基于MEEMD-QUATRE-BILSTM的短期光伏出力区间预测

提出一种基于改进集成经验模态分解（MEEMD）和拟仿射变换（QUATRE）优化双向长短期记忆神经网络（BILSTM）的光伏出力区间预测模型。通过主成分分析法（PCA）对时间序列进行降维处理，利用K-均值算法将降维数据分成3种类型气象数据；然后采用MEEMD对每类光伏出力序列进行分解，将其输入QUATRE优化BILSTM神经网络和核密度估计算法（KDE）联合构建的短期光伏出力区间预测模型。最后基于宁夏光伏电站实例仿真评估模型区间预测性能，实验结果表明该模型可生成高水平光伏预测区间，能够为电力系统经济稳定运行提供可靠的决策保障。     

基于主成分分析优化BP神经网络模型的厌氧膜生物反应器膜污染预测*

膜污染是厌氧膜生物反应器运行中不可避免的问题,制约了工艺技术的推广应用,分析膜污染的形成过程是控制膜污染的重要内容。基于主成分分析（PCA）和反向传播神经网络（BPNN）的理论,提出了一种采用主成分分析优化BP神经网络的膜污染预测模型。以反应器连续运行试验数据为样本,利用相关性分析确定模型的输入变量,并基于输入变量间存在信息重叠问题,采用主成分分析法对输入因素进行降维处理,提取贡献率为70.4%的第一主成分和贡献率为17.7%的第二主成分作为输入特征。结合模型的贡献度分析和主成分分析发现,反应器内的污泥浓度是膜污染影响因素中最主要的特征变量,贡献度为34.9%。对比分析优化模型和单一模型的预测结果,发现PCA-BPNN模型的拟合效果更好,平均相对误差仅为3.8%,可用于膜污染分析研究,为后续研究提供参考。     

一种基于主成分分析与支持向量机的风电齿轮箱故障诊断方法

为解决风电齿轮箱状态监测数据样本量较少,特征指标间存在相互干扰且具有非线性难以分类等问题,本文提出了一种基于主成分分析结合支持向量机的风电齿轮箱故障诊断方法。首先,采用主成分分析法（PCA）对原始数据进行降维,做出第1,2主成分二维图及前3个主成分三维图,表明PCA对监测状态数据具有一定的分类效果。其次,提取累计贡献率80%以上的前5个主成分作为数据集。最后,采用支持向量机（SVM）比较4种不同核函数的诊断准确度,并加入噪声验证。分析结果表明：径向基核函数构建的支持向量机总体分类精度达到97%,准确率最高;在含噪的情况下,线性核函数与径向基核函数分类精度达到94%;与MLP神经网络进行对比发现,支持向量机更适应小样本分析且测试精度较高。实例分析表明,主成分分析结合支持向量机有较好的分类效果,适用于风电齿轮箱故障诊断的工程应用。     

基于改进麻雀搜索算法的光伏功率短期预测

为提高光伏输出功率预测精度、保证电网的优化调度和稳定运行，提出一种改进麻雀搜索算法（SSA）的光伏输出功率预测模型。首先，对实验平台收集到的历史数据进行分析，得到关键气候影响因素；然后，用经验模态分解和主成分分析法对数据进行维稳和降维处理；并建立改进麻雀搜索算法的BP神经网络预测模型；最后，进行实例验证。结果表明，该预测模型在敛散精度方面有所提升。     

基于投影寻踪主成分分析和耦合模型的风电功率预测

为提高搜索精度和解决样本数据高维性问题,以数值天气预报为基础,提出一种基于投影寻踪和改进状态转移算法优化的风电功率预测模型。该方法首先选取风电场周围多个位置多个高度的气象数值信息,采用投影寻踪主成分分析方法将高维的样本数据投影到低维空间,提取主成分,再建立投影寻踪耦合模型;同时通过加入正交变换的状态转移算法优化最佳投影方向、多项式系数和阈值项,确定网络结构以确保得到最佳模型。以某风电场为实例研究,表明基于投影寻踪和改进状态转移算法的方法可靠性高,能有效解决风电功率预测中存在的预测精度低、数据非线性和高维性等实际难题。     

基于PCA-BPNN的并网光伏电站发电量预测模型研究

针对目前光伏电站发电量预测模型中输入气象维数较多、预测精度低等问题,提出基于主成分分析(PCA)和BP神经网络(BPNN)相结合的光伏电站发电量预测模型。利用PCA对水平面太阳总辐射、日照时数、气温日较差等多个气象变量进行解耦降维处理,形成相互正交、相互独立的公因子变量。将这些公因子变量作为BPNN模型的输入变量,并进行训练拟合建模,从而实现对光伏电站发电量进行预测。文章利用我国华中地区某屋顶并网光伏电站的实测数据,对PCA-BPNN模型进行检验。通过研究结果可知,与常见的预测模型相比,PCA-BPNN模型大大降低了气象变量的输入维数,该模型预测结果的准确性较高。     

基于改进KPCA和GA-BP神经网络的电能质量稳态指标预测

为提高电能质量稳态指标预测精度,以气象因素、有功负荷及历史电能质量数据作为输入变量,提出一种基于改进核主成分分析(KPCA)和遗传算法(GA)优化BP神经网络的电能质量稳态指标预测方法,首先将改进K-means聚类算法与KPCA相结合,通过改进K-means算法将输入变量划分为不同的子类,降低了核矩阵维数;再利用KPCA提取每类输入变量的非线性主成分,简化网络结构;然后分别将每一类中提取的特征作为BP神经网络模型新的输入变量,并结合GA算法优化BP神经网络参数,建立每一类数据的预测模型。算例应用结果表明,该方法的预测精度明显优于传统BP神经网络预测方法和KPCA+BP神经网络预测方法。     

一种基于邻域保持的数值天气预报数据降维可信度评估准则

针对以风电、光伏发电为代表的新能源发电功率预测中数值天气预报（NWP）数据降维问题,应用不同特征选择和特征转换算法进行降维后,提出一种基于邻域保持的NWP降维可信度评估准则。该评估准则基于数据降维投影过程中样本点邻域变化,不考虑降维算法本身的降维原理及目标函数,可对不同降维算法在NWP数据降维中的可信度进行有效评估。研究结果可为其他研究提供选取NWP降维算法提供参考。     

非线性主成分分析和RBF神经网络的 电力系统负荷预测

电力系统负荷预测是电力系统规划与运行的重要内容,为提高负荷预测的精度,针对主成分分析法在涉及到多指标预测体系中降维作用不明显,且考虑不到指标间非线性关系的问题,采用非线性主成分分析法改进RBF神经网络输入量,该方法克服了数据之间相关性的约束,进一步降低了预测指标维数,兼顾了指标间非线性关系,保留了原始数据的足够信息,获得电力系统负荷预测的主成分,显著地减少了径向基函数神经网络的输入量,从而提高了电力系统负荷预测的精度。实例分析验证了该方法的有效性。     

城市燃气小时负荷预测模型研究

城市燃气小时负荷预测的研究对燃气调度系统的安全与稳定具有重要意义。为了提高城市燃气小时负荷预测精度,在分析讨论主成分分析特性和BP神经网络优缺点的基础上,建立了利用主成分分析法对BP神经网络进行优化的小时负荷预测模型。该模型综合了主成分分析的降维特性和BP神经网络具有强大的自学习和自适应能力等特点,首先通过主成分分析法对所有相关影响因子进行降维处理,再将处理后累计贡献率占比85%以上的几种主成分作为输入层神经元输入BP神经网络进行训练,最后运用该组合模型对某县的小时负荷进行预测。实例分析表明:与单一模型相比,提出的PCA-BPNN组合预测模型精度更高,是一种更为有效的城市燃气小时负荷预测方法。     

基于特征变权的超短期风电功率预测

针对当前风电功率预测过程中历史信息利用不充分及多维输入权重值固定忽略了不同时间维度的特征重要性的问题,提出一种基于特征变权的风电功率预测模型。该方法利用随机森林（RF）分析不同高度处的风速、风向、温度等气象特征对风电输出功率的影响程度,并利用累积贡献率完成气象特征的提取。对提取的特征及历史功率信息利用奇异谱分析（SSA）去噪,以去噪后的数据作为输入建立级联式FA-CNN-LSTM多变量预测模型对超短期风电功率进行预测。通过在CNN-LSTM网络中增加特征注意力机制（FA）自适应挖掘不同时刻的特征关系,动态调整不同时间维度各输入特征的权重,加强预测时刻关键特征的注意力,从而提升预测性能。基于某风电场实测数据的算例分析表明,所提方法可有效提高超短期风电功率预测精度。     

基于KMO-PCA-BP的燃料电池堆输出电压预测方法

质子交换膜燃料电池输出电压为燃料电池健康状态和故障诊断的重要指标,输出电压受单电池电压、工作温度、气体流量、物质流量等参数的影响难以准确预测.为此根据燃料电池实验平台采集的数据集,进行KMO(Kaiser Meyer Olkin)相关性分析,验证数据集适合主成分分析.采用主成分分析随原始数据进行降维处理,确定影响燃料电...     

基于风速波动特征提取的超短期风速预测

针对风电场风速预测准确度不高的问题,提出一种基于风速波动特征提取的超短期风速预测方法。首先建立风速-风速变化量联合概率密度模型,分析风速的不确定性特征;根据风速波动特征,应用集合经验模态分解（EEMD）和风速分量样本熵（SampEn）值,将风速分解重组为波动量和趋势量;应用人工鱼群算法（AFSA）优化小波神经网络（WNN）进行趋势量预测;应用改进非线性自回归（INARX）神经网络对风速波动量进行预测,进而得到预测风速。通过实际风电场风速仿真预测,并与多种预测方法对比,表明该预测方法预测结果误差较小,可准确地进行超短期风速预测。     

数据驱动的时间注意力卷积风电功率预测模型

由于风电受气象特征影响大,风能波动性和间歇性强,导致快速、精准的风电预测成为一个难题。对此,该文提出一种基于数据驱动的时间注意力卷积网络的风电功率预测方法。首先,将来自风力机和数据采集（SCADA）系统的数据进行清洗;然后采用可并行计算的时间卷积网络,并加入Attention机制突出关键特征的影响,使模型训练速度和预测精度得到有效提升。实验结果表明,该文所提方法与其他方法相比可更准确地减少数据噪声,同时有更高的预测精度和更快的训练速度。     

基于VMD-WPE和SSA-ELM的短期风电功率预测研究

针对风电功率序列非线性、非平稳性特点,提出一种变分模态分解（VMD）-加权排列熵（WPE）和麻雀算法（SSA）优化极限学习机（ELM）的混合风电功率预测模型。首先,采用VMD技术将原始序列分解为多个固有模态分量,再采用WPE技术将各分量重组成若干个复杂度差异较大的子序列。然后,利用启发式SSA算法对ELM的参数进行优化,建立风电功率预测优化模型。最后,采用西北某风电场实际数据对所提模型进行验证。结果表明,与其他模型相比,所提模型提高了预测性能。     

基于EVMD和布谷鸟算法的短期风功率区间预测

为提高短期风功率预测精度和预测的可控性,提出一种基于能量差优化变分模态分解和布谷鸟优化组合神经网络的短期风功率预测模型。采用能量差优化变分模态分解（EVMD）的模态数,将EVMD用于短期风功率分解,基于EVMD分解序列的不同模态特点,对非线性序列采用布谷鸟优化反向传播神经网络（CS-BPNN）,对平稳序列采用自回归滑动平均模型（ARMA）,并重构加权得到点预测值,并基于EVMD分解所丢失的序列信息构建核密度估计,在点预测模型的基础上,进行风功率的区间预测。将所提预测方法用于澳大利亚风电场的实际算例,实验结果表明,该方法可提高短期风功率预测的准确性。     

基于卷积和共享权系数长短时记忆网络时融合机制在风速预测上的应用研究

针对对于风能规划和应用都具有重大影响的风速存在强随机性问题,该文提出结合卷积神经网络（CNN）和共享权重长短期记忆网络（SWLSTM）的空时融合模型（CSWLSTM）,充分提取风速序列中蕴含的空域和时域信息,以提升预测精度。此外,为了获得可靠的风速概率预测结果,提出一种新的结合CNN、SWLSTM和高斯过程回归（GPR）的混合模型,称为 CSWLSTM-GPR。将CSWLSTM-GPR应用于中国内蒙古风速预测案例,从点预测精度、区间预测适用性和概率预测综合性能3个方面与相同结构的CNN和SWLSTM模型的风速预测方法进行比较。CSWLSTM-GPR的可靠性测试保证了预测结果的可靠性和说服力。实验结果表明,CSWLSTM-GPR在风速预测问题上能获得高精度的点预测、合适的预测区间和可靠的概率预测结果,也充分展现了该研究所提出CSWLSTM在风速预测方面具有较好的应用潜力。     

运用广义回归神经网络预测风电场功率

运用广义回归神经网络对风电场出力提前了24h预测。对引入数值气象预报信息与不引人数值气象预报信息两种情况的预测结果进行了比较分析。首先,对前15d的风功率数据进行训练,通过交叉验证,建立模型,预测了未来一天的风电场出力。然后加入历史风速数据,对历史风速和风功率进行训练,利用数值气象预报信息,预测未来1d的风功率。通过算例表明,使用广义回归神经网络模型预测未来1d的风电场出力,预测结果能够跟踪实际风功率,同时加入数值气象预报信息的预测结果较不加入数值气象预报信息的神经网络预测,精度有所提高。     

基于Attention-GRU风速修正和Stacking的短期风电功率预测

针对使用数值天气预报（NWP）数据进行风电功率预测时,NWP风速与实际风速存在偏差导致预测精度欠佳,提出一种基于注意力机制（Attenion）门控逻辑单元（GRU）数值天气预报风速修正和Stacking多算法融合的短期风电功率预测模型。首先,分析NWP预报风速和实际风速的皮尔逊相关系数,建立Attention-GRU风速修正模型,提高预报风速精度。其次,考虑风向、温度、湿度、气压、空气密度等气象因素,基于Stacking框架,提出融合XGBoost、LSTM、SVR、LASSO的多算法风电功率预测模型,同时采用网格搜索与交叉验证优化模型参数。最后,选取西北和东北两个典型风电场数据进行验证,算例结果表明,所提出模型能改善NWP风速精度并提升风电功率预测效果。     

大型风电场超短期风电功率预测

针对大规模风电场风电功率的非线性特性,采用最小二乘支持向量机（LS—SVM）的预测模型。由于LS—SVM的参数选择直接影响着模型的预测精度,于是采用一种基于量子粒子群优化方法来选择模型的超参数。为了弥补模型损失的鲁棒性,通过给每个样本误差不同的权系数,建立了具有良好泛化性能的WLS—SVM回归模型,从而进一步提高了模型预测的精度。本文提出一种基于量子粒子群优化（0uantum—behaved Particle Swarm Optimization,QPSO）参数选择的加权最小二乘支持向量机（Weighted Least Squares Support Vector Machine,WLS—SVM）的超短期风电功率预测模型。应用上述方法对内蒙古地区大型风电场进行了预测,结果证明了该方法的有效性。