風(fēng)能是目前最具有發(fā)展前景的清潔能源之一,與其他可再生能源相比,具有技術(shù)成熟、成本相對較低、對環(huán)境影響較小等優(yōu)勢。隨著風(fēng)電技術(shù)的成熟,我國風(fēng)電裝機(jī)數(shù)量和容量大幅提升,更大容量及更高發(fā)電效率的風(fēng)電機(jī)組紛紛被推向市場,并逐漸取代單機(jī)容量較小的產(chǎn)品,成為市場主流。分析風(fēng)電裝機(jī)平均功率的趨勢,對于研究風(fēng)電市場與技術(shù)的發(fā)展規(guī)律具有一定的實(shí)際意義。
目前,國內(nèi)外學(xué)者對風(fēng)電裝機(jī)平均功率的預(yù)測進(jìn)行了大量研究。風(fēng)電行業(yè)咨詢機(jī)構(gòu)EER 對2010 年-2025 年的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)情況按照單機(jī)容量進(jìn)行預(yù)測,基于技術(shù)發(fā)展的趨勢和市場發(fā)展環(huán)境的假設(shè),風(fēng)電機(jī)組將從目前主流單機(jī)容量1.5MW -1.9MW 向3MW 以上發(fā)展;崔學(xué)勤等從技術(shù)轉(zhuǎn)移角度指出新安裝的風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)功率在不斷增大,兆瓦級風(fēng)電機(jī)組已經(jīng)成為我國風(fēng)電市場的主流產(chǎn)品;鄧院昌等對海上風(fēng)電的發(fā)展做了詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析,提出以兆瓦級風(fēng)電機(jī)組為主導(dǎo)的大規(guī)模商業(yè)化海上風(fēng)電場建設(shè)拉開了帷幕。
現(xiàn)階段在預(yù)測領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的是灰色系統(tǒng)、支持向量機(jī)(SVM )以及BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等理論。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測需要大量樣本;支持向量機(jī)方法雖然適合小樣本預(yù)測,但是預(yù)測模型的泛化性能容易受樣本多少的影響;而灰色系統(tǒng)理論在處理時(shí)間序列短、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)少的小樣本問題時(shí)精度較高。因此,本文采用灰色系統(tǒng)理論中的GM(1,1)模型預(yù)測我國未來風(fēng)電裝機(jī)的平均功率。
風(fēng)電裝機(jī)平均功率預(yù)測方法
一、我國風(fēng)電裝機(jī)平均功率變化趨勢
我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自2004 年以來進(jìn)入高速發(fā)展期,本文根據(jù)《2005 年-2014 年中國風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計(jì)》結(jié)果,計(jì)算了2005 年-2014 年我國風(fēng)電新增和累計(jì)裝機(jī)平均功率的變化趨勢,如圖1、圖2 所示。
從圖1、圖2 可以看出,我國風(fēng)電新增與累計(jì)裝機(jī)平均功率變化趨勢保持一致,2008 年以前增長較快,2008 年以后增長趨于平穩(wěn),風(fēng)電裝機(jī)平均功率向大型化發(fā)展。
二、 灰色系統(tǒng)理論
灰色系統(tǒng)理論最早是由我國學(xué)者鄧聚龍教授提出的,用于研究數(shù)據(jù)量少、貧信息的不確定性問題的理論方法。作為灰色系統(tǒng)理論的核心內(nèi)容,GM(1,1)模型已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。
(一)GM(1,1)模型原理
GM(1,1)模型的方法是將原始數(shù)據(jù)經(jīng)過累加生成規(guī)律明顯的一次累加生成數(shù)據(jù),然后對一次累加生成數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的方法。設(shè)給定的原始序列為:
由此可得GM(1,1)模型的時(shí)間響應(yīng)公式:
(二)模型精度檢驗(yàn)
GM(1,1)模型預(yù)測的精度,常用的檢驗(yàn)方法是“后驗(yàn)差檢驗(yàn)”和“小誤差概率”。引入絕對殘差序列:
我國風(fēng)電裝機(jī)平均功率預(yù)測
一、 灰色預(yù)測模擬結(jié)果及精度檢驗(yàn)
數(shù)據(jù)選取的是否合理,首先應(yīng)對原始數(shù)據(jù)系列進(jìn)行建模可行性檢驗(yàn)。
因此選取的數(shù)據(jù)可進(jìn)行GM(1,1)建模。