基于MMoE-TCN的综合能源系统短期多元负荷预测

准确的短期多元负荷预测是确保综合能源系统可靠经济运行的必要前提。针对现有模型预测精确度不高的问题，本文提出一种基于改进最大信息系数相关性分析和MMoE-TCN多任务学习的负荷预测方法。首先，采用改进的最大信息系数相关性分析方法筛选目标预测负荷的特征序列集。然后，建立基于参数软共享机制的MMoE多任务学习模型，通过专家子网和门控单元合理分配子任务的共享特征信息，挖掘多元负荷间的耦合特性，进而使用时间卷积神经网络构建子任务模型，用于负荷预测。最后，使用IES公开数据集进行算例分析，其误差均低于MTL-TCN、MTL-LSTM和LSTM模型，验证了本文所提方法有较高的预测准确度。     

基于多任务学习和单任务学习组合模型的综合能源系统多元负荷预测

针对气象因素对多元负荷变化的灵敏度差异及多元负荷间耦合强度的差异导致多任务学习(multi-tasklearning,MTL)预测模型精度受限的问题,该文提出一种MTL和单任务学习(single-tasklearning,STL)组合的多元负荷预测方法。首先使用基于长短期记忆(long and short-term memory,LSTM)网络的MTL模型提取多元负荷间的耦合信息进行初步预测;然后采用基于前置双重注意力长短期记忆(dual attention before LSTM,DABLSTM)网络的STL模型减少输入噪声进行二次预测;同时将初步的预测值输入STL模型,使得STL模型可以考虑未来的时序信息;最后,通过全连接层对两个模型的预测结果进行融合得到最终的预测结果。实验结果表明,所提组合模型相比单一的MTL和STL模型具有更高的预测精度。     

基于STL与MMoE多任务学习的区域多光伏电站超短期功率联合预测方法

随着光伏并网容量的不断增加,准确的光伏功率预测对电网安全稳定运行意义重大。本文提出一种基于季节性分解与MMoE多任务学习的区域多光伏电站超短期功率联合预测方法。首先,通过季节性分解获得光伏功率的周期分量、剩余分量与趋势分量。其次,提出MMoE-LSTM-Attention网络来挖掘同一区域内不同光伏电站剩余分量与趋势分量之间的相关性,进行剩余分量与趋势分量的预测。最后,将分量进行汇总,得到光伏电站超短期功率预测结果。相较于传统基于硬共享机制的多任务学习模型,MMoE模型能够自动调整任务目标和任务间关系的参数权重。注意力机制能够进一步优化子任务的特征提取能力。在DKASC数据集上进行了算例实测,分别验证了季节性分解、MMoE多任务学习模型及注意力机制在区域多光伏电站功率预测问题上的有效性。     

基于VMD-MTL-TCN的综合能源系统多元负荷预测

<正>考虑到综合能源系统多元负荷序列的高度不确定和强波动性,提出了一种变分模态分解（VMD）组合多任务学习时序卷积神经网络的预测方法。利用VMD削弱多元负荷序列的波动性,通过多任务学习机制构建特征共享层,并行预测电、冷、热负荷。与TCN和MTLTCN相比,所提模型在电、冷、热负荷预测上更准确可靠,验证了所提模型的有效性。     

基于Transformer网络和多任务学习的园区综合能源系统电-热短期负荷预测方法

负荷预测是综合能源系统（integrated energy system, IES）能量管理和优化调度的基础,其预测精度直接关系到系统的整体运行性能。提出了一种基于Transformer网络和多任务学习的园区综合能源系统电-热短期负荷预测模型。首先对Transformer网络和多任务学习结构的基本原理进行了介绍;然后通过基于随机森林的特征选择步骤提取反映负荷特性和变化规律的典型指标,构建多任务学习输入特征,基于Transformer网络构建多任务学习权值共享层,并通过全连接层输出多能负荷的预测值;最后通过实际园区微能源系统的数据验证所提方法和算法的有效性,结果表明本文所提模型可以充分学习电-热耦合特征,提高负荷预测的精度。     

基于ResNet-LSTM网络和注意力机制的综合能源系统多元负荷预测

综合能源系统中多种负荷之间可能存在复杂的、较强的相互耦合关系.相对于对各类负荷进行单一独立的预测,直接开展多元负荷预测能够进一步挖掘负荷之间的内在联系,提高预测准确度.该文提出一种基于ResNet-LSTM网络和注意力机制的多任务学习模型,用于拟合多能负荷之间的空间耦合关系和时间耦合关系.首先,采用多层ResNet作为...     

基于孪生网络和长短时记忆网络结合的配电网短期负荷预测

保证数据驱动型配电网短期负荷预测精准的关键是选取合适的相似日数据集和构建合理的日负荷预测模型.文中研究了一种基于孪生网络(SN)和长短时记忆(LSTM)网络相结合的配电网短期负荷预测模型.基于配电网负荷相似日的影响因素具有多样化、强随机性的特点,利用SN两个输入权重共享的特点对历史负荷数据进行分析,进而对待测日的特征进行分类,以完成相似日数据选取.此外,利用灰狼优化算法全局搜索能力强、收敛速度快等特点,对基于LSTM网络的配电网短期负荷预测模型进行参数优化.最后,以某一个区域配电网的实际数据为例,验证上述预测方法的准确性与鲁棒性,与LSTM网络、基于粒子群优化的LSTM网络、支持向量机等方法对比可知,所提方法具有较高的准确度和计算效率.     

基于GRA-LSTM神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型

冷、热、电负荷预测是发挥区域综合能源系统优势的关键技术。由此构建了基于灰色关联度分析(grey relation analysis,GRA)和长短期记忆(long short term memory,LSTM)神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型,该模型利用LSTM神经网络在处理时间序列中间隔或延迟较长的样本和非线性数据方面的优势,采用GRA法定量分析多元负荷之间以及和各气象影响因素之间的耦合性。针对北方地区气候特点,利用DeST软件建立某写字楼建筑模型,运用动态模拟和统计方法模拟出写字楼全年逐时冷、热、电负荷。算例分析结果表明,基于GRA-LSTM神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型具有较好的预测精度和应用价值。     

基于Wide&Deep-LSTM模型的短期台区负荷预测EI北大核心CSCD

负荷预测是电力系统经济运行的基础,其对电力系统规划和运行都极其重要。由于影响负荷预测的因素较多,因此用常规的方法很难获得较好的预测结果。随着新一代人工智能技术的兴起,尤其以深度学习和大数据技术的快速发展,为进一步提高负荷预测的精确度奠定了良好的基础。文中将深度学习方法引入到电力系统的短期台区负荷预测中,综合利用了负荷台区的电压、电流、功率以及时间等特征信息。同时在已有的长短期记忆网络(LSTM)模型和宽度&深度(Wide&Deep)模型的基础上,建立了基于Wide&DeepLSTM的深度学习短期负荷预测模型,并在此基础上进行了日前台区负荷预测。该模型能够兼具深度神经网络的学习能力与LSTM模块的时间序列信息表达特性,能够较好地解决台区电力负荷预测的多特征维度及时序性特征问题。最后利用Tensorflow深度学习框架生成了仿真模型并加以验证,仿真结果充分证明了所提方法的准确性与实用性。     

基于MTL-GRU-Attention的综合能源系统多元负荷预测

针对综合能源系统多元负荷预测问题，提出一种基于多任务学习、门控循环单元和注意力机制的多元负荷预测方法。首先，运用门控循环单元建立多任务学习的共享层，充分挖掘冷、热、电负荷之间的耦合特征；然后，利用贝叶斯优化算法实现门控循环单元最优超参数的自适应选择；最后，使用注意力机制实现子任务对共享层中重要特征的差异化提取，以增强关键信息的影响。以亚利桑那州立大学坦佩校区的实测负荷数据作为算例，结果表明所提模型具有更高的预测精度。     

An explainable framework for load forecasting of a regional integrated energy system based on coupled features and multi-task learning

To extract strong correlations between different energy loads and improve the interpretability and accuracy for load forecasting of a regional integrated energy system (RIES), an explainable framework for load forecasting of an RIES is proposed. This includes the load forecasting model of RIES and its interpretation. A coupled feature extracting strat egy is adopted to construct coupled features between loads as the input variables of the model. It is designed based on multi-task learning (MTL) with a long short-term memory (LSTM) model as the sharing layer. Based on SHapley Additive exPlanations (SHAP), this explainable framework combines global and local interpretations to improve the interpretability of load forecasting of the RIES. In addition, an input variable selection strategy based on the global SHAP value is proposed to select input feature variables of the model. A case study is given to verify the effectiveness of the proposed model, constructed coupled features, and input variable selection strategy. The results show that the explainable framework intuitively improves the interpretability of the prediction model.     

基于LSTM和多任务学习的综合能源系统多元负荷预测

随着综合能源利用技术的不断发展与用户用能需求的多元化,现有单一负荷预测方法难以反映多元负荷间的耦合特性,精确的多元负荷预测将成为综合能源系统优化调度和经济运行的首要前提.基于此,提出一种以长短时记忆神经网络作为共享层的多任务学习负荷预测方法,经由共享层模拟多元负荷间的耦合特性,进而达到提升预测精度的目的.首先,以"硬共...     

基于最大信息系数和多目标Stacking集成学习的综合能源系统多元负荷预测

精确的多元负荷预测对于综合能源系统的能源调度与运行规划起到重要的作用.对电、热、冷负荷单独进行预测的传统方法会忽略多元负荷间的耦合关系.针对这一问题,提出一种基于多目标Stacking集成学习的多元负荷协同预测模型.引入最大信息系数对多元负荷及天气因素进行相关性分析,并提出负荷耦合形态指标来深度挖掘多元负荷间的耦合关系...     

考虑温度模糊化的多层长短时记忆神经网络短期负荷预测

智能电表的普及为短期负荷预测提供了海量数据,使得负荷精细化预测成为可能,而温度是影响夏季负荷的重要因素。提出一种考虑温度模糊化的多层长短时记忆神经网络(ML-LSTM)短期负荷预测方法。利用隶属度函数将预测时刻的温度和当日的平均温度进行模糊化处理,减小夏季温度波动性对负荷预测的影响;建立含3层隐藏层的长短时记忆神经网络(LSTM)预测网络,并利用适应性矩估计(Adam)优化算法提高LSTM梯度参数的自适应性学习能力。利用西南某地区2018年6月至8月的实测温度和负荷数据进行验证,负荷预测结果表明,ML-LSTM模型比BP神经网络和支持向量机的负荷预测精度更高,且温度的模糊化处理提高了模型的泛化性。     

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XGBoost-MTL的综合能源系统多元负荷预测

精确的多元负荷预测是综合能源系统(integrated energy system,IES)优化调度和稳定运行的前提。针对IES中多元负荷之间耦合关系复杂以及影响负荷预测的因素众多等问题,文中提出一种基于极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)与多任务学习(multi task learning,MTL)的多元负荷预测方法。首先通过XGBoost重要度排序得到各影响因素对于多元负荷的贡献度,依据贡献度来选取影响负荷预测的关键性因素作为预测模型的输入,保证了输入特征对于多元负荷预测有效的修正作用;其次以门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)作为共享层来搭建MTL预测模型,各子任务通过共享信息来有效利用各负荷之间复杂的耦合关系;最后以上海某综合能源站的负荷数据为例对文中所提模型的有效性进行验证。结果表明:该模型能够适应实际综合能源系统中各类负荷的变化,有效提高预测精度并减少训练时间。     

基于量子加权多层级GRU神经网络的综合能源 系统多元负荷短期预测

针对综合能源系统多元负荷短期预测问题,提出一种基于量子加权多层级GRU(quantum weighted multi hierarchy gated recurrent unit, QWMHGRU)神经网络的多元负荷短期预测模型。采用最大信息系数对多元负荷间和负荷与天气因素间的相关性进行分析,选取模型输入量。然后改进GRU的门控结构,形成多层级门控循环单元(multi hierarchy gated recurrent unit, MHGRU),并将量子加权神经元引入MHGRU,构成QWMHGRU多变量负荷预测模型。仿真算例结果表明,QWMHGRU多元负荷预测模型在夏季和冬季的权重平均精度均可达97%以上,相比MHGRU、QWGRU和GRU模型具有更高的预测精度。     

基于特征相关分析修正的GPSO-LSTM短期负荷预测

针对多因素互影响造成负荷预测精度低的问题,提出一种基于特征相关分析修正与全局粒子群优化(GPSO)的长短期记忆循环神经网络(LSTM)短期负荷预测新方法.该方法首先对负荷相关序列进行探索性数据分析(EDA)及预处理,找寻特征内在机理与相关联系并加以修正,保证输入特征的强相关性和完整性.针对传统前馈神经网络无法处理序列关...     

基于LSTM网络的时间多尺度电采暖负荷预测

电采暖负荷的准确预测对配电网安全稳定运行具有重要作用.为提高电采暖负荷预测精度,提出基于长短期记忆网络的时间多尺度电采暖负荷预测方法.该方法首先确定负荷预测网络模型参数,通过分析不同时间尺度下的电采暖负荷数据特征,在不同训练步长下,建立基于长短期记忆网络的电采暖负荷预测模型,实现电采暖负荷的准确预测.采用北京某地的电采...     

基于联合模型的短期电力负荷预测方法

为了准确预测电力负荷并提高电力系统调节和调度的灵活性、准确性,提出了基于差分自回归滑动平均和长短期记忆神经网络的短期负荷联合模型预测方法,以避免单一预测模型可能难以满足预测准确需求的情况。首先,使用差分自回归滑动平均和长短期记忆神经网络单一模型对短期电力负荷开展预测;然后,使用改进的粒子群优化算法对联合模型权重进行寻优;最后,利用最优权重将单一模型预测结果进行合并得到最终的预测结果。验证结果表明,所建立的联合模型能够对短期电力负荷进行准确的预测,且联合模型的预测精度要优于差分自回归滑动平均、长短期记忆神经网络和BP神经网络等单一模型,具有一定的工程应用价值。