留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

使用快速傅里叶变换优化周期参数的EMD-FFT-SARIMA光伏发电预测模型

熊川羽 廖晓红 何诗英 陈然 王巍 臧楠 王瀛 肖梦涵

熊川羽, 廖晓红, 何诗英, 等. 使用快速傅里叶变换优化周期参数的EMD-FFT-SARIMA光伏发电预测模型[J]. 强激光与粒子束, 2024, 36: 085001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230349
引用本文: 熊川羽, 廖晓红, 何诗英, 等. 使用快速傅里叶变换优化周期参数的EMD-FFT-SARIMA光伏发电预测模型[J]. 强激光与粒子束, 2024, 36: 085001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230349
Xiong Chuanyu, Liao Xiaohong, He Shiying, et al. EMD-FFT-SARIMA photovoltaic power generation prediction model using fast fourier transform optimization cycle parameters[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2024, 36: 085001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230349
Citation: Xiong Chuanyu, Liao Xiaohong, He Shiying, et al. EMD-FFT-SARIMA photovoltaic power generation prediction model using fast fourier transform optimization cycle parameters[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2024, 36: 085001. doi: 10.11884/HPLPB202436.230349

使用快速傅里叶变换优化周期参数的EMD-FFT-SARIMA光伏发电预测模型

doi: 10.11884/HPLPB202436.230349
基金项目: 北省电力有限公司科技研究项目(521538220003)
详细信息
    作者简介:

    熊川羽,xcy1989528@126.com

    通讯作者:

    何诗英,shyinghe@ipp.ac.cn

  • 中图分类号: TM341

EMD-FFT-SARIMA photovoltaic power generation prediction model using fast fourier transform optimization cycle parameters

  • 摘要: 根据分布式能源工业园区的光伏电力单元特点,对园区光伏发电功率预测模型进行优化,为后续的调度策略提供数据支持。针对经验模式分解(EMD)与季节性差分自回归移动平均模型(SARIMA)相组合的EMD-SARIMA预测模型中,原始数据经过EMD分解得到的各固有本征模态函数(IMF)分量周期计算问题,提出加入快速傅里叶变换(FFT)的周期计算方法,建立EMD-FFT-SARIMA光伏发电功率预测模型。再将每个IMF对应的预测结果进行叠加重构得到最终的预测结果。通过预测结果的误差计算可以发现,加入FFT环节后均方根误差(RMSE)从120.6 MW下降到19.3 MW,平均绝对误差(MAE)从52.87 MW下降到12.3 MW。
  • 图  1  预测模型流程图

    Figure  1.  Predictive model flowchart

    图  2  预测值与原始值对比图

    Figure  2.  Chart of predicted values versus raw values

    图  3  FFT分解后的分量周期和功率图

    Figure  3.  Component period and power diagram after FFT decomposition

    图  4  IMF-SARIMA 模型的预测误差

    Figure  4.  Prediction error of the IMF-SARIMA model

    图  5  两个模型预测值的比较

    Figure  5.  Comparison of the predicted values of the two models

    图  6  EMD-FFT-SARIMA 预测值与原始值的比较

    Figure  6.  Comparison between EMD-FT-SARIMA predicted values and original values

    表  1  pq参数选择表

    Table  1.   p, q parameters selection table

    mode ACF PACF
    AR(p) trailing truncated after p-order
    MA(q) truncated after q-order trailing
    ARMA(pq) trailing trailing
    下载: 导出CSV

    表  2  pq参数选择

    Table  2.   p, q parameters selection

    p q BAIC
    0 1 −1311
    1 0 −1369
    1 1 −1052
    下载: 导出CSV

    表  3  PQ参数选择

    Table  3.   P, Q parameter selection

    P Q BAIC
    1 1 −1471
    2 1 −1699
    3 3 −1162
    下载: 导出CSV

    表  4  EMD-SARIMA 模型预测误差指标

    Table  4.   EMD-SARIMA model prediction error indicators

    predictive models δRMSE δMAE
    EMD-SARIMA 120.6 52.87
    下载: 导出CSV

    表  5  IMF 部件和周期值

    Table  5.   IMF components and cycle values

    portion size Tperiod
    IMF1 36
    IMF2 24
    IMF3 48
    IMF4 48
    IMF5 48
    IMF6 11001
    IMF7 97
    IMF8 5004
    IMF9 13291
    IMF10 13078
    IMF11 1764
    IMF12 3333
    IMF13 7500
    IMF14 15000
    IMF15 15000
    下载: 导出CSV

    表  6  EMD-FFT-SARIMA的预测结果指标

    Table  6.   EMD-FFT-SARIMA model prediction error indicators

    predictive models δRMSE δMAE
    EMD-FFT-SARIMA 19.3 12.3
    EMD-SARIMA 120.6 52.87
    下载: 导出CSV
  • [1] 张晓燕, 林鸿才, 黄波, 等. 基于最优交集相似日的EMD-SVR短期负荷预测[J]. 海峡科学, 2023(7):30-35,41 doi: 10.3969/j.issn.1673-8683.2023.07.007

    Zhang Xiaoyan, Lin Hongcai, Huang Bo, et al. Short-term load prediction of EMD-SVR based on optimal intersection similar day[J]. Straits Science, 2023(7): 30-35,41 doi: 10.3969/j.issn.1673-8683.2023.07.007
    [2] 何坚, 王晓芳. 基于ARIMA和LS-SVM组合模型的短期风速预测[J]. 机电工程技术, 2023, 52(8):30-34

    He Jian, Wang Xiaofang. Short-term wind speed prediction based on ARIMA and LS-SVM composite model[J]. Mechanical & Electrical Engineering Technology, 2023, 52(8): 30-34
    [3] 邵必林, 程婉荣. 基于SARIMA模型的短期天然气负荷区间预测[J]. 计算机与现代化, 2023(8):54-59 doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2023.08.009

    Shao Bilin, Cheng Wanrong. Short-term natural gas load forecasting based on SARIMA model[J]. Computer and Modernization, 2023(8): 54-59 doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2023.08.009
    [4] 娄泽生, 张高博, 贾相宇, 等. 基于FFT和小波变换的台风天气GNSS ZTD周期特征分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2023, 43(10):1032-1038

    Lou Zesheng, Zhang Gaobo, Jia Xiangyu, et al. Typhoon weather GNSS ZTD cycle characteristics analysis based on FFT and wavelet transform[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2023, 43(10): 1032-1038
    [5] 王堃, 郑晨, 张立中, 等. 一种基于SARIMA-LSTM模型的电网主机负载预测方法[J]. 计算机工程与科学, 2022, 44(11):2064-2070

    Wang Kun, Zheng Chen, Zhang Lizhong, et al. A load forecasting method for power grid host based on SARIMA-LSTM model[J]. Computer Engineering and Science, 2022, 44(11): 2064-2070
    [6] 李军, 梁宵, 梁嘉城, 等. 基于ARIMA-GM改进算法的建筑负荷预测[J]. 电气自动化, 2023, 45(6):59-61

    Li Jun, Liang Xiao, Liang Jiacheng, et al. Building load forecasting based on improved ARIMA-GM algorithm[J]. Electrical Automation, 2023, 45(6): 59-61
    [7] 周亚中, 何怡刚, 邢致恺, 等. 基于IDBO-ARIMA的电力变压器振动信号预测[J]. 电子测量与仪器学报, 2023, 37(8):11-20

    Zhou Yazhong, He Yigang, Xing Zhikai, et al. Power transformer vibration signal prediction based on IDBO-ARIMA[J]. Journal of Electronic Measurement and Instrumentation, 2023, 37(8): 11-20
    [8] 郭忠臣, 邹慧. 基于快速傅里叶变换法的地球自转参数周期性研究[J]. 宿州学院学报, 2018, 33(1):114-117

    Guo Zhongchen, Zou Hui. Research on earth rotation parameters periodicity based on fast Fourier transform method[J]. Journal of Suzhou University, 2018, 33(1): 114-117
    [9] 曹庆皇, 陈晓霞, 刘怀彦. 基于SARIMA-LSTM组合模型的网络流量预测方法[J]. 江苏通信, 2023, 39(2):87-91 doi: 10.3969/j.issn.1007-9513.2023.02.019

    Cao Qinghuang, Chen Xiaoxia, Liu Huaiyan. A network traffic prediction method based on SARIMA-LSTM combined model[J]. Jiangsu Communication, 2023, 39(2): 87-91 doi: 10.3969/j.issn.1007-9513.2023.02.019
    [10] 田密, 熊自民. 基于MARS与AIC准则的泥石流冲出距离数据驱动预测方法[J/OL]. 武汉大学学报(工学版): 1-11[2023-12-29]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1675.T.20230828.0924.002.html

    Tian Mi, Xiong Zimin. A data-driven prediction method of debris flow runout distance based on MARS and AIC criteria[J/OL]. Engineering Journal of Wuhan University, 1-11[2023-12-29]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1675.T.20230828.0924.002.html.
    [11] 李宏玉, 彭康, 宋来鑫, 等. 基于EMD-BiLSTM-ANFIS的负荷区间预测[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2024, 42(1):176-185

    Li Hongyu, Peng Kang, Song Laixin, et al. Load interval forecast based on EMD-BiLSTM-ANFIS[J]. Journal of Jilin University (Information Science Edition), 2024, 42(1): 176-185
    [12] 梁基重, 晋涛, 牛曙, 等. 基于EMD-FFT特征提取的GIS机械缺陷诊断方法研究[J]. 电力科学与技术学报, 2023, 38(3):216-223

    Liang Jichong, Jin Tao, Niu Shu, et al. Research on GIS mechanical defect diagnosis method based on EMD-FFT feature extraction[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2023, 38(3): 216-223
    [13] 胡慧江, 李利平, 靳昊, 等. 基于高阶统计量偏斜度和赤池信息准则的突涌水微振信号初至拾取方法[J]. 工业建筑, 2023, 53(5):132-136,195

    Hu Huijiang, Li Liping, Jin Hao, et al. An initial arrival-moment pickup method of microvibration signals from water inrush based on PAI-S and AIC[J]. Industrial Construction, 2023, 53(5): 132-136,195
    [14] 张旭宁. 基于EMD-SARIMA模型的铁路商品汽车运量预测[J]. 物流技术, 2022, 41(7):87-91

    Zhang Xuning. Prediction of railway transportation volume of commodity vehicles based on EMD-SARIMA[J]. Logistics Technology, 2022, 41(7): 87-91
  • 加载中
图(6) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  167
  • HTML全文浏览量:  99
  • PDF下载量:  22
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-10-11
  • 修回日期:  2024-03-11
  • 录用日期:  2024-03-11
  • 网络出版日期:  2024-05-27
  • 刊出日期:  2024-07-04

目录

    /

    返回文章
    返回