基于经验模式分解与LSTM神经网络的短期电价预测模型

在开放的电力市场中,日前电价预测是个重要的研究方向。本文提出了一种基于经验模式分解(EMD)与长短期记忆神经网络(LSTM)的序列电价预测模型,使用EMD提取电价序列中的周期分量与趋势分量,利用LSTM分别对周期分量与趋势分量进行序列预测,输出各分量的预测结果,通过支持向量机回归(SVR)叠加各分量的预测序列生成预测价格序列。最后,以美国PJM电力市场的电价数据为算例,与ARIMA模型、单一LSTM神经网络模型的预测结果进行比较,验证了EMD-LSTM-SVR模型能够提高短期电价预测精度。     

基于CEEMDAN-CNN-GRU组合模型的短期负荷预测方法

负荷数据的高度随机性和不确定性,导致短期负荷预测的精度很难提升.为了提高短期负荷预测的准确度,提出了一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)与卷积神经网络(CNN)和门控循环单元(GRU)组合模型的短期负荷预测方法.首先,利用CEEMDAN模型将复杂的原始负荷序列分解为几个相对简单的子序列;其次,利用卷...     

短期风力发电负荷预测的新方法

以陆上风力发电负荷数据作为研究对象,将注意力机制引入双向长短期记忆与卷积神经网络（CNN）的混合模型来预测短期电力负荷．结果显示:1）注意力机制通过对不同时步的输入进行加权,能够显著提升双向长短期记忆网络的预测性能;2）双向长短期记忆网络-CNN结构比CNN-双向长短期记忆网络结构更适用于短期负荷预测,前者相较后者能够充分利用时序信息,不会在输入初期就丢失关键信息;3）基于注意力机制的双向长短期记忆网络-CNN混合模型的均方根误差（RMSE）、平均绝对百分比误差（MAPE）分别达到了575.35和7.02%,比次佳模型（基于注意力机制的双向长短期记忆网络-CNN混合模型）分别降低了2.75%和9.65%,其在风电短期负荷预测方面有很好的应用前景．      

融合聚类-卷积-门循环的居民用电短期负荷预测方法

对居民用电进行准确的短期负荷预测是电力部门合理制定每日调度计划的重要依据。提出了一种基于BIRCH(balanced iterative reducing and clustering using hierarchies)聚类算法-卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)-门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)的短期电力负荷预测方法。根据智能电表采集的历史负荷数据，该方法首先采用BIRCH聚类算法分析不同用户的用电习惯，将用户聚类为多个用户群；然后构建由负荷数据和时间以及气候信息组成的多特征时间序列数据集，并采用训练集进行CNN-GRU预测模型构建。训练集首先输入到基于一维卷积层设计的CNN网络，以提取不同特征变量之间的非线性关系；之后将数据输入GRU网络，以提取数据在时间维度上的时序特性，最后由全连接层输出短期负荷预测结果。以爱尔兰能源管理委员会提供的公开数据集作为实际算例，以ANN网络、CNN网络及CNN-GRU网络为对比模型，实验结果表明，所提出方法的平均绝对百分比误差达到了2.932 1%,有较高的预测精度和...     

基于分解与集成的空气质量指数预测

为了能够准确地预测空气质量指数（AQI），建立了基于集合经验模态分解（EEMD）-样本熵（SE）的极限学习机（ELM）和门控循环单元（GRU）组合的AQI预测模型。首先利用EEMD算法对AQI数据进行分解，得到一组不同尺度的本征模态函数分量和残余分量；其次计算各分量SE值，根据各分量SE值将各分量重新组合成新的序列，并将新序列按其复杂程度经过GRU模型或ELM模型进行预测；最后将所有结果叠加得到AQI预测值。实验结果表明，与反向传播（Back Propagation,BP）神经网络模型、长短期记忆网络（Long Short-term Memory,LSTM）模型、ELM模型、GRU模型、EEMD-SE-ELM模型、EEMD-SE-GRU模型和EMD（经验模态分解）-SE-ELM-GRU模型相比，基于EEMD-SE-ELM-GRU的组合预测模型其预测误差最小，预测精度最高。     

基于相似日搜索的改进LMD与ESN相结合的短期电力负荷预测模型

短期电力负荷容易受到自然因素及社会因素的影响,这使得负荷预测比较困难.为了提高短期负荷的预测精度,提出了基于相似日搜索的改进局部均值分解(ILMD)和回声状态网络(ESN)相结合的短期电力负荷预测模型.首先用模糊聚类分析将与预测日最相似的多个日期筛选出来.然后把这些相似日的整点负荷数据按照时间先后排成一组数据序列,用改进的LMD进行分解,对分解出的各个分量分别建立一个ESN网络,对每一个网络分别训练并进行预测.最后把每个网络的预测结果累加起来就是最终的预测值.实验证明此方法能有效提高预测精度.     

基于贝叶斯优化注意力机制LSTNet模型的短期电力负荷预测

为更充分挖掘多元负荷序列间的有效信息,从而提高预测精度,提出了一种集成贝叶斯超参数优化算法、注意力机制的长期和短期时间序列网络（long and short-term time-series network with attention,LSTNet-attention）以及误差修正的短期负荷预测模型。首先,构建基于贝叶斯优化的LSTNet-attention模型进行初步预测,利用贝叶斯算法优化模型多个结构参数,降低人工设置参数的随机性,并通过注意力机制合理分配特征权重;然后,通过基于贝叶斯参数优化的极端梯度提升算法(extreme gradient boosting,XGBoost)误差修正模型来挖掘初步预测误差序列中潜在、未被利用的有效信息,进行误差预测和修正,进而得到最终的预测结果。通过使用澳大利亚某地真实负荷数据进行实证分析,实验结果表明,所提预测模型相较于其它模型具有更好的预测效果,可为负荷预测等工作提供一定参考。     

基于两级分解和GRU-AT网络的短时交通流预测模型

为提升城市道路短时交通流预测准确性,提出了一种基于小波分解(wavelet decomposition,WD)、变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和融合注意力机制(attention ,AT)的门控循环单元(gated recurrent units,GRU)网络的短时交通流预测模型。首先采用WD算法将原始交通流数据分解重构成低频分量和高频分量;然后将各高频分量累加,利用VMD算法将其分解为多个本征模态函数(intrinsic mode functions,IMF)分量;最后通过建立GRU-AT模型,提高模型对交通流重要特征信息提取的能力,分别预测算法分解后的交通流分量,将各个分量预测的最优结果进行聚合后获得最终的交通流预测结果。以国内外道路交通流数据为基础进行实例验证,结果表明,WD+VMD+GRU-AT模型的均方误差的平方根、平均绝对误差均小于长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络模型、 GRU、WD+GRU、WD+VMD+GRU,提高了短时交通流预测结果的准确度和稳定性。     

基于二次模态分解的LSTM短期电力负荷预测

为进一步提高短期电力负荷的预测精度,需要更深层次发掘负荷数据中隐藏的非线性关系。提出一种基于信号分解技术的二次模态分解的长短期记忆神经网络(long short-term memory network, LSTM)用于电力负荷的短期预测。所提算法先对原始负荷序列进行自适应噪声的完全集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN),再将CEEMDAN分解后分量中的强非平稳分量进行变分模态分解(variational mode decomposition, VMD),同时用中心频率法对VMD分解个数进行优化,然后将两次分解后得到的负荷子序列送入LSTM中进行预测,并将所得分量预测结果进行叠加。结果表明,本文所提方法对短期电力负荷预测结果精度和模型性能都有较大提升。     

配电网短期负荷小波组合预测研究

分析不同规模的配电网负荷,验证了配电网短期负荷变化复杂的特征,采用单一预测方法进行配电网短期负荷的预测仿真.考虑到配电网短期负荷变化规律性不明显的特点,利用db4小波函数对配电网的历史负荷数据序列进行最大尺度分解重构,将历史数据划分成不同频段的分量,根据不同频段负荷分量特点分别采用GM(1,1)模型、时间序列法及二次指数平滑法对低、中、高频分量进行预测,再将各分量预测值叠加得到总的预测结果.结果表明,该组合预测法可有效提高预测精度,获得较为满意的预测结果.     

基于主成分分析的短期负荷预测模型

电力负荷预测的准确性直接影响到电力系统的安全性和经济性,但在应用神经网络进行短期负测精度造成了显著的负面影响。针对这一问题,本文采用多元统计分析中的主成分分析,根据各主成分贡献率对输入空间进行约简,提取线性无关的输入变量,以此达到压缩变量维数的目的,然后利用考虑模型输入变量相互关系的递推合成BP网络进行预测,使之更符合电力短期负荷预测的特点,提高模型的预测精度。仿真实验的结果表明,该简化模型用于短期负荷预测建模速度快、预测精度高,是一种行之有效的方法。     

基于CEEMD-GRU组合模型的快速路短时交通流预测

为了提高短时交通流预测精度,提出了基于互补集成经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD)和门控循环单元(Gated Recurrent Unit, GRU)组合模型的快速路短时交通流预测方法。首先,运用互补集成经验模态分解算法,将非稳定的原始交通流时间序列数据分解为相对平稳的多个模态分量;然后,将分解后的模态分量分别建立GRU模型进行单步预测;最后,叠加每个分量的预测值,获取最终预测结果,并采用上海市南北高架快速路实测交通流数据进行实例验证。结果表明:CEEMD-GRU组合模型的预测效果明显优于GRU神经网络模型、EMD-GRU组合模型以及EEMD-GRU组合模型,平均预测精度分别提升了33.4%,25.6%和18.3%。CEEMD-GRU组合模型能够有效提取交通流数据特征分量,提高预测精度,为交通管控提供科学决策依据。     

基于时间序列法的短期负荷预测采样装置的设计①

设计了基于时间序列法的短期负荷预测采样装置,包括设置于电网中用于从供电端向负载端进行供电输送的电力线路、用于对电力线路负载端的输电电压进行监测的电压监测器、用于对电力线路负载端的输电电流进行监测的电流监测器、用于将电压监测器和电流监测器采集的数据编码成信号的信号编码器、于用将信号编码器生成的信号传输至电网控制中心的信号发射器;还包括用于向信号编码器中输入标准时间信号的网络计时器。以间序列法的短期负荷预测采样装置为基础对某风电场PA发电机组的负荷进行实时预测风电功率,并将此与灰色模型的负荷预测进行比较。从结果可知该装置能够满足时间序列法短期的负荷预测系统的需要,为时间序列法短期的负荷预测提供精准的线路检测参数。     

基于恐惧指数的疫情影响下短期电力负荷预测方法

突如其来的新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情给电力负荷造成了严重的影响,为了有效应对疫情带来的影响,提高疫情影响下的短期负荷预测精度,提出了一种基于恐惧指数（FI）的疫情影响下短期电力负荷预测方法.利用疫情数据构建FI,与时间信息、历史负荷、气象条件一起作为广义回归神经网络（GRNN）模型的输入变量,用果蝇优化算法（FOA）对GRNN平滑因子进行优化,提高预测结果的准确度和稳定性,使用构建的预测模型进行预测.算例结果表明,该方法能有效提高疫情影响下短期负荷预测的精度,为重大灾难影响下的短期负荷预测提供参考与借鉴.      

基于RBF-ARX模型的短期电力负荷预测

为了提高短期电力负荷预测的精度,提出基于RBF-ARX模型的短期电力负荷循环预测法:将短期电力负荷预测看作非线性时间序列预测问题,并根据历史负荷数据建立电力负荷自回归预测模型(ARX模型),用RBF神经网络逼近ARX模型的参数,并用结构化非线性参数优化法(SNPOM)离线估计模型参数。用该方法对湖南某市电力负荷进行预测,将预测结果与实际负荷值进行比较,结果表明:基于RBF-ARX模型的短期电力负荷循环预测法精度高,可靠性强,具有很好的实用性。     

计及误差修正的VMD-LSTM短期负荷预测

精确地短期负荷预测为电力系统经济调度和机组最优负荷分配交易奠定基础。因此,提出了一种将变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）和长短期记忆神经网络（long short-term memory,LSTM）结合的短期负荷预测模型,并使用支持向量回归（support vector regression,SVR）构建修正后的误差序列对初始预测序列补偿。首先,运用VMD算法将非平稳的负荷序列分解为多个相对平稳的模态分量;然后,将每个模态分量输入LSTM模型进行预测,并将各分量预测结果合并得到VMD-LSTM的预测结果;最后将残差值输入SVR模型中构造误差序列,来修正后一日的VMD-LSTM预测结果。通过实际案例测试,实验结果对比其他模型结果有更低的预测误差,证明所提方法的有效性。     

基于核极限学习机的负荷多粒度预测模型

台区负荷数据不仅作为时序数据呈现自相关性,还易受台区环境因素影响呈现非平稳性,因此预测精度不仅与预测模型结构有关,还与输入数据的时序特征有关。为了提高台区负荷的预测精度,提出一种基于混沌时序分析与核极限学习机的短期负荷多粒度预测模型。针对负荷数据的非平稳特征,通过变分模态分解算法将非平稳的原始信号转换成一系列相对平稳的子信号;针对负荷数据中的自相关特征,通过混沌时序分析方法,求解各个模态输入预测模型时的时间窗大小;构建多粒度核极限学习机预测模型,解决负荷数据中非平稳、自相关性对负荷预测的不利影响,提高模型的预测精度。结果表明,负荷的预测精度受输入数据时间窗大小的影响,不同模态分量的最佳时间窗的大小不同。采用混沌相时序分析的方法评估各个模态分量的最佳时间窗大小,可以有效提升核极限学习机的预测精度。