基于长短期记忆网络的风电场发电功率超短期预测

精确的风电场发电功率超短期预测对电力系统的经济调度和安全稳定运行意义重大。为充分利用多数据源中的有效信息来进一步提高风电场超短期发电功率的预测精度,提出了一种基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络的多变量风电场超短期发电功率预测方法。该方法首先利用距离分析法筛选出与风电功率相关程度高的变量,进而降低数据的规模和复杂程度。然后利用LSTM网络对多变量时间序列进行动态时间建模,最终实现对风电功率的预测。采用美国加州某风电场的实测数据进行验证,结果表明,文中方法能够有效利用多变量时间序列进行风电场发电功率的超短期预测,较人工神经网络和支持向量机拥有更高的预测精度。     

基于SSA-CNN-BiGRU-Attention的超短期风电功率预测模型

针对风电功率预测精度较低的问题,提出一种融合奇异谱分析(SSA)、卷积神经网络(CNN)、双向门控循环单元(BiGRU)及Attention机制的组合预测模型。为抑制风电功率随机波动特性带来的预测功率曲线滞后性问题,采用SSA方法将原始数据序列分解为一系列相对平稳的子分量,并基于各分量模糊熵(FE)值完成各分解分量的有效重构;构建了CNN-BiGRU-Attention模型并用于各重构分量建模预测,其中,CNN网络用以实现各重构分量高维数据特征的有效提取,BiGRU网络用以完成CNN获取的关键特征向量非线性动态变化规律的有效捕捉,Attention机制的引入用于加强对功率数据关键特征的有效学习;通过叠加基于CNN-BiGRU-Attention模型的各重构分量预测值得到最终预测结果。以新疆哈密地区风电场实际运行采集数据为试验样本进行算例分析,结果表明,所提方法可有效缓解风电功率预测结果滞后现象,预测精度全面优于其他预测方法。     

基于OVMD-SSA-DELM-GM模型的超短期风电功率预测方法

为了提高风电功率的预测精度,提出了一种基于最优变分模态分解(optimal variational model decomposition,OVMD)、麻雀算法(sparrow search algorithm,SSA)、深度极限学习机(deep extreme learning machine,DELM)和灰色模型(grey model,GM)的超短期风电功率预测方法.该方法通过OVMD对原始风电功率时间序列进行自适应分解;然后针对各分量建立DELM预测模型并利用SSA算法进行参数寻优,并对各个分量的预测结果进行求和重构;利用GM对误差序列进行预测;最后将误差的预测值与原始风电功率的预测值叠加得到最终预测结果.对北方某风电场的风电功率数据进行仿真实验,结果表明,该方法预测效果明显优于传统方法,有效提高了超短期风电功率预测的精确性.     

基于SDS-SSA-LSTM的变压器油中溶解气体浓度预测

油中溶解气体浓度预测对变压器早期故障检测至关重要。为了提高预测精度,本文提出了奇异谱分析(SSA)结合长短期记忆网络(LSTM)的预测模型。首先针对传统序列分解做法中的数据泄露问题,提出一种基于SSA逐步分解的采样策略,然后基于该策略将特征复杂的原始油中溶解气体浓度序列分解为特征相对单一的趋势分量与波动分量,最后利用LSTM网络对各个分量分别进行单步和多步预测。累加各分量的预测值,得到原气体浓度的预测结果。算例表明,相较于单一LSTM,本文所提模型在实验天数内整体的预测精度更高。     

基于ICEEMDAN-SE-MSGJO-LSTM-EC的短期风电功率预测

为了提高风电功率短期预测精度,本文提出了一种基于ICEEMDAN-SE-MSGJO-LSTM-EC模型的短期风电功率预测模型。首先,通过ICEEMDAN对原始风功率信号进行分解并通过样本熵计算熵值相近的分量相加重构。其次,建立MSGJO-LSTM预测模型,通过改进金豺优化算法(MSGJO)优化LSTM网络参数,对各模态分量进行预测。最后,通过对各模态分量预测结果进行误差修正(EC)并将所有模态预测结果相加得到最终预测结果。以新疆某风电场为例,采用本文所提预测模型进行仿真分析,试验结果表明本文基于ICEEMDAN-SE-MSGJO-LSTM-EC的预测模型预测精度更高。     

基于 WOA-BiLSTM神经网络的风力发电预测∗

针对风力发电具有高随机性与波动性,利用风电场的历史大数据,选取基于鲸鱼优化算法的双向长短期记 忆网络 (WOA-BiLSTM)建立短期风力发电预测模型,预测超短期风电功率.双向长短期记忆神经网络 (BiLSTM) 可利用过去以及未来的风速预测数据,对风力发电进行功率预测,提高风力发电的预测精度.在此基础上,利用鲸鱼 优化算法 (WOA)较高的全局最优解寻求能力来寻找最优神经网络参数,减少根据经验设参导致的 BiLSTM 随机性, 提高预测精度,降低人员试调所花费的时间.试验结果表明,相比于 LSTM、BiLSTM,WOA=BiLSTM 对风力发电预测有着更好的效果.     

基于奇异谱分析和卷积双向门控单元网络的超短期风电功率预测

精确的短期风电功率预测能有效提高电网供电可靠性.为降低风电数据中隐含噪声对预测结果的影响,采用奇异谱分析 (SingularSpectrum Analysis,SSA)将原始数据分解并重构为趋势、周期和高频噪声三个子序列,作为预测模型的输入.针对传统循环网络局限于时间相关性的前向提取,提出卷积双向门控循环单元网络 (Convolution NeuralNetworkＧBidirectionalGatedRecurrentUnit,CNNＧBiGRU)预测模型.前者提取重构子序列间特征的耦合关系,后者挖掘数据的双向时间相关性,以提高预测精度.为了研究该模型的预测性能,选取了其他模型进行对比,试验结果表明SSAＧCNNＧBiGRU 模型比其他模型更具有优越的预测性能。     

二次分解组合 LSTM 的短期风电功率预测模型

随着风电在电力系统中的占比逐步提高,风电功率的精确预测对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。然而,风电的随机性和间歇性极大地影响其功率的精确预测。为此,提出二次分解组合长短期记忆(LSTM)的短期风电功率预测模型。首先,采用经验模态分解(EMD)技术将原始风电序列分解为若干固有模态分量;再采用样本熵(SE)技术将各分量重组为高、中、低频3个序列,针对高频模态混叠再次采用麻雀搜索算法-变分模态分解(SSA-VMD)二次分解技术;最后,采用SSA算法对LSTM的参数进行寻优并完成风电功率预测。以湖北省某风电场对所提模型进行验证,并与其他模型进行对比。结果表明,所提模型的平均绝对误差(MAE)为5.79 kW,均方根误差(RMSE)为5.64 kW,平均百分比误差(MAPE)为17.38%,具有更好的预测精度。     

基于堆叠稀疏降噪自动编码器的地区风电场群高精度超短期风电功率预测

为解决风电功率预测过程中面临的风电数据量大且复杂化以及如何提高预测精度的问题,基于堆叠稀疏降噪自动编码器提出地区风电场群高精度超短期风电功率预测方法。该方法采用自编码器对输入风电功率数据进行降维提取特征,为进一步增强自动编码器的抗干扰性,对其引入稀疏性约束和降噪技术。该方法能够有效降低数据的解析难度和提高特征提取的可靠性。通过实际算例验证,该预测方法可有效提高多风电场功率预测的精度。     

基于NWP单点聚类分析与BP神经网络的短期风电功率预测

采用学习方法建模进行短期风电功率预测时,模型的输入数据一般为数值天气预报(NWP),输入数据的选取对模型的准确性起着很重要的作用。通过单点聚类对风电场的历史NWP数据进行聚类分析,从中寻找与预测日单点NWP最相近的样本,运用神经网络建模对预测日的短期风电功率进行预测并对某风电场发电功率预测进行仿真实验,与未对NWP数据进行聚类处理的预测对比,证明了该方法的可行性和有效性。     

基于CNN-LSTM混合神经网络模型的短期负荷预测方法

为了更好地挖掘海量数据中蕴含的有效信息,提高短期负荷预测精度,针对负荷数据时序性和非线性的特点,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的混合模型短期负荷预测方法,将海量的历史负荷数据、气象数据、日期信息以及峰谷电价数据按时间滑动窗口构造连续特征图作为输入,先采用CNN提取特征向量,将特征向量以时序序列方式构造并作为LSTM网络输入数据,再采用LSTM网络进行短期负荷预测。使用所提方法对江苏省某地区电力负荷数据进行预测实验,实验结果表明,文中所提出的预测方法比传统负荷预测方法、随机森林模型负荷预测模型方法和标准LSTM网络负荷预测方法具有更高的预测精度。     

基于长短时记忆网络-纵横交叉算法的含高比例新能源电力市场日前电价预测

精准的日前电价预测能够协助电力市场参与者做出合理的决策.随着高比例新能源接入电力系统,日前电价的预测难度不断加大.为了提升含高比例新能源电力市场日前电价的预测精度,提出了一种基于奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)和纵横交叉算法(crisscross optimization,CS...     

计及历史数据熵关联信息挖掘的短期风电功率预测

对风电功率历史数据进行关联信息挖掘,将有助于提高短期风电功率预测的准确度和计算效率。为解决风电功率预测模型的输入、输出变量的相关性冗余问题,尝试采用了一种基于信息熵和互信息的熵相关系数指标,旨在量化评估不同历史日风电样本与待预测日参考样本间的复杂非线性映射关系,并与线性相关系数、秩相关系数、欧氏距离指标进行了对比研究。同时,设计了一种BP神经网络改进模型,通过亲密样本筛选、隐含层结构寻优、网络权重赋初值等环节,克服了传统预测模型的训练数据冗余度大、收敛速度慢问题,提高了预测模型的泛化能力和计算效率。对某风电场实测数据的算例分析表明,所提出的方法在改善短期风电功率预测性能方面具有应用可行性。     

基于变分模态分解和分位数卷积-循环神经网络的短期风功率预测

由于风力发电的随机性和间歇性,风功率预测不仅需要准确的点预测,而且需要可靠的区间预测和概率预测来量化风功率的不确定性。提出了一种基于变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）和分位数卷积-循环神经网络的风功率概率预测模型。首先,使用VMD技术将原始风功率数据序列分解为一系列特征互异的模态分量,再通过卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）提取反映各模态分量动态变化的高阶特征。然后,基于提取的高阶特征进行分位数回归建模,采用长短期记忆（long short-term memory,LSTM）循环神经网络预测未来任意时刻不同分位数条件下的风功率值。最后,利用核密度估计（kernel density estimation,KDE）得到风功率概率密度曲线。以中国某风电场数据作为算例测试,证明了所提出模型的有效性。     

融合深度误差反馈学习和注意力机制的短期风电功率预测

为提高风电功率预测精度,提出了一种有机融合深度反馈学习与注意力机制的短期风电功率预测方法。首先,以风电场数值天气预报(numerical weather prediction, NWP)为原始输入,基于双层长短期记忆网络(longshort-term memory, LSTM)模型对风电功率进行初步预测。其次,利用极端梯度提升(eXtreme gradient boosting, XGBoost)算法构建误差估计模型,以便在给定未来一段时间内NWP数据的情况下对初步预测误差进行快速估计。然后,利用自适应白噪声完备集成经验模态分解法(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)将初步预测误差分解为不同频段的误差序列,并将其作为附加性反馈输入,对风电功率进行二次预测。进一步在二次预测模型中引入注意力机制,为风电功率预测序列与误差序列动态分配权重,由此引导预测模型在学习过程中充分挖掘学习与误差相关的关键特征。最后,仿真结果表明所提方法可显著提高短期风电功率预测的可靠性。     

基于卷积神经网络特征提取的风电功率爬坡预测

为提高风电功率爬坡预测的准确性,提出了一种基于卷积神经网络、长短期记忆网络和注意力机制的风电功率爬坡预测方法。首先,针对风电功率爬坡发生次数少、特征复杂、预测模型难以对小样本爬坡事件有效学习的问题,使用卷积神经网络对风电功率序列进行特征提取。然后,使用长短期记忆网络建立预测模型,解决风电功率的长时依赖问题,并在模型中加入注意力机制对长短期记忆网络单元的输出进行加权,从而加强风电特征的学习,提高爬坡预测准确度。仿真验证表明,模型对风电功率爬坡预测有较高的准确性。     

基于气象特征挖掘和改进深度学习模型的风电功率短期预测

为提高风电功率短期预测的准确度,需进一步挖掘气象特征,为此,提出一种基于贝叶斯优化调参的特征挖掘改进深度学习模型。对气象因素提取多时间尺度下的统计特征、组合特征和类别特征;构建包含长短时记忆神经网络与注意力机制结合模块、Embedding模块和输出模块的深度学习模型,将连续数值特征输入长短时记忆神经网络与注意力机制结合模块,将类别特征输入Embedding模块;由贝叶斯优化调参进行特征组合选择,找出最优特征组合,得到最终的风电功率预测结果。与某风电场历史数据的对比分析表明,所提方法能有效提高风电功率的预测精度。     

基于小波包分解和长短期记忆网络的短期电价预测

在电力市场环境下,精准的短期电价预测可以保障电网优化调度和安全稳定运行,但实时电价具有非平稳性和非线性的特点,加大了预测难度。针对这一问题,提出了一种基于小波包分解（WPD）和长短期记忆（LSTM）网络的短期实时电价预测方法。将实时电价序列分解,得到最高频细节部分和低频趋势部分,剔除波动性高、无效信息多的高频细节部分,再采用LSTM网络对有效信息最多、更能体现电价序列的趋势部分进行实时电价预测。使用所提方法对美国PJM市场某地区实时电价数据进行预测实验,结果表明所提方法相比随机森林、BP神经网络、支持向量机电价预测方和传统的LSTM网络电价预测方法具有更高预测精度。     

大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台研发

为满足大规模风电集中接入对输电网扩展规划提出的安全性与经济性需求,提出了建设含大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台的总体方案。应用综合考虑风险及经济性的输电网优化规划理论,开发了以风电场群功率波动分析、输电容量优化为核心,集运行中风电场出力的历史数据采集与管理、待建风电场信息处理以及最优规划方案综合评价一体化的信息管理和输电网扩展规划系统。构建了基于历史出力数据的风电场群出力汇聚演变模型、提出了利用在役风电场群历史出力规律性预测规划目标年风电场群出力的实用方法、建立了面对输电网的综合评价指标体系,为进行详尽的数据挖掘分析、高精度的出力预测、准确的方案评估和全局化的输电网扩展规划管理,提供了有力的技术支持。     

基于相似日和WNN的光伏发电功率超短期预测模型

光伏发电功率预测对提高并网后电网的稳定性及安全性具有重要意义。文章提出一种基于相似日和小波神经网络(WNN)的光伏功率超短期预测方法。首先利用光伏发电系统的历史气象信息建立气象特征向量,通过计算灰色关联度寻找到合适的相似历史日。再根据自相关性分析法找出与预测时刻功率相关性最大的几个历史时刻功率,结合历史时刻的温度,辐照度,风速等光伏出力的主要天气影响因素科学合理的确定模型输入因子。最后使用小波神经网络(WNN)创建预测模型,通过相似历史日数据作为训练样本训练小波网络,而后对预测日的出力情况进行逐时刻预测。实例分析表明,该方法具有较高的预测精度,为解决光伏发电系统超短期功率预测提供了一种可行路径。