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。     

基于改进LSTM的区域综合能源系统多元负荷短期预测研究

冷热电负荷短期预测是区域综合能源系统优化调度的基础.针对区域综合能源系统多元负荷关联性和非线性的特点,本文构建了基于改进的长短期记忆神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型,该模型采用灰色关联度法分析多元负荷之间和气象因素之间的耦合性,以此为依据,在改进长短期记忆神经网络预测模型中加入注意力层和dropout层,注意力机制可赋予模型隐含层不同的权重,dropout层可对模型正则化,并采用粒子群优化算法对预测模型参数进行优化.算例仿真结果表明,本文提出的预测模型具有较好的预测精度.     

基于径向基函数神经网络的综合能源系统多元负荷短期预测

准确的能源负荷预测对综合能源系统的经济调度和优化运行有着重要的影响。提出一种基于径向基函数神经网络（radial basis function neural network,RBF-NN）模型的综合能源系统电、气、热多元负荷短期预测方法。首先利用Copula理论对电、气、热负荷进行相关性分析,建立了电、气、热负荷和温度的时间序列;接着设计RBF-NN网络模型结构,采用K-means聚类算法对隐含层节点进行优化;最后通过国内某园区综合能源系统的实际数据对模型进行验证。通过3个案例结果的比较,验证了文中提出的方法可以有效地考虑电、气、热负荷之间的耦合关系,具有较高的预测精度。     

基于多头概率稀疏自注意力模型的综合能源系统多元负荷短期预测

精准的多元负荷短期预测是综合能源系统调度和运行的基础。综合能源系统中的多种负荷之间存在较强的耦合作用,目前已有的单一负荷预测难以挖掘不同负荷之间复杂的内在联系。对此,提出一种基于多头概率稀疏自注意力模型的多元负荷短期预测方法。首先,采用皮尔逊相关系数分析多元负荷之间的相关性,并提取多元负荷之间的耦合特征;然后,使用改进位置编码的多头概率稀疏自注意力机制学习长序列输入的依赖关系,并且采用多元预测任务的参数软共享机制,通过不同子任务对共享特征的差异化选择,实现多元负荷的联合预测;最后,在亚利桑那州立大学Tempe校区的多元负荷数据集上对所提模型的性能进行验证,结果表明所提预测方法相较于其他预测模型能够有效提高预测精度。     

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。     

基于综合相关性指标与SA-BiGRU的综合能源系统多元负荷预测

短期负荷预测为综合能源系统安全稳定运行提供保障,但负荷波动的不确定性及多种能量相互耦合增大了预测难度。基于此,提出一种基于综合相关性指标和SA-BiGRU的综合能源系统多元负荷预测模型。考虑到不同气象因素对多元负荷的影响,采用综合相关性指标计算气象因素与负荷间的相关性,提出多元负荷三项耦合乘积挖掘能源间交叉耦合关系,并构建特征矩阵作为预测模型输入。同时,利用自适应k-means将原始输入数据划分为不同负荷场景,降低预测复杂度;在双向门控循环单元网络中引入自注意力机制,为输入特征赋予不同权重,从而增强模型对重要特征的区分能力。最后,采用算例与现有模型进行对比分析,结果表明所提出的多元负荷预测方法具有更高的预测精度和更短的预测时间。     

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。     

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IPSO-WNN的综合能源系统短期负荷预测

针对传统小波神经网络(WNN)综合能源系统负荷预测模型存在收敛速度、易陷入局部最优等缺点而导致预测精度不高的问题,文中提出了一种基于改进粒子群(IPSO)的WNN综合能源系统短期负荷预测方法。利用Pearson系数对各影响因素进行分析,选择合适的因素作为综合能源负荷预测的输入量;对传统粒子群算法进行改进,在PSO中引入混沌算法并根据粒子适应度采用不同的粒子惯性权重选择策略;基于IPSO建立了WNN综合能源系统短期负荷预测模型。通过案例验证,基于IPSO的WNN预测模型相比于传统WNN预测模型,预测精度明显提升。     

基于LSTNet-Skip的综合能源系统多元负荷超短期预测EI北大核心CSCD

随着用户侧用能需求多元化的发展,多元负荷的超短期预测对于动态的大型综合能源系统的规划和优化至关重要。为此,该文提出一种基于长期和短期时间序列网络的多元负荷超短期预测模型。首先采用卷积神经网络来提取多元负荷之间的局部依赖关系,然后使用长短期记忆网络捕获负荷序列的长期依赖关系,使用具有循环跳过结构的长短期记忆网络充分学习负荷序列的超长期重复模式,最后采用自回归层和全连接层进行组合预测。使用平均绝对百分比误差和均方根误差作为评价指标,利用美国亚利桑那州立大学坦佩校区综合能源系统数据集进行验证,并与3种负荷预测方法比较。实验结果表明,提出的预测模型均优于其他方法且有较高的预测精度。     

考虑多元异质源荷相关性的区域综合能源系统规划

区域综合能源系统的源荷类型众多,不同能源之间、负荷之间以及源荷之间呈现相关特性,为此提出一种计及源荷相关性的区域综合能源系统规划方法。首先,采用Nataf变换与Cholesky分解对拉丁超立方采样进行改进,得到了考虑风电、光伏及电、气、冷、热负荷相关性的样本矩阵,进而通过改进聚类中心获得区域综合能源系统的典型源荷场景;然后,建立考虑多元异质源荷相关性的区域综合能源系统规划模型,该模型以投资、运行、外部能源交易成本及弃风弃光成本之和最小为目标函数;最后,基于IEEE 39节点电网系统、比利时20节点气网系统、14节点冷/热网系统组合的区域综合能源系统测试算例进行仿真,验证区域综合能源系统规划中考虑多元异质源荷相关性的必要性及所提方法的可行性。     

基于GRU-TGTransformer的综合能源系统多元负荷短期预测

综合能源系统的多元负荷短期预测,对系统的优化调度和经济运行至关重要。多元负荷之间耦合关系紧密,Transformer作为一种完全建立在自注意力机制上的模型,能很好地分析多元负荷之间的内在联系。传统Transformer模型针对自然语言类问题而设计,难以直接应用于多元负荷预测。为此,提出一种GRU-TGTransformer(GRU-Talkinghead-Gated residuals-Transformer)模型。该模型采用门控循环单元代替原有的词嵌入及位置编码环节,对输入数据进行特征融合,取得具备相对位置信息的高维特征数据。通过在多头自注意力环节引入交流机制,提高多头自注意力的表达效果。为进一步强化网络结构,在残差连接中引入门控单元,提高模型在时序预测问题上的稳定性。以美国亚利桑那州立大学坦佩校区的综合能源系统为算例,通过对所提出模型与传统模型之间进行对比分析,证明所提出的模型具有更高的预测精度。     

短期负荷预测分析及一种新模型构想

在分析、比较目前较为成熟的短期负荷预测模型的优、缺点的基础上,提出一种基于支持向量机理论的复合预测模型的构想,该模型通过对2个训练集样本的选择,弥补因单一训练集过大(包含冗余信息)或过小(必要信息遗失)造成的预测精度下降。为提高训练的收敛速度,预测时,可通过将负荷分类的方式简化模型。     

基于深度学习的综合能源配电系统负荷分析预测

为支撑综合能源配电系统的经济调度和优化运行,提出了一种基于深度学习的冷热电多元负荷综合预测方法。首先,使用皮尔逊系数定量计算多元负荷间的相关关系,分析负荷与影响因素间相关性;然后,构建基于卷积神经网络和支持向量回归的深度学习模型,其中卷积神经网络作为特征提取器从输入数据中提取隐含的更具代表性的特征信息,支持向量回归作为预测模型输出预测结果,同时开展缺失数据与离群数据的预处理;最后,应用某综合能源系统的实际数据对算法的有效性进行了验证,比较分析了考虑多元负荷相关性对预测结果的影响。结果表明:所提出的RCNN-SVR模型对冷、热、电负荷均有较好的预测精度。研究成果可为综合能源配电系统的综合负荷预测提供参考。     

基于D-S证据理论的母线负荷预测

基于D-S证据理论,提出一种母线负荷预测新方法。该方法对BP神经网络、改进的BP神经网络和支持向量机(SVM)的母线负荷预测模型分别建立权重提取和权重融合模型,并运用D-S证据理论对3种预测模型的权重进行融合。通过对预测数据进行分析,提取证据理论样本,并将可信度函数的融合结果作为母线负荷预测模型的权重,最终得到待预测日的母线负荷预测结果。仿真结果表明,与单一的母线负荷预测模型相比,经D-S证据理论融合的母线负荷预测模型更有效,也具有更高的预测精度。     

基于改进DaNN的综合能源系统多能负荷预测

随着能源革命的推进及双碳目标的提出,综合能源系统越发受到广大研究者的重视,对综合能源系统进行高效的规划和控制离不开精准的多能负荷预测。基于上述需求,引入迁移学习理论,提出一种改进领域自适应神经网络（DaNN）负荷预测模型对综合能源系统中的冷、热、电负荷进行统一建模与预测。首先,通过历史数据分别构筑冷、热、电负荷特征图,随后输入改进DaNN的参数共享卷积层和全连接层;其次,基于冷、热、电负荷联合预测的特点改进传统神经网络的损失函数,加入最大均值差异指标,并优化训练模型;最后,通过3个各自独立的全连接层分别输出冷、热、电负荷的预测值。通过采用实际算例验证并与基准模型对比可知,所提改进DaNN模型能够有效提高综合能源多能负荷预测精度。     

基于多维气象信息时空融合和MPA-VMD的短期电力负荷组合预测模型

为提高电力负荷预测精度,需考虑区域内不同地区多维气象信息对电力负荷影响的差异性。在空间维度上,提出多维气象信息时空融合的方法,利用Copula理论将多座气象站的风速、降雨量、温度、日照强度等气象信息与电力负荷进行非线性耦合分析并实现时空融合。在时间维度上,采用海洋捕食者算法(MPA)实现变分模态分解(VMD)核心参数的自动寻优,并采用加权排列熵构造MPA-VMD适应度函数,实现负荷序列的自适应分解。通过将时间维度各分量与空间维度各气象信息进行融合构造长短期记忆(LSTM)网络模型与海洋捕食者算法-最小二乘支持向量机(MPA-LSSVM)模型的输入集,得到各分量预测结果,根据评价指标选择各分量对应的预测模型,重构得到整体预测结果。算例分析结果表明,所提预测模型优于传统预测模型,有效提高了电力负荷预测精度。     

考虑气象因素的WOA-TCN楼宇IES多元负荷预测

<正>准确且可靠的综合能源系统多元负荷预测是IES优化调度的数据基础，为此开展了小型楼宇IES多元负荷预测，提出了基于鲸鱼优化算法的时序卷积神经网络组合预测模型，经小型楼宇IES数据集验证，该方法能够有效降低多元负荷预测误差，获得准确且可靠的多元负荷预测结果。     

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...