有模拟任何复杂非线性映射的能力G28 G22 G29G25 G2B G54神经网络由输入层G2A隐含层和输出层组成G25 G2B G54神经网络的学习训练过程主要分为两个阶段G28 G21 G29 G29G26G21 G21 G23从输入层开始G24按照当前网络结构和各神经元的权值G2A阈值G24经隐含层向后计算神经元的输出G24在输出层得到总的神经网络输出G27G21 G28 G23根据神经网络的预设性能指标G24从输出层向前计算各权值和阈值对性能指标的误差梯度G24并进行修正G25本文采用的G2B G54神经网络预测光伏功率流程图如图G21所示G25进行归一化是
18、为了量纲匹配和避免输出饱和G24可归一化的区间有G28 G29 G24 G21 G29和G28 G57 G21 G24 G21 G29 G25可供选择的G2B G54神经网络学习训练算法包括G26 G5D G2F反向传播算法G3EG3DG3B G38G36 G3AG4D G2A拟牛顿反向传播算法G3EG3DG3B G38G36 G3C G47G48 G2A弹性反向传播算法G3EG3DG3B G38G36 G3DG50和梯度下降反向传播算法G3EG3DG3B G38G36 G48 G44G28 G21 G21 G29G25G23 G27 G21 G47预测模型本文采用的总体预测模型示意图如图G2
19、8所示G25太阳辐射量和温度作为预测模型的输入与G2B G54神经网络的输入层相连G24光伏发电功率作为预测模型的输出与G2B G54神经网络的输出层相连G25预测模型前期需要利用历史数据来训练G2B G54神经网络G24后期利用训练好的模型G24预测已知太阳辐射量和温度条件下对应的未知光伏发电功率G25具体操作过程G26把历史太阳辐射量数据和历史温度数据作为预测模型的输入G24把历史同期的光伏发电功率数据作为预测模型的输出G24一同导入到预先建立好的G2B G54神经网络预测模型G27利用导入的历史数据进行训练G24训练达到预期目标后作为训练好图G21 G2D G2B G54神经网络预测光伏
20、功率流程图图G28 G2D预测模型示意图的模型进行预测G27把未来太阳辐射量数据和未来温度数据作为预测模型的输入G24导入到训练好的G2B G54神经网络预测模型G24预测模型进行预测后G24即可输出未来同期的光伏发电功率预测值G25G28 G2D G2F G30 G2E G5D G30 G2B G62 G4B G41主要功能的实现G2F G30 G2E G5D G30 G2B G62 G4B G41的设计包含界面设计和程序实现两部分G28 G21 G28 G29G25在G62 G4B G41开发环境中G24组建用户界面可以通过直接创建按钮G2A文本编辑区等控件来实现G24各个控件的函数回调功
21、能需要通过设置控件的属性及编辑相应代码来实现G25本文使用G2F G30 G2E G5D G30 G2B G62 G4B G41设计的预测平台系统结构图如图G27所示G25G22G29G25G22万方数据G21分布式电源及并网技术G21电器与能效管理技术G21 G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G21 G28 G22图G27 G2D预测平台系统结构图G21 G27 G23 G47数据导入G57导出数据的导入用在训练数据和预测数据的导入G24数据的导出用在预测结果的导出G25导入和导出数据的对象都是G45 G52 G35 G40 G3A表格G24选取G61 G38G36 G
22、44 G39 G53 G43系统表格的代码为G28 G47G38G3AG40 G24 G50 G3B G3EG4F G29 G55 G46 G38G48 G40 G3EG47G38G3AG40 G21 G2B G71G21 G32 G52 G3AG43 G52 G71G27G71G21 G32 G52 G3AG43 G71G2C G24 G71选择表格G71G24 G71G2F G46 G3AG3EG38G4E G40 G3AG40 G35 G3EG71G24 G71G39 G47G47G71G23 G25读取表格内容和写入表格分别用到G52 G3AG43 G3DG40 G3B G44和G52
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