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基于CEEMDAN和频谱时间图卷积网络的电力负荷预测方法 被引量:1
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作者 朱莉 夏禹 +1 位作者 朱春强 邓凡 《计算机工程》 北大核心 2025年第4期339-349,共11页
针对电力负荷数据存在非平稳性且传统预测模型不能精确获取时序负荷数据的空间相关性和时间依赖性,导致预测精度低的问题,设计并实现一种基于完全集成经验模式分解的自适应噪声完备性(CEEMDAN)和频谱图卷积网络的电力负荷预测方法。首... 针对电力负荷数据存在非平稳性且传统预测模型不能精确获取时序负荷数据的空间相关性和时间依赖性,导致预测精度低的问题,设计并实现一种基于完全集成经验模式分解的自适应噪声完备性(CEEMDAN)和频谱图卷积网络的电力负荷预测方法。首先使用CEEMDAN将目标负荷序列分解为多个本征模态分量(IMF),通过计算模糊熵对IMF进行重构;然后使用频谱时间图卷积网络对重构后分量的空间相关性和时间依赖性进行挖掘,得到各分量的预测结果;最后将各分量的预测结果线性相加得到最终预测结果。实验结果表明,所提方法的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差3个评价指标分别达到了0.72 KW、0.89 KW、0.92%,相较于对比模型StemGnn、TCN、LSTM、Informer、FEDformer,预测精度分别提高了37.9%、17.2%、20.8%、22.5%、12.1%。证明本文所提出的预测方法可以有效降低非平稳性对预测结果的影响,精确获取时序负荷数据的空间相关性和时间依赖性,提高预测精度。 展开更多
关键词 电力负荷预测 经验模态分解 本征模态分量 图卷积网络 模糊熵
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基于多尺度二次特征提取的短期电力负荷预测模型
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作者 李楠 金淳熙 +1 位作者 陶亮 黄亮 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第19期114-126,共13页
为充分挖掘电力负荷固有多尺度特征(multi-scale feature,MSF)间的复杂时序关系,进一步提升电力负荷预测模型性能,特别是提升对节假日负荷预测的能力,提出了一种基于多尺度二次特征提取的短期电力负荷预测模型。首先,利用Prophet算法的... 为充分挖掘电力负荷固有多尺度特征(multi-scale feature,MSF)间的复杂时序关系,进一步提升电力负荷预测模型性能,特别是提升对节假日负荷预测的能力,提出了一种基于多尺度二次特征提取的短期电力负荷预测模型。首先,利用Prophet算法的拟合分解功能,获取不同尺度下的负荷数据分量,并与强相关的天气数据共同构建多元数据集。其次,采用改进的特征金字塔网络(improved feature pyramid network,IFPN)匹配负荷数据的多尺度特性,并设计了卷积特征增强模块强化对节假日特征的表达能力,实现MSF的第一次提取。基于时间卷积神经网络的优势,深度挖掘一次特征间的时序依赖关系,引入SENet对特征的权重实现自适应赋值,同时完成MSF的二次提取。最后,利用鱼鹰算法优化后的Transformer模型完成负荷预测。在国内外两套负荷数据集上进行了验证,仿真结果表明所提模型的预测效果优于对比模型,特别是在对节假日负荷的预测精度上有所提高。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 Prophet算法 二次特征提取 改进的特征金字塔网络 多尺度时间卷积网络
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基于MSCNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测
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作者 李科 潘庭龙 许德智 《中国电力》 北大核心 2025年第6期10-18,共9页
为解决电力负荷关键特征难以提取的问题,提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制(multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention,MSCNN-BiGRU-Attention)的组合模型... 为解决电力负荷关键特征难以提取的问题,提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制(multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention,MSCNN-BiGRU-Attention)的组合模型进行短期电力负荷预测。首先,通过Spearman相关系数分析电力负荷数据集的相关性,筛选出相关性较高的特征,构建电力负荷数据集;其次,将数据输入到多尺度卷积神经网络(multi-scale convolutional neural network,MSCNN),对电力负荷数据进行多尺度的时序提取;然后,将提取后的时序特征输入到双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)神经网络进行时序预测,并通过注意力(Attention)机制对时序特征进行过滤和筛选;最后,通过全连接层整合输出预测值。以澳大利亚某地区3年的多维电力负荷数据作为数据集,并设置5种对照组模型。同时选用国内南方某地区2年的多维电力负荷数据作为模型验证数据集。结果表明,相较其他模型,MSCNN-BiGRU-Attention组合模型能够取得更好的预测效果,有效解决区域级电力负荷关键特征难以提取的问题。 展开更多
关键词 电力负荷预测 多尺度卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制 深度学习 Spearman相关系数
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基于RIME-VMD-TCN-Attention的船舶电力负荷预测
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作者 骆佳馨 高海波 +2 位作者 欧阳继能 李程 陈灿 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第18期112-118,共7页
船舶电力负荷因具有噪声多、随机性和非线性强的特点,在短期电力负荷预测中存在噪声干扰、特征提取困难和模型拟合度差的问题。故本文提出一种结合霜冰优化算法(Rime Optimization Algorithm,RIME)的变分模态分解(Variational Mode Deco... 船舶电力负荷因具有噪声多、随机性和非线性强的特点,在短期电力负荷预测中存在噪声干扰、特征提取困难和模型拟合度差的问题。故本文提出一种结合霜冰优化算法(Rime Optimization Algorithm,RIME)的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)、时序卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)和注意力机制的组合预测模型。首先,通过RIME-VMD分解,将复杂的船舶电力负荷信号分解为多个仅包含简单负荷特征的单独模态,以减少噪声的影响同时提高分解效率;其次,通过TCN模型结合Attention机制对各模态分量进行预测并将结果组合,使模型自适应捕捉电力负荷中的非线性特征,提高时序预测能力;最后,实验分析表明,本文提出的RIME-VMD-TCN-Attention模型误差指标MAE、MAPE、RMSE和R2均优于传统LSTM模型、GRU模型、单一TCN模型和未经模态分解的混合模型,具有更高的预测精度。 展开更多
关键词 船舶短期电力负荷预测 霜冰优化算法 变分模态分解 时序卷积网络 注意力机制
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基于自适应辛几何模态分解−多元线性回归−卷积长短时记忆的台区电力负荷预测
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作者 方磊 楚成博 +4 位作者 何映虹 冯隆基 刘福政 王宁 张法业 《现代电力》 北大核心 2025年第4期840-846,共7页
准确预测台区的电力负荷,能够促使电力企业合理安排调度计划,保障台区电力安全和经济稳定运行。为了充分挖掘电力负荷数据的特征,提高预测的精度,提出一种基于自适应辛几何模态分解(adaptive symplectic geometry mode decomposition,AS... 准确预测台区的电力负荷,能够促使电力企业合理安排调度计划,保障台区电力安全和经济稳定运行。为了充分挖掘电力负荷数据的特征,提高预测的精度,提出一种基于自适应辛几何模态分解(adaptive symplectic geometry mode decomposition,ASGMD)、多元线性回归(multiple linear regression,MLR)和卷积长短时记忆(convolutional long short-term memory,CLSTM)网络的电力负荷预测方法。首先,应用ASGMD将台区负荷数据分解为弱相关和强相关两种分量;然后,利用MLR和CLSTM分别对上述两种分量分别进行预测;最后,组合各模型结果,得到最终负荷预测值。实例分析结果表明,所提模型较其他模型具有更高的预测准确度。 展开更多
关键词 电力负荷预测 自适应辛几何模态分解 多元线性回归 卷积长短时记忆网络
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基于函数秘密共享的隐私保护短期电力负荷预测方法
6
作者 刘苏漫 李轩 关志涛 《智慧电力》 北大核心 2025年第2期73-80,86,共9页
为了应对短期电力负荷预测过程中存在的隐私泄露风险,确保用户数据在预测过程中的安全性,提出了一种基于函数秘密共享的隐私保护短期电力负荷预测方法。首先,采用轻量级的加法秘密共享和函数秘密共享技术,构造了针对神经网络线性层与非... 为了应对短期电力负荷预测过程中存在的隐私泄露风险,确保用户数据在预测过程中的安全性,提出了一种基于函数秘密共享的隐私保护短期电力负荷预测方法。首先,采用轻量级的加法秘密共享和函数秘密共享技术,构造了针对神经网络线性层与非线性层函数的安全基础协议。然后,通过兼容卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)等多种神经网络模型,在保护数据隐私的前提下,实现安全高效的短期电力负荷预测。最后,在多种神经网络模型上进行了实验验证。实验结果表明该方法在保证负荷预测准确性的同时,显著降低在线计算和通信开销,为电力负荷预测领域提供了可靠的隐私保护解决方案。 展开更多
关键词 电力负荷预测 加法秘密共享 函数秘密共享 隐私保护 神经网络
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基于VMD-IOOA-BiGRU模型及误差补偿的短期电力负荷预测
7
作者 夏梦 于惠钧 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第27期11642-11650,共9页
针对波动性大、复杂性高的电力负荷数据预测精度低的问题,提出一种结合变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)、改进鱼鹰优化算法(improved osprey optimization algorithm,IOOA)与双向门控循环单元(bidirectional gated re... 针对波动性大、复杂性高的电力负荷数据预测精度低的问题,提出一种结合变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)、改进鱼鹰优化算法(improved osprey optimization algorithm,IOOA)与双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)以及误差补偿(error compensation,EC)的混合电力负荷预测模型,称为VMD-IOOA-BiGRU-EC。首先,利用VMD对负荷序列进行初次分解,提取出多个模态和残差。然后,采用circle混沌映射、动态精英引导机制和“最优-随机均值”变异3种策略改进OOA优化BiGRU模型的相关超参数,以提升对初次分解的模态的预测效果;同时,针对初次分解产生的残差构建VMD-BiGRU模型,对其进行二次分解,再使用BiGRU对分解后的残差进行预测,即误差补偿。最后,将初次分解和二次分解后的各模态的预测结果进行叠加,得到最终的负荷预测值。在湖南省株洲市的真实电力负荷数据集上进行实验验证,结果显示所提方法的平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差均低于其余对比模型,证明了其在处理复杂负荷数据时的有效性。 展开更多
关键词 变分模态分解 改进鱼鹰优化算法 双向门控循环单元 误差补偿 电力负荷预测
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改进秃鹰算法优化ELM的短期电力负荷预测研究
8
作者 张旭 汪繁荣 《现代电子技术》 北大核心 2025年第18期107-113,共7页
针对现阶段电力环境日益复杂,短期电力负荷预测方法存在预测精度不高、收敛速度慢的问题,提出一种基于改进秃鹰搜索算法(IBES)优化极限学习机(ELM)的短期电力负荷预测模型。原始秃鹰搜索算法在确定ELM中的连接权重和隐含层阈值时,容易... 针对现阶段电力环境日益复杂,短期电力负荷预测方法存在预测精度不高、收敛速度慢的问题,提出一种基于改进秃鹰搜索算法(IBES)优化极限学习机(ELM)的短期电力负荷预测模型。原始秃鹰搜索算法在确定ELM中的连接权重和隐含层阈值时,容易陷入局部最优,且收敛速度慢,导致预测精度不高。针对这一问题,首先利用Piecewise混沌映射初始化秃鹰种群,增加多样性;然后引入莱维飞行策略,扩大种群的搜索范围,使其能及时跳出局部最优点;最后,引入动态权重因子,提高秃鹰的局部搜索能力。利用改进的秃鹰搜索算法对ELM的两个随机参数进行寻优,从而建立IBES-ELM短期电力负荷预测模型。结合某地区的实际电力负荷数据进行预测分析,结果表明,相比于ELM、BES-ELM、PSO-ELM、DBO-ELM,改进的模型在预测精度和收敛速度上均有提升。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 改进秃鹰搜索算法 极限学习机 Piecewise混沌映射 莱维飞行策略 动态权重因子
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结合极端梯度提升决策树与改进Informer的短期电力负荷预测方法
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作者 俞胜 孙可 +3 位作者 蔡华 刘剑 顾益磊 姜昀芃 《中国电力》 北大核心 2025年第10期195-205,共11页
准确筛选影响短期电力负荷预测的特征因素是提高预测准确性的有效手段。针对多维数据集中非关键特征易引起预测模型拟合能力不佳,从而降低模型准确性的问题,提出了一种基于极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)决策树与改进... 准确筛选影响短期电力负荷预测的特征因素是提高预测准确性的有效手段。针对多维数据集中非关键特征易引起预测模型拟合能力不佳,从而降低模型准确性的问题,提出了一种基于极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)决策树与改进Informer模型相结合的短期电力负荷预测方法。首先,为了从多维历史负荷数据中评估特征因素重要性,采用XGBoost决策树覆盖率作为评估特征重要性的指标,准确筛选参与模型训练的特征因素。然后,构建了改进Informer短期负荷预测模型,通过对位置编码开展优化设计,将筛选出的关键特征联合不同时间尺度的位置标记信息作为编码器的输入向量。再次,设计消融实验对不同时间尺度下的模型收敛速度与预测精度开展对比分析。最后,开展算例分析进行验证,结果表明,与其他模型相比,XGB-Informer模型在短期电力负荷预测精度和收敛速度上均表现出明显优势,验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 XGBoost决策树 改进Informer 特征筛选 重要性排序
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基于BSLO优化的VMD-CNN-GRU模型的夏季高峰电力负荷预测方法
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作者 周坤 马添翼 +1 位作者 李婷 王志远 《印刷与数字媒体技术研究》 北大核心 2025年第5期335-346,共12页
针对夏季高温下电力负荷剧烈波动、短期预测难度高的问题,本研究提出一种集场景筛选、信号处理、深度预测与参数优化于一体的多阶段负荷预测方法。首先,通过典型日聚类与灰色关联分析识别负荷场景,筛选相似样本构建训练集;然后,利用变... 针对夏季高温下电力负荷剧烈波动、短期预测难度高的问题,本研究提出一种集场景筛选、信号处理、深度预测与参数优化于一体的多阶段负荷预测方法。首先,通过典型日聚类与灰色关联分析识别负荷场景,筛选相似样本构建训练集;然后,利用变分模态分解(VMD)对原始序列进行重构,提升数据质量;建模阶段引入卷积神经网络(CNN)与门控循环单元(GRU)网络提取局部特征与时序关系;最终,采用吸血水蛭优化算法(BLSO)联合优化VMD与网络参数。实验结果表明,该模型在典型高峰负荷场景中表现优异,测试集上平均绝对误差(MAE)为123.16MW、平均绝对百分比误差(MAPE)为1.37%、判定系数(R2)为0.994。对比多种优化算法,本研究方法MAPE显著低于其他算法的2.75%~4.08%,展现出更强的鲁棒性与泛化能力,为电力系统在高峰负荷预测中提供了有效支持。 展开更多
关键词 电力负荷预测 典型日聚类 灰色关联分析 变分模态分解 CNN-GRU BLSO算法
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基于多因素特征工程建模的电力负荷预测方法
11
作者 刘硕 丁宇昂 赵梓焱 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第3期309-316,共8页
【目的】准确的电力负荷预测是电力系统实现顺利运行和有效管理的关键,可使电力公司有效调度发电设备,从而提高电力系统的运行效率和经济效益。然而,电力负荷数据受多种外部因素影响,同时具有显著的时间依赖性,导致其难以精准预测。为此... 【目的】准确的电力负荷预测是电力系统实现顺利运行和有效管理的关键,可使电力公司有效调度发电设备,从而提高电力系统的运行效率和经济效益。然而,电力负荷数据受多种外部因素影响,同时具有显著的时间依赖性,导致其难以精准预测。为此,提出一种融合多因素建模与时间序列分析的电力负荷预测模型,通过兼顾多因素复杂影响分析与电力负荷时间依赖性特征,实现电力负荷的精准预测。【方法】为了突破多因素分析方法与时间序列预测建模方法各自的局限性,基于深度学习与多因素分析方法,提出了一种结合长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络与贝叶斯优化算法的改进电力负荷预测模型。首先,构建了一个全面的多因素特征池,包括电力负荷的历史时序特征和多种外部因素特征,以充分捕捉电力负荷数据与多种影响因素间的复杂关系。其次,采用LSTM网络作为核心模型,利用其独特的门控机制与记忆单元,捕捉电力负荷数据的时间依赖性和多因素之间的复杂关联。引入贝叶斯优化算法对LSTM模型的超参数进行调优,以高斯过程作为代理模型,充分利用先验信息,提升模型训练效率和预测性能。【结果】利用5个实际变压器数据集对模型进行了训练和测试,并通过多种评价指标验证了模型的有效性。基于多因素特征工程建模的电力负荷预测方法在5个不同变压器数据集上的预测性能均显著优于利用单一因素预测的模型,进一步突出了多因素特征池的有效性。LSTM模型的最大决定系数为0.9207,最小均方误差为0.042,最小平均绝对误差为0.024,表明其在复杂电力负荷预测任务中具有优越性能。【结论】融合多因素建模与时间序列分析的电力负荷预测模型充分考虑了外部因素的复杂性和电力负荷数据的时间依赖性特征,创新性地引入了一个全面的特征池参与LSTM模型的训练和测试。结合多因素特征池建模的LSTM网络具有较高的预测精度和鲁棒性,为电力负荷预测提供了新的技术思路,对智能电网的规划和调度具有重要的参考价值,并为进一步发展精准负荷预测技术奠定了基础。 展开更多
关键词 电力负荷预测 LSTM网络 贝叶斯优化 多因素分析 时间序列预测 特征工程 数据驱动建模 深度学习
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基于PowerTimeMixer模型的短期电力负荷预测方法
12
作者 李裕民 李宏杰 +3 位作者 李晓嘉 曹媛媛 谢毅 张超 《电网技术》 北大核心 2025年第10期4216-4227,I0058,共13页
文章针对现有电力负荷预测方法未能充分捕获电力负荷数据的周期性和趋势性特性导致预测稳定性差的问题,提出了一种短期电力负荷预测模型PowerTimeMixer。首先,基于解耦思想对原始时间序列进行时序分解,并以多尺度方式学习时序的周期和... 文章针对现有电力负荷预测方法未能充分捕获电力负荷数据的周期性和趋势性特性导致预测稳定性差的问题,提出了一种短期电力负荷预测模型PowerTimeMixer。首先,基于解耦思想对原始时间序列进行时序分解,并以多尺度方式学习时序的周期和趋势特性;其次,引入卷积下采样机制并通过网络参数共享来匹配循环周期,进一步增强电力负荷数据周期模式的特征提取能力;最后,采用独立的日期模式驱动预测模块,使用多层感知机对输入序列和目标序列时间戳特征进行编码,独立地学习时间戳特征,引导网络根据时间戳特征生成更稳定的预测结果。在电力负荷数据集上的实验结果表明,所提出的方法相比基准模型的预测误差显著降低,具有更稳定的预测性能,从而验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 电力负荷预测 时序分解 多尺度解耦 日期模式驱动预测 多层感知机
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基于变分模态分解与混合神经网络的船舶电力负荷预测方法
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作者 乔一航 林翔 +2 位作者 曹大友 柯于雄 于海舟 《船海工程》 北大核心 2025年第6期127-133,共7页
为解决船舶电力负荷预测中非平稳信号动态特征难以提取且预测精度不足的问题,提出一种基于变分模态分解与混合神经网络的船舶电力负荷预测方法(CPA-VMD-BiLSTM-Sparse Transformer)。选用丹麦技术大学船舶能效库某集装箱船800个连续时... 为解决船舶电力负荷预测中非平稳信号动态特征难以提取且预测精度不足的问题,提出一种基于变分模态分解与混合神经网络的船舶电力负荷预测方法(CPA-VMD-BiLSTM-Sparse Transformer)。选用丹麦技术大学船舶能效库某集装箱船800个连续时间点的电力负荷数据作为原始数据集,通过食肉植物算法(CPA)寻优变分模态分解中的分解个数和二次惩罚因子,并基于能量贡献度加权融合各本征模态分量;采用双向长短时记忆网络(BiLSTM)提取时序特征,稀疏注意力机制的Transformer架构捕捉全局动态依赖关系。实验表明,该模型的评价标准RMSE为27.519,R^(2)为0.988,较其他混合模型的预测精度有大幅提升,验证了该方法在船舶电力负荷预测中的有效性和适用性。 展开更多
关键词 食肉植物算法 变分模态分解 BiLSTM神经网络 Transformer架构 船舶电力负荷预测
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基于多源域迁移学习的船舶电力负荷预测研究
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作者 邢承斌 刘斌 +4 位作者 汪大春 岳小林 马明轩 马君 王伟 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第7期153-159,共7页
复杂工况和恶劣环境下的船舶电力负荷预测对船舶的能量管理意义重大,因此提出一种基于多源域迁移学习(MDT)、稀疏自编码器(SAE)和nCPSO算法优化一维卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络(nCPSO-1DCNN-BiLSTM)的船舶电力负荷预测模型。... 复杂工况和恶劣环境下的船舶电力负荷预测对船舶的能量管理意义重大,因此提出一种基于多源域迁移学习(MDT)、稀疏自编码器(SAE)和nCPSO算法优化一维卷积神经网络和双向长短时记忆神经网络(nCPSO-1DCNN-BiLSTM)的船舶电力负荷预测模型。首先利用SAE增强多工况数据特征,然后建立nCPSO-1DCNN-BiLSTM特征提取模型,最后在互相关法(CORAL)和联合最大平均差异法(JMMD)算法作用下实现域间自适应并利用多个源域数据进行目标域电力负荷预测。结果表明,所提方法在多种工况下较不迁移和单源域迁移模型精度均有所提升,对船舶设备的能量管理具有一定指导意义。 展开更多
关键词 船舶电力负荷预测 多工况 多源域迁移 域间自适应
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基于可解释动态图注意力网络的短期电力负荷预测
15
作者 原野 王海燕 +2 位作者 袁新平 李梦宇 何杰 《计算机应用》 北大核心 2025年第S1期329-333,共5页
短期电力负荷预测对于电力系统中的负荷调度至关重要,然而现有方法在捕捉负荷中心的动态时空关系方面存在不足。因此,提出一种基于动态图注意力网络(Dyn-GAT)和时间卷积网络(TCN)的Dyn-GAT-TCN(Dynamic Graph ATtention Temporal Convol... 短期电力负荷预测对于电力系统中的负荷调度至关重要,然而现有方法在捕捉负荷中心的动态时空关系方面存在不足。因此,提出一种基于动态图注意力网络(Dyn-GAT)和时间卷积网络(TCN)的Dyn-GAT-TCN(Dynamic Graph ATtention Temporal Convolutional Network)模型。首先,结合负荷空间依赖关系构建负荷时空网络图,并利用时间滑动窗口生成负荷动态图序列;然后,基于Dyn-GAT自适应地调整注意力权重,从而动态建模负荷中心间的空间依赖性;最后,基于TCN提取时间序列中的长短期依赖信息,以实现更精准的负荷预测。在纽约独立系统运营商(NYISO)的一个公开数据集上的实验结果表明,所提模型在一天时间尺度内的均方根误差(RMSE)为2.40,平均绝对百分比误差(MAPE)为1.46%。在云南电网公司的一个数据集上的验证结果表明,所提模型优于已有的相关方法。此外,所提模型的注意力机制增强了可解释性,并能识别对负荷预测影响最大的关键节点。可见,Dyn-GAT-TCN模型在建模和分析电力负荷的动态时空关系方面具有显著优势,为电力系统的调度优化提供了准确且可解释的预测支持。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 动态图注意力网络 时间卷积网络 时空关系建模 可解释性分析
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基于CNN-SAEDN-Res的短期电力负荷预测方法 被引量:14
16
作者 崔杨 朱晗 +2 位作者 王议坚 张璐 李扬 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期164-170,共7页
基于深度学习的序列模型难以处理混有非时序因素的负荷数据,这导致预测精度不足。提出一种基于卷积神经网络(CNN)、自注意力编码解码网络(SAEDN)和残差优化(Res)的短期电力负荷预测方法。特征提取模块由二维卷积神经网络组成,用于挖掘... 基于深度学习的序列模型难以处理混有非时序因素的负荷数据,这导致预测精度不足。提出一种基于卷积神经网络(CNN)、自注意力编码解码网络(SAEDN)和残差优化(Res)的短期电力负荷预测方法。特征提取模块由二维卷积神经网络组成,用于挖掘数据间的局部相关性,获取高维特征。初始负荷预测模块由自注意力编码解码网络和前馈神经网络构成,利用自注意力机制对高维特征进行自注意力编码,获取数据间的全局相关性,从而模型能根据数据间的耦合关系保留混有非时序因素数据中的重要信息,通过解码模块进行自注意力解码,并利用前馈神经网络回归初始负荷。引入残差机制构建负荷优化模块,生成负荷残差,优化初始负荷。算例结果表明,所提方法在预测精度和预测稳定性方面具有优势。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 卷积神经网络 自注意力机制 残差机制 负荷优化
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基于CNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测 被引量:18
17
作者 任爽 杨凯 +3 位作者 商继财 祁继明 魏翔宇 蔡永根 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期344-350,共7页
针对目前电力负荷数据随机性强,影响因素复杂,传统单一预测模型精度低的问题,结合卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)、双向门控循环单元(Bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)以及注意力机制(Attention)在短期电... 针对目前电力负荷数据随机性强,影响因素复杂,传统单一预测模型精度低的问题,结合卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)、双向门控循环单元(Bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)以及注意力机制(Attention)在短期电力负荷预测上的不同优点,提出一种基于CNN-BiGRU-Attention的混合预测模型。该方法首先通过CNN对历史负荷和气象数据进行初步特征提取,然后利用BiGRU进一步挖掘特征数据间时序关联,再引入注意力机制,对BiGRU输出状态给与不同权重,强化关键特征,最后完成负荷预测。试验结果表明,该模型的平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)、均方根误差(Root mean square error,RMSE)、判定系数(R-square,R~2)分别为0.167%、0.057%、0.993,三项指标明显优于其他模型,具有更高的预测精度和稳定性,验证了模型在短期负荷预测中的优势。 展开更多
关键词 卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制 短期电力负荷预测 混合预测模型
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基于生成对抗网络和EMD-ISSA-LSTM的短期电力负荷预测 被引量:5
18
作者 曾进辉 苏旨音 +2 位作者 肖锋 刘颉 孙贤水 《电子测量技术》 北大核心 2024年第20期92-100,共9页
针对电力负荷本身固有的不稳定性和非线性,导致短期电力负荷预测精度难以提升问题。本文提出一种基于EMD和LSTM相结合的短期电力负荷预测方法。首先,利用EMD将原始信号分解为一系列本征模态函数和一个残差量。随后,将所有分量输入LSTM... 针对电力负荷本身固有的不稳定性和非线性,导致短期电力负荷预测精度难以提升问题。本文提出一种基于EMD和LSTM相结合的短期电力负荷预测方法。首先,利用EMD将原始信号分解为一系列本征模态函数和一个残差量。随后,将所有分量输入LSTM中。为进一步提升负荷预测精度和优化模型泛化能力,分别对大分量信号引入改进麻雀搜寻算法优化LSTM超参数和对原始负荷数据引入表格生成对抗网络生成新数据样本,形成基于表格生成对抗网络和EMD-ISSA-LSTM的短期电力负荷预测方法。最后,分别采用第九届电工数学建模竞赛负荷数据和湖南省某地市含分布式电源的负荷数据进行效果验证。结果表明,在两种数据集下,该模型的平均绝对百分比误差分别为2.37%和2.76%,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 经验模态分解 长短期记忆神经网络 改进麻雀搜寻算法 生成对抗网络
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基于鹈鹕优化CNN-BiLSTM的电力负荷预测 被引量:4
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作者 吴小涛 袁晓辉 +3 位作者 毛玉鑫 王祥 郭乐 舒卫民 《水电能源科学》 北大核心 2024年第8期209-212,172,共5页
为了提高电力负荷的预测精度,基于卷积神经网络(CNN)的空间特征提取能力、双向长短时记忆(BiLSTM)网络的时序预测性能以及鹈鹕优化算法(POA)的寻优能力,提出了一种新的基于CNN、BiLSTM、POA的组合电力负荷预测模型(POA-CNN-BiLSTM)。首... 为了提高电力负荷的预测精度,基于卷积神经网络(CNN)的空间特征提取能力、双向长短时记忆(BiLSTM)网络的时序预测性能以及鹈鹕优化算法(POA)的寻优能力,提出了一种新的基于CNN、BiLSTM、POA的组合电力负荷预测模型(POA-CNN-BiLSTM)。首先利用CNN提取电力负荷时间序列的特征向量,然后输入到BiLSTM网络进行双向循环训练,构建CNN-BiLSTM预测模型,并采用POA优化BiLSTM网络的隐藏层单元数、学习率和正则化系数等参数,最后输出电力负荷预测结果。将提出的模型应用于某区域电力负荷预测,结果表明,BiLSTM、LSTM模型预测精度优于最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;BiLSTM模型预测精度优于LSTM模型;POA的寻优精度优于粒子群优化算法(PSO);CNN-LSTM、CNN-BiLSTM组合预测模型预测精度优于LSTM、BiLSTM模型;POA-CNN-BiLSTM模型预测精度优于POA-LSSVM、PSO-LSTM、POA-LSTM、POA-BiLSTM和POA-CNN-LSTM模型,能更好地追踪电力负荷的变化趋势。 展开更多
关键词 电力负荷预测 鹈鹕优化算法 卷积神经网络 双向长短时记忆网络
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基于N-BEATS与辅助编码器的短期电力负荷预测 被引量:8
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作者 范茜茜 王国强 +1 位作者 罗贺 台建玮 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1612-1621,共10页
短期电力负荷预测的准确性对智能电网平稳高效运行具有重要意义,但多种因素影响下的负荷数据具有较强的非平稳性与随机波动性,使得高精度的短期电力负荷预测面临挑战。为充分挖掘负荷序列中的趋势特征与周期性特征,准确提取与电力负荷... 短期电力负荷预测的准确性对智能电网平稳高效运行具有重要意义,但多种因素影响下的负荷数据具有较强的非平稳性与随机波动性,使得高精度的短期电力负荷预测面临挑战。为充分挖掘负荷序列中的趋势特征与周期性特征,准确提取与电力负荷存在潜在相关性的辅助信息特征,提升短期电力负荷预测精度,该文提出了一种基于神经基扩展分析(neural basis expansion analysis,N-BEATS)与辅助编码器的短期电力负荷预测模型。该模型包含两个并行的编码器,基于神经基扩展分析(neural basis expansion analysis,N-BEATS)模型的负荷特征编码器和基于多头注意力机制的辅助信息编码器,分别用于学习负荷数据中的时序特征与辅助信息特征。同时,构建特征融合模块将时序特征和辅助信息特征构造成联合特征向量,并设计基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)的预测解码器模块进行短期电力负荷预测。在GEFCom2014公开数据集上进行实验,结果表明所提方法与长短期记忆(long short-termmemory,LSTM)网络模型、卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)-LSTM网络模型、序列到序列(sequence-to-sequence,Seq2Seq)网络模型、季节自回归差分移动平均(seasonal autoregressive integrated moving average,SARIMA)模型及支持向量回归模型(support vector returns,SVR)等基线模型相比,在预测精度方面具有明显优势,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)平均提升了24.16%。 展开更多
关键词 短期电力负荷预测 神经基扩展分析 多头注意力机制 特征融合 深度学习
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