基于LSTM和多任务学习的综合能源系统多元负荷预测

随着综合能源利用技术的不断发展与用户用能需求的多元化,现有单一负荷预测方法难以反映多元负荷间的耦合特性,精确的多元负荷预测将成为综合能源系统优化调度和经济运行的首要前提.基于此,提出一种以长短时记忆神经网络作为共享层的多任务学习负荷预测方法,经由共享层模拟多元负荷间的耦合特性,进而达到提升预测精度的目的.首先,以"硬共...     

基于多任务学习和单任务学习组合模型的综合能源系统多元负荷预测

针对气象因素对多元负荷变化的灵敏度差异及多元负荷间耦合强度的差异导致多任务学习(multi-tasklearning,MTL)预测模型精度受限的问题,该文提出一种MTL和单任务学习(single-tasklearning,STL)组合的多元负荷预测方法。首先使用基于长短期记忆(long and short-term memory,LSTM)网络的MTL模型提取多元负荷间的耦合信息进行初步预测;然后采用基于前置双重注意力长短期记忆(dual attention before LSTM,DABLSTM)网络的STL模型减少输入噪声进行二次预测;同时将初步的预测值输入STL模型,使得STL模型可以考虑未来的时序信息;最后,通过全连接层对两个模型的预测结果进行融合得到最终的预测结果。实验结果表明,所提组合模型相比单一的MTL和STL模型具有更高的预测精度。     

基于MMoE多任务学习和长短时记忆网络的综合能源系统负荷预测

精确的多元负荷预测是实现综合能源系统优化调度与经济运行的关键技术。在考虑多元负荷相关性的基础上,提出一种基于MMoE多任务学习和长短时记忆网络(LSTM)的多元负荷预测方法。利用皮尔逊相关系数分析冷热电负荷及气象因素存在的强相关性和弱相关性;构建MMoE多任务学习模型,利用专家子网和门控单元学习多元负荷间耦合特性的差异;使用LSTM构建子任务模型,对多元负荷进行预测。利用公开数据集进行性能验证,结果表明所提基于MMoE多任务学习和LSTM的模型能够有效提升多元负荷预测精度。     

基于GRU-TGTransformer的综合能源系统多元负荷短期预测

综合能源系统的多元负荷短期预测,对系统的优化调度和经济运行至关重要。多元负荷之间耦合关系紧密,Transformer作为一种完全建立在自注意力机制上的模型,能很好地分析多元负荷之间的内在联系。传统Transformer模型针对自然语言类问题而设计,难以直接应用于多元负荷预测。为此,提出一种GRU-TGTransformer(GRU-Talkinghead-Gated residuals-Transformer)模型。该模型采用门控循环单元代替原有的词嵌入及位置编码环节,对输入数据进行特征融合,取得具备相对位置信息的高维特征数据。通过在多头自注意力环节引入交流机制,提高多头自注意力的表达效果。为进一步强化网络结构,在残差连接中引入门控单元,提高模型在时序预测问题上的稳定性。以美国亚利桑那州立大学坦佩校区的综合能源系统为算例,通过对所提出模型与传统模型之间进行对比分析,证明所提出的模型具有更高的预测精度。     

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,...     

基于MTL-GRU-Attention的综合能源系统多元负荷预测

针对综合能源系统多元负荷预测问题,提出一种基于多任务学习、门控循环单元和注意力机制的多元负荷预测方法。首先,运用门控循环单元建立多任务学习的共享层,充分挖掘冷、热、电负荷之间的耦合特征;然后,利用贝叶斯优化算法实现门控循环单元最优超参数的自适应选择;最后,使用注意力机制实现子任务对共享层中重要特征的差异化提取,以增强关键信息的影响。以亚利桑那州立大学坦佩校区的实测负荷数据作为算例,结果表明所提模型具有更高的预测精度。     

基于多头概率稀疏自注意力模型的综合能源系统多元负荷短期预测

精准的多元负荷短期预测是综合能源系统调度和运行的基础。综合能源系统中的多种负荷之间存在较强的耦合作用,目前已有的单一负荷预测难以挖掘不同负荷之间复杂的内在联系。对此,提出一种基于多头概率稀疏自注意力模型的多元负荷短期预测方法。首先,采用皮尔逊相关系数分析多元负荷之间的相关性,并提取多元负荷之间的耦合特征;然后,使用改进位置编码的多头概率稀疏自注意力机制学习长序列输入的依赖关系,并且采用多元预测任务的参数软共享机制,通过不同子任务对共享特征的差异化选择,实现多元负荷的联合预测;最后,在亚利桑那州立大学Tempe校区的多元负荷数据集上对所提模型的性能进行验证,结果表明所提预测方法相较于其他预测模型能够有效提高预测精度。     

基于MMoE-TCN的综合能源系统短期多元负荷预测

准确的短期多元负荷预测是确保综合能源系统可靠经济运行的必要前提。针对现有模型预测精确度不高的问题,本文提出一种基于改进最大信息系数相关性分析和MMoE-TCN多任务学习的负荷预测方法。首先,采用改进的最大信息系数相关性分析方法筛选目标预测负荷的特征序列集。然后,建立基于参数软共享机制的MMoE多任务学习模型,通过专家子网和门控单元合理分配子任务的共享特征信息,挖掘多元负荷间的耦合特性,进而使用时间卷积神经网络构建子任务模型,用于负荷预测。最后,使用IES公开数据集进行算例分析,其误差均低于MTL-TCN、MTL-LSTM和LSTM模型,验证了本文所提方法有较高的预测准确度。     

基于XGBoost-MTL的综合能源系统多元负荷预测

精确的多元负荷预测是综合能源系统(integrated energy system,IES)优化调度和稳定运行的前提。针对IES中多元负荷之间耦合关系复杂以及影响负荷预测的因素众多等问题,文中提出一种基于极限梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)与多任务学习(multi task learning,MTL)的多元负荷预测方法。首先通过XGBoost重要度排序得到各影响因素对于多元负荷的贡献度,依据贡献度来选取影响负荷预测的关键性因素作为预测模型的输入,保证了输入特征对于多元负荷预测有效的修正作用;其次以门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)作为共享层来搭建MTL预测模型,各子任务通过共享信息来有效利用各负荷之间复杂的耦合关系;最后以上海某综合能源站的负荷数据为例对文中所提模型的有效性进行验证。结果表明:该模型能够适应实际综合能源系统中各类负荷的变化,有效提高预测精度并减少训练时间。     

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。     

基于耦合特征与多任务学习的综合能源系统短期负荷预测

在区域型综合能源系统（IES）内各负荷间耦合程度逐渐增强和对更准确、可靠的用能预测需求日益提高的背景下,提出一种基于耦合特征构造及多任务学习的IES冷热电负荷短期预测方法。首先,从特征工程的角度利用耦合特征挖掘算法构造IES冷热电负荷耦合特征变量,提取不同能源负荷需求间的耦合特征,进而将负荷历史数据、耦合特征变量及气温等外生变量作为模型输入,利用多任务学习的共享机制建立IES的负荷预测模型,使得各能源预测子任务间的高维特征及模型参数能够通过基于长短期记忆神经网络搭建的共享学习层相互借鉴,以实现对负荷间耦合特征的充分挖掘和利用。以美国亚利桑那州立大学坦佩校区IES为例,通过预测结果精度对比和深度学习模型可解释性研究,证明所提出的预测方法可以有效提高区域型IES冷热电短期负荷预测的精度。     

基于Luong Attention机制和特征优选策略的超短期负荷预测方法

现有超短期负荷预测研究较少考虑到多变量时序数据的特征选择,以及不同输入序列步长对负荷预测的影响程度.针对以上两点,首先通过基于轻量型梯度提升机的嵌入式特征选择算法筛选出影响负荷预测的关键特征,组成优选特征集合.然后,提出一种基于Luong注意力机制的序列到序列门控循环神经网络超短期负荷预测模型,序列到序列门控循环神经网...     

区域综合能源系统中考虑季节负荷特性的多能流耦合运行研究

为了深入研究区域综合能源系统中电、热以及天然气三种能量流的耦合情况,本文基于能源集线器理论,提出一种适用于冬夏两季不同负荷类型的通用能源集线器模型,建立了该模型下的耦合矩阵及运行模式,结合与之相连的天然气管网与配电网稳态计算,得到能源集线器的能量分配计划。以MATLAB及其simulink为平台实现对该系统的仿真计算,计算结果表明,所提出的模型及计算方法可用于分析能源集线器中不同能流的耦合程度,算法能够合理的反映区域综合能源系统的稳态特性。通过运行模式的对比与检验,进一步证明了考虑负荷特性的冬夏运行方式的合理性。     

多级负荷聚类和解耦机制的配电网短期负荷预测方法

为解决配电网供电分区负荷特性因用电结构与用户用电习惯差异呈现多样性,导致泛化的预测模型难以提供满意计算精度,以及新投运配变由于缺乏历史数据积累,无法为机器学习提供大量训练样本的问题,提出了一种多级负荷聚类和解耦机制的短期负荷预测方法.首先,进行基于变电站用电量以及台区用户用电特性差异的多级负荷特性聚类.随后,对不同聚类配变构建基于脉冲神经网络的短期负荷预测模型,并采用负荷标幺曲线和基准值分开预测的解耦机制应对新投运配变的小样本问题.最后,综合分类预测结果得到日负荷预测曲线.实例证明该方法能实现负荷预测的精细化,并减小新投运配变的预测误差影响,改善了综合预测结果.     

基于RAN网及小波神经网电力系统短期负荷预测

介绍电力系统负荷预测研究现状,将小波分析与神经网络相结合,构造了一种适用于非线性系统建模预测的小波神经网络。讨论运用小波神经网进行电力系统短期负荷预测的算法及在预测过程中对电网负荷数据进行预处理的方法。首次提出了RAN网新型网络结构并探讨了在电力系统短期负荷预测中的应用。分别应用2种方法对东北电网进行了72h短期负荷预测仿真。仿真结果表明,用小波神经网和RAN网进行建模预测比BP网训练步数大大减少,缩短了网络训练时间,提高了预测精度。     

基于GRA-LSTM神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型

冷、热、电负荷预测是发挥区域综合能源系统优势的关键技术。由此构建了基于灰色关联度分析(grey relation analysis,GRA)和长短期记忆(long short term memory,LSTM)神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型,该模型利用LSTM神经网络在处理时间序列中间隔或延迟较长的样本和非线性数据方面的优势,采用GRA法定量分析多元负荷之间以及和各气象影响因素之间的耦合性。针对北方地区气候特点,利用DeST软件建立某写字楼建筑模型,运用动态模拟和统计方法模拟出写字楼全年逐时冷、热、电负荷。算例分析结果表明,基于GRA-LSTM神经网络的区域综合能源系统多元负荷短期预测模型具有较好的预测精度和应用价值。     

基于小波包分解与循环神经网络的综合能源系统短期负荷预测

文章提出了基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)与循环神经网络的电冷热综合能源短期负荷预测方法。利用能够突出负荷细节特征的小波包对电冷热负荷进行频段分解,分析每一频段中电冷热负荷的互相关性。为体现每一频段中电冷热负荷的互相关性对预测结果的影响,将频段中互相关性较强的负荷类型放入同一处理负荷自相关性的循环神经网络模型中进行预测;频段中互相关性较弱的负荷类型则单独进行预测。与直接将电冷热负荷放入同一个循环神经网络进行预测相比,以及与将电冷热负荷通过同一个反向传播神经网络进行预测相比,所提方法考虑了综合能源在不同频段内电冷热负荷的互相关性和电冷热负荷本身的自相关性,能够有效降低负荷预测的平均绝对百分比误差。     

基于Bagging的双向GRU集成神经网络短期负荷预测

为了提高电力系统短期负荷的预测精度,提出了一种基于Bagging算法的双向加权门控循环单元GRU(gated recurrent unit)集成神经网络短期负荷预测模型.对双向门控循环单元BiGRU(bidirectional gated recur?rent unit)神经网络两个方向的隐含层状态进行加权求和处理,使得对负荷点的预测可以同时考虑过去和未来的信息.通过Bagging算法对双向加权GRU神经网络进行集成处理来提高模型的泛化能力.按照某地区真实负荷数据,并与反向传播BP(back propagation)神经网络、长短期记忆LSTM(long short-term memory)神经网络、单向GRU神经网络和双向GRU神经网络进行对比可以得出,所提模型有更好的预测效果.     

基于模糊逻辑与神经网络的短期负荷预测

针对电力系统受多种因素影响的特点,应用模糊逻辑理论和人工神经网络两种方法,发挥各自优势,设计出一个有效的电力系统短期负荷预测系统。该系统着重考虑温度、日期类型以及特殊日期等因素对负荷的影响,实际测试证明可以提高系统的预测精度,适合在电力系统短期负荷预测中应用。     

基于神经网络与混沌理论的电力系统短期负荷预测

短期负荷预测是电力调度部门的重要工作之一.负荷预测的精度直接影响到电网的安全、经济和稳定运行.本文针对目前负荷预测中单一预测理论精度较低的问题提出采用BP神经网络与混沌理论相结合的算法.以变步长和附加动量法进行改进,同时以混沌时间序列来确定网络结构,从而克服了算法对大量训练样本的依赖.提高预测精度和速度.对成阳区域电网负荷的实际预测结果表明了该方法的有效性.