太阳能学报2024,Vol.45Issue(10) :497-505.DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0914

基于CBAM-DSC-UNet模型的时空风速预测算法

SPATIO-TEMPORAL WIND SPEED PREDICTION ALGORITHM BASED ON CBAM-DSC-UNet MODEL

赵陆阳 刘长良 刘卫亮 李洋 王昕 康佳垚
太阳能学报2024,Vol.45Issue(10) :497-505.DOI:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2023-0914

基于CBAM-DSC-UNet模型的时空风速预测算法

SPATIO-TEMPORAL WIND SPEED PREDICTION ALGORITHM BASED ON CBAM-DSC-UNet MODEL

赵陆阳 1刘长良 2刘卫亮 2李洋 1王昕 3康佳垚3
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作者信息

  • 1. 华北电力大学控制与计算机工程学院,北京 102206
  • 2. 华北电力大学控制与计算机工程学院,北京 102206;保定市综合能源系统状态检测与优化调控重点实验室,保定 071000
  • 3. 国家能源集团新能源技术研究院有限公司,北京 102209
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摘要

针对时空风速预测任务通常使用的卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)联合建模方法中空间信息损失的问题,提出一种基于CBAM-DSC-UNet模型的时空风速预测算法,用于提升空间信息利用率与模型预测精度.该算法将时空风速预测问题视为视频预测问题,在提取时空相关性的同时保持空间信息,进而直接输出未来多步的空间风速矩阵.以美国怀俄明州某风电场实际数据为算例进行实验,结果表明,相比其他对比算法,基于CBAM-DSC-UNet模型的时空风速预测算法的平均绝对误差下降8.4%~15.9%,精度有较大提升.

Abstract

In response to the problem of spatial information loss in the joint modeling methods of convolutional neural networks(CNN)and recurrent neural networks(RNN)commonly used for spatial-temporal wind speed prediction tasks,we propose a spatial-temporal wind speed prediction algorithm based on the CBAM-DSC-UNet model.This algorithm aims to enhance the utilization of spatial information and improve the accuracy of model predictions.We treat the spatial-temporal wind speed prediction problem as a video prediction problem in order to preserve spatial information while extracting spatial-temporal correlations,thereby directly outputting the spatial wind speed matrix for multiple future steps.We conducted a calculating using actual data from a wind farm in Wyoming,USA as a case study.The results show that to other algorithms,the average absolute error of the spatial-temporal wind speed prediction algorithm based on the CBAM-DSC-UNet model reduces by 8.4%to 15.9%,demonstrating a significant improvement in prediction accuracy.

关键词

风力预测/卷积神经网络/时空数据/UNet/多风电机组

Key words

wind forecasting/convolutional neural networks/spatial-temporal data/UNet/multi-wind turbine units

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基金项目

国家自然科学基金(62203172)

中央高校基本科研业务费(2023JG005)

中央高校基本科研业务费(2020JG006)

中央高校基本科研业务费(2020MS117)

出版年

2024
太阳能学报
中国可再生能源学会

太阳能学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.392
ISSN:0254-0096
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