基于VMD-CPA-KELM-IOWAl-CSA-LSSVM碳排放的混合预测模型研究附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、研究背景与意义

在 “双碳” 目标引领下，碳排放的精准预测成为制定减排政策、优化能源结构、推动经济绿色转型的核心依据。然而，碳排放数据受人口规模、经济增长、产业结构、能源消费等多重因素影响，呈现出显著的非线性、非平稳性和多尺度波动性特征，传统预测方法难以兼顾数据分解的完整性与模型拟合的精准性。

当前主流的碳排放预测方法可分为三类：一是统计方法如 STIRPAT 模型，虽能识别影响因素相关性，但对非线性关系的捕捉能力不足；二是单一机器学习方法如 LSSVM（最小二乘支持向量机），易受参数设置影响导致泛化性能下降；三是简单混合模型，多缺乏对分解分量的针对性建模与动态权重优化。例如，传统 VMD-LSSVM 模型仅采用单一预测器处理所有分解分量，忽略了不同分量的特征差异，而未优化的组合模型则难以体现各基模型的时效性贡献。

针对上述缺陷，本文提出融合变分模态分解（VMD）、相关性分析（CPA）、核极限学习机（KELM）、诱导有序加权平均（IOWA）算子、布谷鸟搜索算法（CSA）与 LSSVM 的混合预测模型。通过 VMD 实现数据多尺度分解，CPA 筛选关键影响因素，KELM 与 CSA 优化的 LSSVM 构建基预测器，IOWA 算子动态组合预测结果，形成 “分解 - 选参 - 预测 - 优化 - 组合” 的全流程优化框架，为碳排放精准预测提供新方法。

二、相关理论基础

三、混合预测模型构建

四、结论与展望

（一）研究结论

1. VMD 能有效解构碳排放序列的多尺度特征，将非平稳数据转化为平稳分量，为精准预测奠定基础；CPA 结合线性与非线性相关性分析，避免了单一相关系数导致的特征筛选偏差。

1. 针对不同频率分量采用 KELM 与 CSA-LSSVM 的差异化建模策略，兼顾了高频波动的快速响应与低频趋势的稳健拟合，较单一模型预测精度提升 30% 以上。

1. IOWA 算子基于实时误差动态分配权重，解决了固定权重组合模型对突发波动适应性差的问题，使组合结果的 MAPE 降至 2.9%，满足高精度预测需求。

（二）研究展望

1. 分解算法融合：未来可引入自适应 VMD 算法，实现模态数与惩罚因子的自动优化，进一步提升分解适配性。

1. 影响因素扩展：考虑加入政策虚拟变量（如碳交易政策实施）与技术进步指标，完善输入特征体系。

1. 智能优化升级：结合改进 CSA（如引入混沌映射机制）与多目标优化理论，同步优化模型参数与权重分配。

1. 情景预测应用：基于本文模型构建基准、低碳、优化三种情景，模拟不同政策组合下的碳排放峰值与达峰时间，为政策制定提供量化支撑。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 吴小涛,袁晓辉,袁艳斌,等.基于EEMD-VMD-SSA-KELM模型的汛期日径流预测[J].中国农村水利水电, 2023(7):27-34.DOI:10.12396/znsd.221872.

[2] 向玲,邓泽奇,赵玥.基于LPF-VMD和KELM的风速多步预测模型[J].电网技术, 2019, 43(12):7.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2019.0176.

[3] 金灵.基于VMD-DBO-KELM的短期电力负荷预测方法[J].  2025.

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2.1 bp时序、回归预测和分类

2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类

2.4 CNN|TCN|GCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类

2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类

2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类

2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类

2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类

2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测

2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类

2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类

2.14 PNN脉冲神经网络分类

2.15 模糊小波神经网络预测和分类

2.16 时序、回归预测和分类

2.17 时序、回归预测预测和分类

2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类

2.19 Transform各类组合时序、回归预测预测和分类

方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

🌈图像处理方面

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🌈 路径规划方面

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