基于HHT和AR模型的数据预测方法研究

希尔伯特-变换黄是分析非平稳信号的有效方法,已在信号分析与处理领域得到了广泛应用.希尔伯特-黄变换以经验模态分解为基础,能够将非平稳信号分解成为若干个固有模态分量和一个残余分量.本文提出的基于经验模态分解的数据预测方法,是利用经验模态分解得到的残余分量、并结合AR模型的算法优势,实现对非平稳数据的有效预测.本文利用三种不同的典型数据进行仿真验证,实验结果验证了所提出预测方法的有效性,并给出了影响预测性能的主要因素.     

基于经验模态分解和基因表达式程序设计的电力系统短期负荷预测

提出将经验模态分解(EMD)和基因表达式程序设计(GEP)算法相结合的EMD&GEP预测法应用于电力系统短期负荷预测中,消除负荷样本中的伪数据,并对负荷样本序列进行经验模态分解得到不同频段的本征模态分量(IMF)和负荷剩余分量.运用基因表达式程序设计算法的灵活表达能力,把分解得到的不同频段的各负荷本征模态分量及负荷剩余分量中所对应的不同日、同一时刻的负荷序列作为样本,进行分时预测.把各负荷本征模态分量和负荷剩余分量中相对应的预测结果进行重构,作为各时刻负荷的最终预测值.EMD克服了小波分析中小波基选取困难的不足,结果表明各负荷本征模态分量能较准确反映负荷特征,而且经比较,EMD&GEP预测法比小波分析和GEP算法相结合的预测方法具有更好的预测效果.     

基于EEMD-ARIMA模型的地区月负荷量预测

负荷预测是电网规划运行安排的基础,预测的准确性关系到电网安全、可靠和经济运行。为了解决原始数据不平稳造成预测精度低下的问题,本文提出了基于集合经验模态分解(EEMD)的自回归积分滑动平均(ARIMA)预测模型,对某地区的月负荷量做加噪处理后进行经验模态分解,使其分量平稳化,再对各分量进行ARIMA模型预测,最后将各预测结果相加得到最终预测值。算例表明,基于EEMD-ARIMA模型的地区月负荷量预测精度高于传统ARIMA模型。     

基于经验模态分解和基因表达式程序设计的电力系统短期负荷预测

提出将经验模态分解（EMD）和基因表达式程序设计（GEP）算法相结合的EMD&GEP预测法应用于电力系统短期负荷预测中,消除负荷样本中的伪数据,并对负荷样本序列进行经验模态分解得到不同频段的本征模态分量（IMF）和负荷剩余分量。运用基因表达式程序设计算法的灵活表达能力,把分解得到的不同频段的各负荷本征模态分量及负荷剩余分量中所对应的不同日、同一时刻的负荷序列作为样本,进行分时预测。把各负荷本征模态分量和负荷剩余分量中相对应的预测结果进行重构,作为各时刻负荷的最终预测值。EMD克服了小波分析中小波基选取困难的不足,结果表明各负荷本征模态分量能较准确反映负荷特征,而且经比较,EMD&GEP预测法比小波分析和GEP算法相结合的预测方法具有更好的预测效果。     

基于EMD和相关向量机的短期负荷预测

为提高电力负荷预测的准确性,提出一种基于经验模态分解EMD(empirical mode decomposition)与相关向量机RVM(relevant vector machine)的短期负荷预测方法。该方法利用EMD将目标负荷序列分解为若干个不同频率的固有模态分量I MF(intrinsic mode function),通过分析各个分量的特征规律,构造不同的RVM模型对各分量分别进行预测,再将各分量预测值通过RVM组合得到最终预测值。仿真结果表明,通过EMD分解,预测效果有显著改善,而RVM模型较之BP神经网络模型与SVM模型具有更高的预测精度。     

基于EEMD-CS-LSSVM的短期负荷预测方法研究

针对电力负荷具有非线性特征、预测精度不高的问题,提出一种基于集合经验模态分解和布谷鸟搜索算法优化最小二乘支持向量回归机的组合预测方法.首先,将历史负荷数据经集合经验模态分解为高频分量、随机分量和低频分量;其次,针对各分量特征采用具有不同核函数的最小二乘支持向量回归机预测模型进行电力负荷分量的预测,并且利用布谷鸟搜索优化最小二乘支持向量回归机预测模型的关键参数;最后,叠加各分量预测值,还原电力负荷预测结果.以河南某地区电力数据为例,通过与反向传播神经网络、差分整合移动平均自回归模型以及布谷鸟优化-最小二乘支持向量机方法对比,表明本文所提方法具有最高的预测精度,预测准确率达到98.5％.     

基于ICEEMDAN的钢铁行业负荷预测方法

针对钢铁行业负荷预测精度不高的问题,提出了基于ICEEMDAN（改进的自适应噪声完备集合经验模态分解）的钢铁行业负荷预测方法。首先,通过ICEEMDAN将钢铁行业电力负荷分解为高、低频模态分量。其次,基于GA（遗传）算法筛选出高、低频分量的主要影响因素,并采用PSO-BP（粒子群优化-反向传播神网络）算法分别构建高、低频分量预测模型。最后,将各组分量的预测结果迭代重组,得到最终的负荷预测结果。算例分析结果表明,相较于其他预测方法,该方法的预测误差小,精度较高。     

基于EIEMD-IMDE-XGBoost模型的短期电力负荷预测

为解决短期电力负荷精准预测问题,提出了基于EIEMD-IMDE-XGBoost模型的预测新方法。针对传统的经验模态分析方法存在的模态混叠及端点效应等问题,提出集合干扰重构经验模态分解算法对电力负荷监测数据进行预处理,可将原始数据分解为多个平稳分量。为避免传统多尺度散布熵算法计算不稳定的问题,提出改进多尺度散布熵算法用于刻画电力负荷监测数据的内在特征。结合各有效平稳分量的散布熵值构造特征向量,并输入到参数优化的XGBoost模型中实现负荷预测。实际案例验证表明,该方法具有较高的预测精度和较强的适应能力,对于电力系统负荷预测具有一定的参考借鉴价值。     

基于经验模态分解与特征相关分析的短期负荷预测方法

提出了一种基于经验模态分解与特征相关分析的短期负荷预测新方法。该方法从分解负荷序列入手,采用经验模态分解将原始负荷时间序列分解成不同频率的本征模函数(IMF)分量和残差分量,以弱化复杂影响因素环境下原始序列的波动性,获取更具规律性的分量。然后运用最小冗余度最大相关性标准(mRMR)技术分析各IMF分量和日类型、天气、电价等特征信息之间的相关性,获得最佳特征集。最后采用基于智能算法的最小二乘支持向量机(LSSVM)负荷预测模型对各经验模态分量进行预测,并将各分量预测结果叠加得到最终负荷预测值。以某电网实际数据进行算例分析,结果表明所提出的组合模型能够更准确地对外部因素敏感的短期负荷进行预测。     

二次模态分解组合DBiLSTM-MLR的综合能源系统负荷预测

用户级综合能源系统多元负荷存在随机性、波动性相对更大的特点,现有预测方法不能得到很好的预测效果.为此提出一种基于核主成分分析(KPCA)、二次模态分解、深度双向长短期记忆(DBiLSTM)神经网络和多元线性回归(MLR)的多元负荷预测模型.首先,运用自适应噪声的完全集合经验模态分解分别对电、冷、热负荷进行本征模态分解,对分解得到的强非平稳分量运用变分模态分解进行再次分解.然后,运用KPCA对天气、日历规则特征集提取主成分实现数据降维;将分解得到的非平稳、平稳分量结合特征集主成分分别用DBiLSTM神经网络、MLR进行预测.最后,将预测结果进行重构得到最终预测结果.通过实际算例分析可知,与其他模型相比,所提模型具有更高的预测精度.     

基于因散经验模式分解的电力负荷混合预测方法

针对目前常用负荷分析方法多依赖主观经验,而经典经验模式分解有时出现混频现象的问题,提出了一种基于因散经验模式分解的电力负荷混合预测方法。首先,采用经验模式分解的改进算法——因散经验模式分解将负荷序列分解,这样可以自适应地将目标序列分解为若干个独立的内在模式,因此能够克服依赖主观经验的缺点。然后,将这些内在模式基于fine-to-coarse重构为高频、低频和趋势3个分量。在对各分量特性进行分析的基础上,分别采用支持向量机、自回归移动平均和线性回归模型对其进行预测。最后,将3个分量的预测结果叠加作为最终的预测值。利用上述方法对某电网进行24点负荷预测,结果表明该方法可以有效地提高负荷预测精度。     

基于EMD和ELM的短期负荷预测

为了快速、准确预测具有随机性的电力负荷,引入经验模式分解和极限学习机组合负荷预测算法。首先,利用EMD将非平稳负荷序列分解成一系列相对平稳的分量,减少不同负荷影响因素间的相互影响;然后针对各分量的不同特性,利用ELM具有预测能力强、计算时间短、计算准确性高等特点建立不同的预测模型,分别预测各分量值;最后组合ELM预测的各分量值,得到最终预测结果。仿真算例表明,EMD和ELM组合预测方法较传统单一神经网络方法在短期负荷预测精度和运算时间方面具有其独特的优势。     

基于EMD和ABC-SVM的光伏并网系统输出功率预测研究

针对光伏发电系统的输出功率具有非平稳性和随机性的特点,提出一种基于经验模态分解(EMD)和人工蜂群算法(ABC)优化支持向量机(SVM)的光伏并网系统输出功率预测模型。首先根据预测日的天气预报数据,构建相似日的15 min输出功率时间序列。然后,将输出功率时间序列进行经验模态分解,得到不同尺度下的固有模态分量IMFn和趋势分量Res,针对每个IMF分量和趋势分量分别建立相应的支持向量机预测模型,并对SVM模型参数进行人工蜂群算法寻优预处理。最后,将每个模型预测的结果进行合成重构,得到光伏并网系统输出功率的预测值。通过实际数据测试表明:基于EMD和ABC-SVM的功率预测模型同单一SVM预测模型及未经优化的EMD-SVM预测模型相比,具有更快的运算速度和更高的预测精度。     

基于EMD理论的短期负荷预测

提出将经验模态分解法(empirical mode decomposition,EMD)与自回归动平均(autoregressive and moving average,ARMA)时序分析相结合的短期负荷预测方法,利用EMD算法对负荷序列进行分解,再对分解得到的每一个基本模式分量(intrinsic mode function,IMF)分别进行ARMA预测,以改善短期负荷预测的效果。以我国某地区2008年夏季负荷高峰段的用电负荷预测为例,应用提出的预测方法对各负荷分量进行单独预测,得到的仿真结果表明,采用该方法进行短期负荷预测将显著改善预测的精度。     

基于EMD-QRF的用户负荷概率密度预测

考虑用户负荷时间序列基数小、波动性与随机性强、难以取得较高预测精度的特点,建立基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)与分位数回归森林(Quantile Regression Forest, QRF)的用户负荷概率密度组合预测模型,以提高用户负荷预测精度。首先,采用EMD信号处理算法对用户负荷原始时间序列数据进行分解处理,计算各模态函数样本熵值并根据样本熵大小对模态函数进行重构。其次,对重构分量分别建立QRF用户负荷预测模型,叠加不同分量预测结果从而获得预测值的条件分布。最后,利用核密度估计输出任意时刻用户负荷概率密度预测结果。相对于确定性点预测方法,概率密度预测具有描述用户负荷未来可能的波动范围及不确定性等优势,且算例测试验证了模型的有效性。     

基于EMD和SVM的短期负荷预测

为了有效预测具有一定周期性和随机性的非平稳时间序列性的电力负荷,提高预测精度,提出了结合经验模式分解(EMD)和支持向量机(SVM)的短期负荷预测法。该法运用EMD将负荷序列分解成若干个不同频率的平稳分量,分解后的分量突出了原负荷的局部特征,能更明显的看出原负荷序列的周期项、随机项和趋势项;根据各个分量的变化规律,选择合适的SVM参数和核函数构造不同的支持向量机分别预测;由SVM对各分量的预测值组合得到最终预测值。仿真试验表明,此方法与单一的SVM预测法及BP神经网络预测法相比,具有较高的精度和较强的推广能力。     

一种基于HHT的电力系统短期负荷预测模型

提出了一种基于HHT的电力系统短期负荷预测模型。针对EMD分解电力负荷时存在模态混叠及对高频IMF预测不准确的问题,采用一阶差分算法对EMD分解进行改进,得到消除模态混叠后的一系列IMF分量及余项。通过对各分量的频谱计算和观察,提取出低频分量,并将其进行重构,各分量选取合适模型进行预测。由于IMF1主要为负荷的随机分量,对其考虑天气、节假日因素,并采用粒子群算法对组合权值进行优化。仿真结果表明此种方法具有较高的预测精度。     

基于EMD与ELM的输电线路山火蔓延速度组合预测模型

针对复杂环境下输电线路山火的影响因素,提出了基于经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）与极端学习机（extreme learning machine,ELM）的输电线路山火预测模型。首先利用小波去噪对采集的风速时间序列进行噪声分析,根据序列的不同进行归类重构,产生新的风速时间序列;然后利用经验模态分解将输电线路山火成因分解为一系列具有不同特征尺度的子序列;接着利用交叉验证法和重构相空间法确定学习机的各种参数和输入维数;再利用极端学习机输电线路山火进行建模预测分析。仿真结果表明基于经验模态分解与极端学习机的输电线路山火组合预测模型可以有效预测24 h之内的山火蔓延速度,为实现输电线路山火在线较高精度的预测提供了可能。