1.一种基于大数据的风电场发电功率预测方法,其特征在于,包括:S1:获取风电场数据并对其进行预处理,得到预处理好的风电场数据;其中,风电场数据包括历史气象数据、未来气象数据和发电出力时序数据;
S2:对风电场数据中的离散特征进行嵌入处理即通过Embedding进行映射,得到嵌入特征;拼接嵌入特征和风电场数据中的连续特征,得到拼接特征;
S3:采用Overlapping Patch技术对拼接特征进行分块化处理,得到风电特征;
S4:采用训练好的风电场发电功率预测模型对风电特征进行处理,得到风电场发电功率预测结果;风电场发电功率预测模型对风电特征进行处理的过程包括:S41:采用SCTConv模块对风电特征进行处理,得到SCTConv模块输出特征图;SCTConv模块对风电特征进行处理的过程包括:对风电特征进行组归一化和加权处理,得到第一特征图;
根据预设置的门控阈值将第一特征图划分为信息部分和非信息部分;
对信息部分和非信息部分进行重构,得到两个重构信息部分和两个重构非信息部分;
将两个重构信息部分相加后通过线性层,得到新重构信息部分;将两个重构非信息部分相加后通过线性层处理,得到新重构非信息部分;
拼接两个新重构信息部分,并与两个新重构非信息部分拼接后的结果相加;将相加后的特征图通过线性层处理,得到第二特征图;
对第二特征图进行全局平均池化和卷积操作,得到通道注意力权重向量;根据通道注意力权重向量对第二特征图进行处理,得到SCTConv模块输出特征图;
S42:使用PTransFormer模块对SCTConv模块输出特征图进行时序特征提取,得到综合特征图;PTransFormer模块对SCTConv模块输出特征图进行时序特征提取的过程包括:根据SCTConv模块输出特征图计算Query值、Key值和Value值;根据Query值和Key值计算注意力分数矩阵;
对注意力分数矩阵进行稀疏处理,得到稀疏注意力分数矩阵;
根据SCTConv模块输出特征图、Value值、Query值和稀疏注意力分数矩阵计算得到综合特征图;
S43:将综合特征图输入到特征解码模块中进行处理,得到解码特征;特征解码模块对综合特征图的处理过程包括:对综合特征图进行一次卷积操作,得到第一空间特征,对综合特征图进行两次卷积操作,得到第二空间特征;
对第一空间特征和第二空间特征进行卷积操作后再进行拼接,分别计算拼接结果的平均值和极差值;
根据拼接结果的平均值和极差值计算注意力权重;
将注意力权重分别与第一空间特征和第二空间特征相乘,将相乘后的结果通过一个卷积操作,得到解码特征;
S44:采用Enhance模块对解码特征进行处理,得到增强解码特征;
S45:将增强解码特征输入到DNN预测模块中进行处理,得到风电场发电功率预测结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的风电场发电功率预测方法,其特征在于,所述步骤S1中,历史气象数据包括历史风速、历史风向、历史温度、历史气压、历史湿度、历史降水量、历史云量和历史太阳辐射;未来气象数据包括预报风速、预报风向、预报温度、预报气压、预报湿度、预报降水量和预报云量;发电出力时序数据包括发电功率、涡轮机状态、负荷需求、涡轮机效率、故障记录数据、维护记录数据、电网调度指令和涡轮机转速。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的风电场发电功率预测方法,其特征在于,对信息部分和非信息部分进行重构的公式为:其中,x11和x12分别表示第一和第二重构信息部分,x21和x22表示第一和第二重构非信息部分,x1表示信息部分,x2表示非信息部分,size(x)表示x的通道数量,dim=1表示第1个维度。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的风电场发电功率预测方法,其特征在于,计算注意力分数矩阵的公式为:其中,AttScore表示注意力分数矩阵,xc表示SCTConv模块输出特征图,WK表示被查询向量权重,WQ表示查询向量权重,d表示数据维度,Linear()表示线性层,Q表示Query值,K表示Key值。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的风电场发电功率预测方法,其特征在于,计算综合特征图的公式为:其中,xd表示综合特征图,xc表示SCTConv模块输出特征图,SparseAttScore表示稀疏注意力分数矩阵,V表示Value值,AttScore表示注意力分数矩阵,Q表示Query值,ReLu()表示ReLu激活函数。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的风电场发电功率预测方法,其特征在于,Enhance模块对解码特征进行处理的公式为:xf=ReLu(Conv(ReLu(Conv(xe))))Z1=MaxPool(xf,2)
z2=MaxPool(xf,4)
z1′=UpSample(ReLu(Conv(z1)))
z2′=UpSample(ReLu(Conv(z2)))
xf′=Concat(z1′,z2′,xf)
xg=LeakyReLu(ReLu(Conv(xf′))+xe)其中,xe表示解码特征,Conv()表示卷积操作,MaxPool()表示最大池化操作,ReLu()表示ReLu激活函数,UpSample()表示上采样操作,Concat()表示拼接操作;xf、z1、z2、z1′、z2′和xf′分别表示第一、第二、第三、第四、第五和第六中间参数;LeakyRelu()表示LeakyReLu激活函数,xg表示增强解码特征。