大连交通大学学报2024,Vol.45Issue(2) :101-108.DOI:10.13291/j.cnki.djdxac.2024.02.015

CEEMDAN-WPE-CLSA超短期风电功率预测方法研究

Ultra-Short-Term Wind Power Prediction Based on CEEMDAN-WPE-CLSA Model

李杰 孟凡熙 牛明博 张懿璞
大连交通大学学报2024,Vol.45Issue(2) :101-108.DOI:10.13291/j.cnki.djdxac.2024.02.015

CEEMDAN-WPE-CLSA超短期风电功率预测方法研究

Ultra-Short-Term Wind Power Prediction Based on CEEMDAN-WPE-CLSA Model

李杰 1孟凡熙 2牛明博 1张懿璞1
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作者信息

  • 1. 长安大学 能源与电气工程学院,陕西 西安 710064
  • 2. 长安大学 能源与电气工程学院,陕西 西安 710064;长安大学 电子与控制工程学院,陕西 西安 710064
  • 折叠

摘要

提出了一种结合自适应噪声完全集合经验模态分解、加权排列熵、卷积神经网络、长短期记忆网络和自注意力机制的超短期风电功率预测方法.首先,利用自适应噪声完全集合经验模态分解将原始风电功率时间序列自适应分解为一系列的模态分量,降低原始序列的非线性和波动性;其次,根据加权排列熵计算各模态分量间的相似性并对相似的分量进行重组,以修正自适应噪声完全集合经验模态分解的过度分解问题,使得修正后的模态分量更具规律性;最后,将重组后的分量输入卷积长短期记忆网络进行时序建模,并利用自注意力机制对卷积长短期记忆网络的神经元权重进行重新分配,提高了卷积长短期记忆网络对输入特征不确定性的适应能力.在此基础上,明确了自注意力机制和自适应噪声完全集合经验模态分解、加权排列熵在风电功率预测中的作用机制,以及风电功率信号包含的重要物理信息,证明了自适应噪声完全集合经验模态分解、加权排列熵以及自注意力机制在风电功率信号模态分解和长短期记忆网络隐层输出权重分配中的有效性.

Abstract

An ultra-short-term wind power prediction method based on CEEMDAN, WPE, CNN, LSTM and SAM is proposed. Firstly, the original wind power time series is decomposed by the CEEMDAN to reduce the nonlinearity and volatility of the original series. Secondly, the similarity between components is calculated by WPE method, and the similar components are recombined to correct the over decomposition problem of CEEM-DAN and make the modified modal components more regular. Finally, the recombined components are input into the CNN-LSTM network for time series modeling, and the neural weights of this network are redistributed by SAM, which improves the adaptability of the network to the uncertainty of input characteristics. On this ba-sis, the mechanism of SAM, CEEMDAN and WPE in wind power prediction and the crucial physical informa-tion contained in wind power signals are clarified, which proves the effectiveness of them in wind power signal modal decomposition and the hidden layer output weight allocation of LSTM.

关键词

超短期风电功率预测/自适应噪声完全集合经验模态分解/加权排列熵/卷积长短期记忆网络/自注意力机制

Key words

ultra-short-term wind power prediction/complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise/weighted permutation entropy/convolutional long-short-term memory network/self-attention mechanism

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基金项目

国家重点研发计划(2021YFB2601300)

陕西省重点研发计划(2022GY-178)

出版年

2024
大连交通大学学报
大连交通大学

大连交通大学学报

CSTPCD
影响因子:0.258
ISSN:1673-9590
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