基于核函数极限学习机的微电网短期负荷预测方法

针对以单个或集体用户为业主的用户侧小容量微电网,考虑到成本约束及用电特征的不确定性,提出了一种基于核函数极限学习机的微电网短期负荷预测方法。使用核函数极限学习机、启发式遗传算法和分时训练样本,建立了包含离线参数寻优与在线负荷预测的预测模型;通过模型参数的周期更新来保证算法最优参数的时效性,同时降低在线预测系统的计算复杂度与历史数据存储量。通过对不同容量、类型的用户侧微电网进行短期负荷预测,分析了预测结果的准确度、参数周期更新的效果、预测结果对经济运行的影响和预测方法的计算效率。     

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GA理论与QPSO-ELM结合的短期负荷预测方法

为了更快地挖掘海量负荷数据中的非线性关系,提高短期负荷预测模型精度,针对量子粒子群算法(QPSO)在处理复杂高维参数优化问题时能力不足的缺点,结合遗传算法(GA)中的杂交进化思想对其进行改进,提出遗传量子粒子群算法(GAQPSO)来优化正则极限学习机的输入权重和隐藏层偏差,形成混合短期负荷预测GAQPSO-ELM模型....     

基于UTCI-MIC与振幅压缩灰色模型的用户侧微电网短期负荷预测方法EI北大核心CSCD

短期负荷预测是保障用户侧微电网经济、安全运行的基础。现有研究表明,综合考虑气象、地理等影响因素的负荷预测模型在一定程度上提升了预测准确率。但在具有明显城市特征的用户侧微电网负荷预测中存在局限性,其预测结果呈现显著偏差,使得基于该结果的潮流计算偏离实际情况,危及系统的安全运行。针对此问题,提出了一种新型热气候指数–最大信息系数(universal thermal climate indexmaximal information coefficient,UTCI-MIC)与振幅压缩灰色模型的用户侧微电网短期负荷预测方法。首先,该模型采用经验模态分解将用电负荷分解为波动负荷和趋势负荷曲线;其次,建立了考虑相似日的MIC矩阵与涵盖多时刻气象、地理区位、城市特征因素的UTCI热环境评估方法,用于波动负荷预测;最后,将基于振幅压缩灰色模型获得的趋势预测结果与波动预测结果重构,得到用电负荷预测结果。案例验证表明,所提方法可有效预测城市特征明显的用户侧负荷变动情况,其预测准确率可达96.91%以上,为城市电网的能量管理系统和电力市场交易提供重要参考。     

基于EMD-IPSO-LSTM模型的短期电力负荷预测

准确地预测短期负荷为发电厂电力调度提供依据,提高电力系统的经济性。由于负荷数据的非线性非平稳性,提出一种经验模态分解-改进粒子群算法-长短期记忆(EMD-IPSO-LSTM)的预测模型。首先,利用EMD处理非线性的负荷序列,将序列分解为多个本征模态函数(IMF)以及残差(Res),引入非线性递减分配方法和正弦函数分别改进粒子群算法(PSO)的惯性权重和学习因子,可以更有效地寻找LSTM参数的最优解。其次,利用IPSO优化LSTM的第1层神经元个数、损失率、以及批量大小等参数,将所有IMF和Res分为高、中,低频三组分量,并代入优化后的LSTM网络进行预测,叠加获取最终的预测结果。最后,以GEFCom2014预测竞赛电力负荷数据集进行仿真实验,并且对LSTM、IPSO-LSTM、EMD-PSO-LSTM这3种模型作比较,结果表明所提的预测模型具有较高的预测精度。     

基于改进的极限学习机光伏出力短期预测

针对传统极限学习机易陷入局部最优解的缺点以及环境变化导致光伏出力波动的特点,构建了一种基于自适应噪声完全集成经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN）算法,结合黑猩猩优化算法优化极限学习机神经网络的光伏出力短期预测模型。首先利用CEEMDAN算法将影响光伏输出功率的关键环境因素序列进行分解,得到数据信号在不同时间尺度的局部特征,降低环境因素序列的非平稳性,然后将各分解子序列和光伏历史数据序列作为黑猩猩算法优化的极限学习机预测模型输入进行预测。最后,选用DKASC Solar Centre光伏电站数据集对不同预测模型进行验证对比。实例仿真结果表明,构建的改进光伏出力预测组合模型的各项指标预测效果更好,且适用不同环境的光伏发电预测。     

基于VMD-SSA-HKELM的超短期负荷预测

针对核极限学习机(kernel extreme learning machine, KELM)单一预测模型不稳定以及预测结果不准确,提出了一种变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)优化的混合核极限学习机(hybrid extreme learning machine, HKELM)模型。首先把预处理后的负荷序列依据变分模态技术分解为若干相对平稳的模态分量,然后同时对每个模态分量建立VMD-SSA-HKELM预测模型;再将负荷数据划分训练集和测试集;依据训练集分别用SSA算法优化HKELM的参数,将测试集代入每个模型,所测的结果叠加得出最终预测值。该模型采用麻雀算法优化的混合核极限学习机,使其在不同的参数下有良好的局部搜索能力,且能增强全局搜索能力。仿真结果表明,VMD-SSA-HKELM模型预测精度接近98.5%,为超短期负荷预测及电力系统稳定运行提供了决策的支持。     

基于EMD-KELM-EKF与参数优选的用户侧微电网短期负荷预测方法

短期负荷预测是微电网经济调度的重要组成部分,预测误差将直接影响运行经济性。相对于大电网环境,在用户侧微电网实施短期负荷预测的难度更高。提出了一种基于经验模态分解、扩展卡尔曼滤波及核函数极限学习机的组合短期负荷预测模型,通过经验模态分解对随机性强的微电网负荷时间序列逐级分解为多组固有模态函数分量,采用扩展卡尔曼滤波及核函数极限学习机2种存在典型差异的预测模型对不同性质的固有模态函数分量进行预测,并采用粒子群算法实现模型参数的优选。针对用户侧微电网的环境约束,提出了离线参数寻优、周期参数更新与在线预测相结合的实现模式。通过多种类型、容量的用户侧微电网算例分析,验证了模型预测精度、周期更新稳定性与计算效率。     

基于EMD-SLSTM的家庭短期负荷预测

针对非平稳的家庭短期负荷数据,直接套用预测模型难以挖掘出更深层次的时序特征。提出一种经验模式分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)和堆栈式长短期记忆(Stack Long Short-term Memory, SLSTM)的组合算法应用于家庭短期负荷预测。首先分析了SLSTM和EMD原理,提出EMD-SLSTM组合预测模型。将负荷数据通过EMD算法进行分解,然后将分解后的分量数据分别转化为三维数据样本。通过设计SLSTM网络架构及其参数,对归一化的分量数据和原始数据分别进行预测建模及其重构。为显示算法预测性能,实验对比了支持向量回归、人工神经网络、深度神经网络、梯度提升回归等模型在两种情景下的性能,采用MAPE和RMSE性能度量进行验证。实验结果表明EMD-SLSTM更能有效地表达出家庭短期负荷的时序关系,具有更高的预测精度。     

基于EEMD-GABP的某地区短期负荷预测研究

电力系统负荷是具有典型周期性和随机性特点的非线性、非平稳时间序列的负荷系统。为了降低负荷序列的非线性,提高预测精度,提出了集总经验模态分解法(EEMD)和基于改进人工神经网络(GABP)的短期负荷预测法。运用EEMD将负荷序列分解成若干不同频率的平稳分量,突出原负荷数据局部特征,解决了经验模态分解法(EMD)中分类模糊问题,同时利用GABP网络进行预测,解决了BP容易陷入局部最优解的问题,选择合适的参数对各分量构造不同的EEMD-GABP预测模型,引入气象因子对各分量分别预测,重构后得到最终预测值。算例表明,基于EMD-GABP预测模型的负荷量预测精度高于差分整合移动自回归移动(ARIMA)模型、支持向量机(SVM)模型等传统模型,稳定性更强。     

基于PSO-OMP优化的WD-ASD超短期负荷预测

为提高负荷预测精度,降低电力系统规划决策的保守性,本文提出了一种基于小波-原子稀疏分解(WD-ASD)的超短期负荷预测模型。该模型使用模糊聚类算法提取相似日为历史数据,采用小波分解(WD)作为前置环节,以基于原子表达式的自预测和基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的残余分量预测为基础构建原子稀疏分解(ASD)预测模型,分别对负荷的高低频分量进行预测,并将结果相加得到最终预测值。其中ASD分解过程由正弦原子库自适应匹配分解完成,并将粒子群算法(PSO)和正交匹配追踪(OMP)算法相结合以增强原子稀疏分解能力。实际负荷数据算例验证了所提方法的自适应性、快速性及有效性。     

基于 VMDT-POA-DELM-GPR 的两阶段短期负荷预测

针对传统负荷预测方法精度不高的问题,为准确捕捉到负荷数据波动的规律,提出了一种两阶段负荷预测方法。第1阶段首先用变分模态分解(VMD)对原始负荷序列进行分解,得到分解处理后的残差分量,再采用时变滤波经验模态分解(TVF-EMD)方法进行特征提取;然后对全部子序列分别建立深度极限学习机(DELM)模型,同时利用鹈鹕优化算法(POA)进行参数寻优,叠加各子序列的预测值得到初始负荷预测值。第2阶段采用POA-DELM模型对误差分量进行预测;然后将第一阶段中所有子序列预测值和误差预测值作为特征输入到高斯过程回归(GPR)模型中,得到负荷最终的预测结果。结果表明,两阶段模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)分别为对比模型的4%～77%、4%～76%,而平均百分比误差(MAPE)仅为0.067 8%,可有效提高电力负荷的预测精度。     

基于PSO-WPESN的短期电力负荷预测方法

精确的短期电力负荷预测是电力生产优化调度和安全稳定运行的重要保证,是智能电网建设的重要一环。为提高模型的预测精度,提出了一种基于粒子群优化小波包回声状态神经网络的短期电力负荷预测方法。首先利用多分辨率小波包分解方法对负荷数据进行分解和重构,建立小波包回声状态网预测模型;然后,利用粒子群算法对预测模型储备池中的参数进行优化。实验结果表明:针对短期电力负荷动态时间序列数据,与BP、Elman、传统ESN等网络相比,PSO-WPESN网络的预测精度、稳定性和泛化能力都得到明显增强,尤其是能在一定程度上缓解由于输出矩阵过大造成ESN存在病态解的弊端。     

基于人工蜂群优化极限学习机的短期负荷预测*

针对极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)在训练前随机产生输入层权值和隐含层阈值导致输出结果不稳定,影响短期负荷预测精度的缺陷,提出基于人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法改进ELM(ABC-ELM)的短期负荷预测新方法。首先,选用历史负荷、外界气象因素和待预测日星期类型等属性构成ELM输入向量,以负荷值为输出,构建ELM模型;其次,采用ABC对ELM输入层权值和隐含层阈值进行优化;最后,根据优化参数,建立基于ABC-ELM的负荷预测模型,并以该模型开展负荷预测。根据国内某大型城市实测负荷数据开展实验,验证方法有效性。实验结果证明ABC-ELM较ELM和BP神经网络具有更高的稳定性和预测精度。     

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CEEMD-GRU模型的短期电力负荷预测方法

针对电力负荷序列不平稳、随机性强,直接输入模型会导致拟合效果差、预测精度低等问题,本文提出了一种基于添加互补白噪声的互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)以及门控循环单元神经网络(gated recurrent unit neural network, GRU)融合的预测方法。首先,针对传统经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)分解方法处理干扰信号大的序列时,存在的模态混叠问题,提出了CEEMD分解方法,加入互补白噪声,将原始序列分解成不同尺度的子序列,随后使用GRU神经网络,并优化网络超参数,从而获得最好的预测结果。通过实验证明,该方法重构误差小,预测效果好。     

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。     

基于经验模式分解和最小二乘支持向量机的短期负荷预测

电力负荷是具有一定的周期性和随机性的非平稳时间序列,传统的预测方法是建立在负荷是平稳序列的前提下,难以精确的预测。为了进行有效的预测,提高预测精度,提出将经验模式分解EMD(Empirical Mode Decomposition)和最小二乘支持向量机LS-SVM(Least Square Support Vector Machine)相结合对短期负荷进行预测。首先,运用EMD将负荷序列自适应地分解成一系列不同尺度的本征模式分量IMF(intrinsic mode function),分解后的分量突出了原负荷的局部特征,能更明显地看出原负荷序列的周期项、随机项和趋势项;然后,根据各个IMF的变化规律,采用合适的核函数和超参数构造不同的LS-SVM进行预测,最后对各分量的预测值进行相加得到最终的预测值。仿真试验表明,此方法具有较高的精度和较强的推广能力。