选取中国大陆及邻区32个地磁台站的地磁场要素即磁偏角D、地磁场水平分量H、垂直分量Z的时均值数据,利用磁静条件筛选并剔除异常值,之后通过月均值年差分得到主磁场各要素的长期变化序列,利用长短时记忆神经网络(LSTM)建立了未来一年台...选取中国大陆及邻区32个地磁台站的地磁场要素即磁偏角D、地磁场水平分量H、垂直分量Z的时均值数据,利用磁静条件筛选并剔除异常值,之后通过月均值年差分得到主磁场各要素的长期变化序列,利用长短时记忆神经网络(LSTM)建立了未来一年台站各要素数据的预测模型。预测结果表明:LSTM模型预测的D要素均方根误差(RMSE)和归一化均方根误差(NRMSE)的平均值为1.139′和0.040,H分量的RMSE和NRMSE的平均值为11.85 n T和0.086,Z分量的RMSE和NRMSE的平均值为15.10 n T和0.026;LSTM模型对Z分量的预测精度最高,其次是D要素,最差的是H分量。分别计算由LSTM模型、线性外推、二次外推得到的台站各要素年变率误差,结果显示:对于D要素,LSTM预测结果的RMSE平均值为0.361′/a,较线性外推法提高了54%,较二次外推法提高了59%;对于H分量,LSTM预测结果的RMSE平均值为3.921 n T/a,较线性外推法提高了58%,较二次外推法提高了76%;对于Z分量,LSTM预测结果的RMSE平均值为4.339 n T/a,较线性外推法提高了47%,较二次外推法提高了57%。展开更多
待分解信号复杂度增大时传统单信号分解技术易产生过高特征空间维度的高频本征模态函数(intrinsic mode function,IMF),从而严重限制了长短时记忆神经网络(long short term memory,LSTM)的长时序预报能力。以舟山群岛南部外海某观测点...待分解信号复杂度增大时传统单信号分解技术易产生过高特征空间维度的高频本征模态函数(intrinsic mode function,IMF),从而严重限制了长短时记忆神经网络(long short term memory,LSTM)的长时序预报能力。以舟山群岛南部外海某观测点所收集的海浪数据为基础,提出融合ICEEMDAN-VMD级联分解策略和LSTM的混合模型。该混合模型准确捕捉海洋波浪的非线性特征和长时序依赖规律,提高了复杂海况下对有效波高、有效波周期、波向的长时预报能力。与多变量LSTM模型相比,混合模型的48 h和72 h有效波高预测均方根误差(root mean square error,RMSE)降幅分别为53.9%和33.8%,有效波周期预测RMSE降幅分别为46.1%和39.1%,波向预测RMSE降幅分别为30.5%和23.9%。与EMD-LSTM模型相比,混合模型有效波高、有效波周期、波向的RMSE平均降幅分别为13.52%、17.79%、15.39%。展开更多
针对中长期电力负荷序列噪声含量高、难以直接提取序列周期规律从而影响预测精度的问题,提出了一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和奇异谱分析(sin...针对中长期电力负荷序列噪声含量高、难以直接提取序列周期规律从而影响预测精度的问题,提出了一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)双重分解的双向长短时记忆网络(bidirectional long and short time memory,BiLSTM)预测模型。首先,采用CEEMDAN对历史负荷进行分解,以得到若干个周期规律更为清晰的子序列;再利用多尺度熵(multiscale entropy,MSE)计算所有子序列的复杂程度,根据不同时间尺度上的样本熵值将相似的子序列重构聚合;然后,利用SSA去噪的功能,对高度复杂的新序列进行二次分解,去除序列中的噪声并提取更为主要的规律,从而进一步提高中长序列预测精度;再将得到的最终一组子序列输入BiLSTM进行预测;最后,考虑到天气、节假日等外部因素对电力负荷的影响,提出了一种误差修正技术。选取了巴拿马某地区的用电负荷进行实验,实验结果表明,经过双重分解可以将均方根误差降低87.4%;预测未来一年的负荷序列时,采用的BiLSTM模型将拟合系数最高提高2.5%;所提出的误差修正技术可将均方根误差降低9.7%。展开更多
文摘选取中国大陆及邻区32个地磁台站的地磁场要素即磁偏角D、地磁场水平分量H、垂直分量Z的时均值数据,利用磁静条件筛选并剔除异常值,之后通过月均值年差分得到主磁场各要素的长期变化序列,利用长短时记忆神经网络(LSTM)建立了未来一年台站各要素数据的预测模型。预测结果表明:LSTM模型预测的D要素均方根误差(RMSE)和归一化均方根误差(NRMSE)的平均值为1.139′和0.040,H分量的RMSE和NRMSE的平均值为11.85 n T和0.086,Z分量的RMSE和NRMSE的平均值为15.10 n T和0.026;LSTM模型对Z分量的预测精度最高,其次是D要素,最差的是H分量。分别计算由LSTM模型、线性外推、二次外推得到的台站各要素年变率误差,结果显示:对于D要素,LSTM预测结果的RMSE平均值为0.361′/a,较线性外推法提高了54%,较二次外推法提高了59%;对于H分量,LSTM预测结果的RMSE平均值为3.921 n T/a,较线性外推法提高了58%,较二次外推法提高了76%;对于Z分量,LSTM预测结果的RMSE平均值为4.339 n T/a,较线性外推法提高了47%,较二次外推法提高了57%。
文摘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。
文摘待分解信号复杂度增大时传统单信号分解技术易产生过高特征空间维度的高频本征模态函数(intrinsic mode function,IMF),从而严重限制了长短时记忆神经网络(long short term memory,LSTM)的长时序预报能力。以舟山群岛南部外海某观测点所收集的海浪数据为基础,提出融合ICEEMDAN-VMD级联分解策略和LSTM的混合模型。该混合模型准确捕捉海洋波浪的非线性特征和长时序依赖规律,提高了复杂海况下对有效波高、有效波周期、波向的长时预报能力。与多变量LSTM模型相比,混合模型的48 h和72 h有效波高预测均方根误差(root mean square error,RMSE)降幅分别为53.9%和33.8%,有效波周期预测RMSE降幅分别为46.1%和39.1%,波向预测RMSE降幅分别为30.5%和23.9%。与EMD-LSTM模型相比,混合模型有效波高、有效波周期、波向的RMSE平均降幅分别为13.52%、17.79%、15.39%。
文摘针对中长期电力负荷序列噪声含量高、难以直接提取序列周期规律从而影响预测精度的问题,提出了一种基于完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)和奇异谱分析(singular spectrum analysis,SSA)双重分解的双向长短时记忆网络(bidirectional long and short time memory,BiLSTM)预测模型。首先,采用CEEMDAN对历史负荷进行分解,以得到若干个周期规律更为清晰的子序列;再利用多尺度熵(multiscale entropy,MSE)计算所有子序列的复杂程度,根据不同时间尺度上的样本熵值将相似的子序列重构聚合;然后,利用SSA去噪的功能,对高度复杂的新序列进行二次分解,去除序列中的噪声并提取更为主要的规律,从而进一步提高中长序列预测精度;再将得到的最终一组子序列输入BiLSTM进行预测;最后,考虑到天气、节假日等外部因素对电力负荷的影响,提出了一种误差修正技术。选取了巴拿马某地区的用电负荷进行实验,实验结果表明,经过双重分解可以将均方根误差降低87.4%;预测未来一年的负荷序列时,采用的BiLSTM模型将拟合系数最高提高2.5%;所提出的误差修正技术可将均方根误差降低9.7%。
