基于CNN-BiLSTM的短期电力负荷预测

短期电力负荷预测能准确评估地区整体电力负荷变化情况,为电力系统运行决策提供准确参考。电力负荷参数受多维因素影响,为充分挖掘电力负荷数据中的时序特征,提升电力负荷预测精度,该文提出一种基于特征筛选的卷积神经网络—双向长短期记忆网络组合模型的短期电力负荷预测方法。以真实电力负荷数据作为数据集,通过对多维输入参数的优化筛选,选取高相关性特征向量作为输入,构建预测模型。通过与添加注意力机制的组合模型对比验证了输入参数优化分析的可行性和优越性。最后利用实际算例将该方法与利用自动化模型构建工具构建的梯度增强基线模型及常用预测模型相比,该方法构建的组合模型可以提升多维电力负荷数据的短期预测精度。     

集成机器学习预测算法的短期负荷预测

为了提供与电力负荷相匹配的稳定高效的能源，减少电能因难以储存而造成的浪费，提出一种基于注意力机制、一维卷积神经网络和长短期记忆网络并行结合的负荷预测模型。首先，对山西省某市的负荷特征数据预处理；然后将数据并行输入到模型中进行训练，对模型优化进而获得更准确的短期预测能力；最后将所提模型与其他预测模型在不同的时间步长下进行预测对比。结果表明，所提方法在预测中具有更高的准确率和一定的普适性。     

基于注意力机制的CNN-BIGRU短期电价预测

针对短期电价预测的复杂性和精确度较差的问题,本文提出一种基于注意力机制的卷积神经网络和双向门控循环单元网络的短期电价预测模型。该模型将历史电价数据经过数据预处理后作为输入,首先利用卷积神经网络提取历史电价序列中的特征;其次,将提取的特征向量构造成时间序列输入到双向门控循环单元网络,充分挖掘特征内部的变化规律进行训练;然后,引入注意力机制来突出重要信息的影响并赋予权重,利用注意力机制对双向门控循环单元网络每个时间步的输出进行加权求和;最后,在全连接层通过激活函数计算输出最终预测值。通过实例验证了本文所提模型的准确性。     

基于多分支门控残差卷积神经网络的短期电力负荷预测

短期电力负荷预测是电力部门进行电网规划和运行调度的重要工作之一,针对负荷数据的时序性特征,为提升电力负荷预测精度,建立了一种基于多分支门控残差卷积神经网络(residualgatedconvolutional neural network,RGCNN)的短期电力负荷预测模型。该模型首先采用多分支门控残差卷积神经网络对历史负荷的周周期特征、日周期特征、近邻特征进行深度特征提取;其次为增加模型的非线性拟合能力,采用注意力机制对权重进一步合理分配;最后通过归一化指数函数计算后输出负荷预测结果。使用2016年某电力竞赛数据进行实验,通过与4种常用模型对比,该模型预测结果的平均绝对百分误差（MAPE）评价指标下降了0.02%～0.70%,验证了该模型提高负荷预测精度的有效性。     

基于完整自适应噪声集成经验模态分解的LSTM-Attention网络短期电力负荷预测方法

短期电力负荷预测在电网安全运行和制定合理调度计划方面发挥着重要作用。为了提高电力负荷时间序列预测的准确度,提出了一种由完整自适应噪声集成经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)和基于注意力机制的长短期记忆神经网络(long short-term memory network based on attention mechanism, LSTM-Attention)相结合的短期电力负荷预测模型。完整自适应噪声集成经验模态分解有效地将负荷时间序列分解成多个层次规律平稳的本征模态分量,并通过神经网络模型预测极大值,结合镜像延拓方法抑制边界效应,提高分解精度,同时基于注意力机制的长短期记忆神经网络自适应地提取电力负荷数据输入特征并分配权重进行预测,最后各预测模态分量叠加重构后获得最终预测结果。通过不同实际电力负荷季节数据分别进行实验,并与其他电力负荷预测模型结果分析进行比较,验证了该预测方法在电力负荷预测精度方面具有更好的性能。     

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QR-CBA特征解耦框架的日前负荷预测研究

高精度的短期电力负荷预测可以保证电力系统调度决策的准确性、缓解电力供需矛盾、保障电力系统运行的安全。由于短期电力负荷预测受气象、历史信息等因素影响且具有很强不确定性,因此对短期负荷预测进行精准的预测较为困难。为实现对日前电力负荷进行概率密度预测,提出一种基于引入注意力机制的卷积双向长短期记忆分位数回归网络（Convolutional bidirectional long short-term memory network with attention for quantile regression,QR-CBA）特征解耦框架。首先,将输入特征分为4个分支并通过解耦神经网络对其进行训练,以有效提高神经网络的计算效率和预测精度;然后,采用核密度估计（Kernel density estimation,KDE）方法作为后处理技术将预测结果生成为概率密度曲线,以有效量化预测的不确定性。以某公开负荷数据集作为实例进行验证,结果表明,所提方法的日前点预测精度达到了96.884%,与对比预测模型相比精度明显提高,区间预测的连续排名概率得分（Continuousrankedprobability sc...     

基于TCA-CNN-LSTM的短期负荷预测研究

为有效地挖掘历史数据信息,提高短期负荷预测准确性,文章针对电力负荷时序性和非线性的特点,在原有一维卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)-长短期记忆网络(long short term memory,LSTM)模型的基础上,分别在CNN和LSTM侧嵌入通道注意力机制(Channel Attention,CA)和时序注意力机制(Temporal Attention,TA),构建CA-CNN和TA-LSTM模块,然后结合CA-CNN和TA-LSTM模块构建TCA-CNN-LSTM的层级注意力机制短期负荷预测模型。同时,为提高训练数据的质量并加快模型训练速度,运用K-means和决策树模型选取相似日数据, 构建基于相似日数据的向量特征时序图,最后将时序图输入TCA-CNN-LSTM负荷预测模型完成预测。以澳大利亚某地真实数据集和2016电工杯数学建模竞赛电力负荷数据为算例,分别应用TCA-CNN-LSTM模型与支持向量机、多层感知机(Multilayer perceptron, MLP)、LSTM、CNN-LSTM和CNN-Attention-LSTM模型的预测结果进行对比,实验结果表明所提方法具有更高的预测精度。     

基于混合神经网络的光伏电量预测模型的研究

精确的光伏发电量预测对光伏发电系统的安全运行有重要的作用。然而,由于太阳能的不稳定性、间歇性和随机性,现有光伏发电量的短期预测模型存在预测误差大、泛化能力低等问题。因此,提出一种混合神经网络和注意力机制的分布式光伏电站电量短期预测模型(A-HNN)。利用残差长短期记忆网络与扩展因果卷积相结合提取数据的时间和空间特征,加入注意力机制增强特征选择,给出一种改进的混合神经网络模型。根据发电量数据时间序列本身的特性,选取以日为周期的时间序列数据。最后,通过实验与近期其他模型对比,结果表明在同等条件下此混合模型可以大幅提高光伏发电量预测的精度。     

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CNN-LSTM分位数回归的母线负荷日前区间预测

针对部分工业类母线负荷波动较大,传统点预测方法难以准确预测的问题,文中提出一种基于卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络分位数回归(QRLSTM)组合的母线负荷日前区间预测模型。首先,针对工业类负荷功率的高频波动,采用去噪自编码器对历史负荷数据进行降噪处理;然后,利用基于时间分布层封装的一维CNN网络进行负荷特征提取和压缩,以提升整个模型的学习效率;最后,建立含有注意力机制的QRLSTM模型进行特征学习,得到不同分位数下的负荷区间预测结果。对工业类和居民商业类2种典型的220 kV母线负荷进行了负荷日前区间预测测试,并与常规的分位数回归方法进行了对比。结果表明,文中方法获得的预测结果总体上区间覆盖率更大、区间平均宽度和区间累计偏差均更小,预测效果更好。     

基于改进门控循环单元分位数回归的短期负荷概率预测

为了更好地提高负荷概率预测精度,提出了一种基于改进门控循环单元分位数回归的短期负荷概率预测模型。首先采用核主成分分析对候选的多维输入变量进行降维处理,然后在传统门控循环单元的基础上对目标函数施加变量间的网络结构约束,并结合分位数回归进一步构建基于改进门控循环单元分位数回归的短期负荷概率预测模型,在得到预测值的条件分位数之后,利用核密度估计得到未来短期负荷的概率密度函数。通过具体算例分析,验证了所提模型的有效性与优越性。     

加权多分位鲁棒ELM的短期负荷预测方法

为获取足够精确的短期负荷预测值作为电力系统规划和运行的依据,提出一种加权多分位鲁棒极限学习机ELM(extreme learning machine)的短期负荷预测方法。首先融合分位回归与鲁棒ELM形成多分位鲁棒ELM基本预测模型,然后通过选取不同的分位值来模拟所有的可能性预测场景,以此得到不同分位场景下的预测值。最后按照“误差大、权值小;误差小、权值大”的误差反馈加权原则对上述不同分位下的预测值进行加权求和,以此得到最终的预测结果。实例证明该混合模型预测方法适用性强,且能取得较高的预测精度。     

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。     

基于Attention-LSTM与多模型集成的短期负荷预测方法

目前深度学习技术发展快速,针对其在短期负荷预测任务中处理离散数据效果较差以及泛化性不佳的问题,提出一种基于注意力机制的长短期记忆网络(long short-term memory network with attention mechanism,Attention-LSTM)与Stacking多模型集成的负荷预测方法,可以兼顾二者优势。首先,利用均值编码的方式处理离散特征,接着应用Attention-LSTM对负荷数据进行特征提取,再将处理后的数据一同输入到基于Stacking的多模型集成预测模型中,通过3种基学习器对输入特征进行分析处理,最终通过元学习器完成预测。算例使用2个数据集中的实际负荷数据进行分析,对2个数据集中的负荷数据分别进行预测,并与门控学习单元、轻量级梯度提升机、支持向量机方法进行对比。仿真结果表明,所提方法在2个数据集的预测精度均能够超过98%,比其他3种方法的预测精度更高。     

基于TCN-LSTM和气象相似日集的电网短期负荷预测方法

为充分挖掘不同气象因素的相似日信息和输入特征蕴含的信息以提升负荷预测精度,提出一种基于时间卷积网络和长短期记忆网络组合（TCN-LSTM）和气象相似日集的电网短期负荷预测方法。首先通过Pearson系数和最大信息系数,选出与负荷强相关的气象因素;然后根据该气象因素,选取最佳相似日组成气象相似日集,以气象相似日集负荷、历史负荷、气象因素和时间因素作为预测模型的输入特征;最后,搭建TCN-LSTM预测模型,用TCN进行特征提取后,再用LSTM网络完成短期负荷预测。以中国某地区的实际历史数据进行仿真验证,结果表明所提预测方法可有效提升负荷预测精度。