2025 提高电力交易价格预测的疾风大模型方法综述

1  背景与挑战

电力现货与前期市场价格高频波动、强季节性、非平稳性并存,传统 ARIMA/GARCH 或单一 LSTM 在 极端峰谷价差、政策突发、可再生比例攀升 情形下容易失效。随着算力下沉和 AI 在能源领域的渗透,大规模时序基础模型(Time‑Series Foundation Models, TSFM)与大语言模型(LLM)驱动的混合框架正成为提升预测精度的新范式。Transformer‑EPF 纯注意力模型在多国日‑前竞价数据上已显著优于基线方法arXiv;而最新基准表明 Chronos‑Bolt、Time‑MoE 等预训练模型与传统最优的双季节 MSTL 不相上下,显示该方向已接近产业可用水平arXiv


2  大模型家族与核心优势

模型类别 代表模型 适用场景 关键优势
纯 Transformer Transformer‑EPF、PatchTST、Informer 日‑前/实时波动预测 长序列全局依赖
### 电力时空预测模型的实现方法与相关研究 电力时空预测模型是一种结合时间序列和空间分布特征的预测方法,广泛应用于新能源发电、电网调度和负荷预测等领域。以下是关于电力时空预测模型的相关实现方法、代码示例及研究内容。 #### 方法概述 基于深度学习的时间序列预测方法电力时空预测中表现出显著优势[^1]。例如,LSTM(长短期记忆网络)和Transformer大模型能够捕捉复杂的时序依赖关系,同时结合卷积神经网络(CNN)可以提取空间特征。此外,混合模型如CNN-RNN结合了两种模型的优点,适用于处理具有时间依赖性的多变量数据[^4]。 #### 数据预处理 在构建电力时空预测模型之前,通常需要对原始数据进行预处理。包括但不限于: - 缺失值填充:使用插值法或均值填充。 - 特征工程:提取时间特征(如小时、日期、季节)和空间特征(如地理位置、气象条件)。 - 数据归一化:将输入数据缩放到[0,1]区间以提高模型训练效率。 #### 模型架构 以下是一些常见的电力时空预测模型架构及其特点: 1. **单变量时间序列模型** 单变量模型仅依赖于单一时间序列数据源,例如ARIMA、指数平滑模型等[^2]。这些方法适合简单场景,但对于复杂电力系统可能表现不足。 2. **深度学习模型** - **LSTM/GRU**:擅长捕捉长期依赖关系,适用于短期和超短期预测[^3]。 - **Transformer**:通过自注意力机制捕获全局依赖性,适合中长期预测- **CNN-RNN混合模型**:结合CNN的空间特征提取能力和RNN的时间序列建模能力,适用于多变量时间序列预测[^4]。 3. **优化算法增强模型** 结合粒子群优化(PSO)、遗传算法(GA)等优化算法,可以进一步提升模型性能。例如,在MATLAB中实现的PSO-CNN-BiGRU模型展示了良好的多变量时间序列预测效果[^5]。 #### 示例代码 以下是一个基于Python的CNN-LSTM混合模型代码示例,用于电力时空预测: ```python import numpy as np from tensorflow.keras.models import Sequential from tensorflow.keras.layers import Conv1D, LSTM, Dense, Flatten # 构建CNN-LSTM混合模型 def build_cnn_lstm_model(input_shape): model = Sequential() model.add(Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu', input_shape=input_shape)) model.add(Flatten()) model.add(LSTM(50, activation='relu')) model.add(Dense(1)) model.compile(optimizer='adam', loss='mse') return model # 假设输入数据形状为 (samples, timesteps, features) input_shape = (10, 1) # 示例:10个时间步,1个特征 model = build_cnn_lstm_model(input_shape) model.summary() ``` #### 相关研究 近年来,基于大模型电力时空预测研究取得了显著进展。例如,疾风大模型被成功应用于新能源功率预测任务中,展示了其在时序预测领域的潜力[^1]。同时,气象大模型在光伏功率预测中的应用也为电力系统提供了新的解决方案。
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