【风电预测】基于鹈鹕算法优化卷积神经网络结合注意力机制的长短记忆网络POA-CNN-LSTM-Attention实现风电功率多输入单输出回归预测附matlab代码

本文提出了一种结合卷积神经网络、长短记忆网络和注意力机制的风电功率预测模型,利用鹈鹕算法优化超参数,实现在风电场数据上的高精度预测。模型在实际应用中表现出优越的预测性能和鲁棒性,为风电场运营和电网调度提供有力支持。

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🔥 内容介绍

风电功率预测是风电场安全稳定运行和电网调度的重要基础。本文提出了一种基于鹈鹕算法优化卷积神经网络结合注意力机制的长短记忆网络(POA-CNN-LSTM-Attention)的风电功率多输入单输出回归预测模型。该模型利用卷积神经网络提取风电功率时序数据的局部特征,长短记忆网络捕捉序列数据的长期依赖关系,注意力机制增强模型对重要特征的关注。鹈鹕算法优化模型超参数,提高预测精度。

模型结构

POA-CNN-LSTM-Attention模型由以下部分组成:

  • **卷积神经网络(CNN):**提取风电功率时序数据的局部特征。

  • **长短记忆网络(LSTM):**捕捉序列数据的长期依赖关系。

  • **注意力机制:**增强模型对重要特征的关注。

  • **鹈鹕算法优化:**优化模型超参数,包括学习率、层数和节点数。

实验结果

本文在真实风电场数据集上对POA-CNN-LSTM-Attention模型进行评估。实验结果表明,该模型在预测精度、鲁棒性和泛化能力方面均优于其他对比模型。

结论

POA-CNN-LSTM-Attention模型是一种有效的风电功率多输入单输出回归预测模型。该模型利用卷积神经网络、长短记忆网络和注意力机制的优势,提高了预测精度。鹈鹕算法优化模型超参数,进一步提升了模型性能。该模型可为风电场优化运行和电网调度提供可靠的预测结果。在实际风电场数据集上进行实验,POA-CNN-LSTM-Attention 方法与其他预测方法进行比较。结果表明,POA-CNN-LSTM-Attention 方法具有更高的预测精度和鲁棒性。

结论

本文提出的 POA-CNN-LSTM-Attention 方法将鹈鹕算法优化与 CNN-LSTM-Attention 模型相结合,有效提高了风电功率预测精度。该方法为风电场运营和电网调度提供了可靠的预测依据。

📣 部分代码

                   'gui_OutputFcn',  @main_OutputFcn, ...                   'gui_LayoutFcn',  [], ...                   'gui_Callback',   []);if nargin && ischar(varargin{1})   gui_State.gui_Callback = str2func(varargin{1});endif nargout    [varargout{1:nargout}] = gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});else    gui_mainfcn(gui_State, varargin{:});endendfunction main_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)handles.output = hObject;% Update handles structureguidata(hObject, handles);end% --- Outputs from this function are returned to the command line.function varargout = main_OutputFcn(hObject, eventdata, handles)% Get default command line output from handles structurevarargout{1} = handles.output;end% --- Executes during object creation, after setting all properties.function edit1_CreateFcn(hObject, eventdata, handles)if ispc && isequal(get(hObject,'BackgroundColor'), get(0,'defaultUicontrolBackgroundColor'))    set(hObject,'BackgroundColor','white');endend

⛳️ 运行结果

平均绝对误差mae为:              0.0059657

均方误差mse为:                    7.2141e-05

均方误差根rmse为:                0.0084936

平均绝对百分比误差mape为:   1.6482 %

拟合优度/关联系数R为:           0.91847

平均绝对误差mae为:              0.0025523

均方误差mse为:                    1.4406e-05

均方误差根rmse为:                0.0037955

平均绝对百分比误差mape为:   0.70295 %

拟合优度/关联系数R为:           0.98474

🔗 参考文献

[1] 王旭,廖涛,张顺香.基于CNN-LSTM网络的在线多任务销售预测模型[J].阜阳师范学院学报(自然科学版), 2021(002):038.

[2] 赵建利,白格平,李英俊,等.基于CNN-LSTM的短期风电功率预测[J].自动化仪表, 2020, 41(5):5.DOI:CNKI:SUN:ZDYB.0.2020-05-009.

[3] 方巍,庞林,易伟楠,等.一种利用注意力机制改进的卷积长短期记忆网络时空序列预测方法:CN202011464171.1[P].CN112418409B[2024-04-02].

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1 各类智能优化算法改进及应用
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2 机器学习和深度学习方面

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
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
2.图像处理方面
图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知
3 路径规划方面
旅行商问题(TSP)、车辆路径问题(VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等)、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划(EVRP)、 双层车辆路径规划(2E-VRP)、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻
4 无人机应用方面
无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划
5 无线传感器定位及布局方面
传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化
6 信号处理方面
信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化
7 电力系统方面
微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置、有序充电
8 元胞自动机方面
交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀
9 雷达方面
卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合

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