[发明专利]基于非参数核密度估计的太阳能集热器出力概率建模方法

说明书

本发明公开了基于非参数核密度估计的太阳能集热器出力概率建模方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：获取历史实测逐时气象数据并按不同年份数进行统计；步骤2：通过太阳能集热器出力非参数核密度估计模型，求解单位面积集热器出力值和带宽值；步骤3：修正非参数核密度估计模型。本发明能精确的反映集热器在不同时间尺度下出力的随机特性和变化规律，可在前期缺乏历史运行数据的条件下，用于光热系统的规划和可靠性研究。

技术领域

本发明涉及光热系统建模技术领域，特别涉及一种太阳能集热器出力概率建模方法。

背景技术

在能源问题日益突出的今天，太阳能作为一种清洁且来源广泛的可再生能源受到人们的广泛关注。太阳能集热器能够将太阳能有效地转化为热能，但其制热量受到室外温度、太阳辐射等因素影响，导致其出力具有随机性、间歇性和周期性，而目前对太阳能集热器出力研究集中在对其机理模型性能分析，并未考虑由于实际天气条件的随机性和不同集热器模型的差异性导致实际集热器出力的不确定性，因此无法准确评估太阳能集热器出力大小。而在工程设计中，集热器选型需要满足实际负荷需求，研究分析集热器出力的概率特性以及具有普遍意义的集热器出力概率特性建模方法是计算集热器有效出力大小的前提，因而具有重要的理论和工程价值。

据检索，目前采用非参数核密度估计概率建模主要应用在风电功率预测领域，如公开号为CN105354636A的中国专利申请公开了一种基于非参数核密度估计的风功率波动性概率密度建模方法。具体步骤如下：通过小波分解对风功率样本数据的波动量进行提取，基于波动量样本建立相应的非参数核密度估计模型，然后针对模型带宽选择问题,构造了一种以拟合优度检验为约束条件的约束带宽优化模型，利用约束序优化算法对该优化模型进行求解。

又如公开号为CN106548253A的中国专利申请公开了一种基于非参数核密度估计的风电功率预测的方法，所述方法包括：步骤一，获取预设的时间范围内历史的风电场数据，将实测风电功率数据划分为多个子区间，其中，所述风电场数据包括实测风速和实测风电功率；步骤二，统计每个子区间内的实测风电功率，并根据各个实测风速子区间内的风电功率分布，分别建立风电功率概率密度函数；步骤三，确定实测风电功率的置信区间，删除置信区间外的风电功率数据所得置信区间内的数据就是筛选出来的建模数据；步骤四，采用S型函数拟合建模数据，建立风电功率预测模型进行预测。

上述两种对风电功率进行概率建模的方法均存在不足之处，第一种技术方案在考虑约束带宽优化模型时仅考虑了拟合优度检验，并未对结果进行实际数据分析后修正，因此不能准确评估概率模型与观测分布的误差，缺乏对误差的定量分析，导致误差可能偏大。第二种技术方案的并未考虑不同时间尺度下不同地区的风电场概率密度函数不同，导致最终概率分布结果也不同，仅考虑了某单一风电场预设时间范围内的历史数据，并且缺乏拟合优度检验和实际修正，不具有结果评价指标。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供基于非参数核密度估计的太阳能集热器出力概率建模方法。该方法更能精确的反映集热器在不同时间尺度下出力的随机特性和变化规律，具有良好的稳定性，能达到更好的适用性和准确性。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：

一种基于非参数核密度估计的太阳能集热器出力概率建模方法，包括以下步骤：

步骤1：获取历史实测逐时气象数据并按不同年份数进行统计；

步骤2：通过式(1)的太阳能集热器出力非参数核密度估计模型，求解单位面积集热器出力值p和带宽值h：

式中：h为待求解带宽值，p_i为p₁～p_n中n个历史实测气象数据出力样本值中的第i个样本值，n为在采样周期内的样本个数；