【负荷预测】基于GRU的负荷预测研究(Python代码实现)
负荷预测是电力系统中一个重要的研究领域,尤其是在可再生能源和智能电网的背景下。基于门控循环单元(GRU)的负荷预测方法因其在时间序列数据处理中的优势而受到广泛关注。以下是基于GRU的负荷预测研究的几个关键点:1. **GRU简介**:- GRU是一种递归神经网络(RNN)的变体,具有门控机制,能够有效捕捉时间序列数据中的长期依赖关系。- 相比于传统的RNN,GRU在训练时更容易收敛,且计算效率更高
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💥1 概述
负荷预测是电力系统中一个重要的研究领域,尤其是在可再生能源和智能电网的背景下。基于门控循环单元(GRU)的负荷预测方法因其在时间序列数据处理中的优势而受到广泛关注。以下是基于GRU的负荷预测研究的几个关键点:
1. **GRU简介**:
- GRU是一种递归神经网络(RNN)的变体,具有门控机制,能够有效捕捉时间序列数据中的长期依赖关系。
- 相比于传统的RNN,GRU在训练时更容易收敛,且计算效率更高。
2. **数据准备**:
- 收集历史负荷数据,通常包括电力负荷、气象数据(如温度、湿度)等。
- 数据预处理,包括缺失值处理、归一化等,以提高模型的预测性能。
3. **模型构建**:
- 使用GRU构建负荷预测模型,通常包括输入层、GRU层和输出层。
- 可以通过调整GRU单元的数量、层数和激活函数等超参数来优化模型。
4. **训练与验证**:
- 将数据集分为训练集和测试集,使用训练集进行模型训练,测试集用于验证模型的预测能力。
- 采用交叉验证等方法评估模型的泛化能力。
5. **结果分析**:
- 通过均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)等指标评估模型的预测性能。
- 可视化预测结果与实际负荷数据的对比,分析模型的优缺点。
6. **应用前景**:
- 基于GRU的负荷预测模型可广泛应用于电力调度、需求响应、可再生能源管理等领域。
- 随着数据量的增加和计算能力的提升,GRU模型的预测精度有望进一步提高。
📚2 运行结果
部分代码:
# 初始化存储各个评估指标的字典。 table = PrettyTable(['测试集指标','MSE', 'RMSE', 'MAE', 'MAPE','R2']) for i in range(n_out): # 遍历每一个预测步长。每一列代表一步预测,现在是在求每步预测的指标 actual = [float(row[i]) for row in Ytest] #一列列提取 # 从测试集中提取实际值。 predicted = [float(row[i]) for row in predicted_data] # 从预测结果中提取预测值。 mse = mean_squared_error(actual, predicted) # 计算均方误差(MSE)。 mse_dic.append(mse) rmse = sqrt(mean_squared_error(actual, predicted)) # 计算均方根误差(RMSE)。 rmse_dic.append(rmse) mae = mean_absolute_error(actual, predicted) # 计算平均绝对误差(MAE)。 mae_dic.append(mae) MApe = mape(actual, predicted) # 计算平均绝对百分比误差(MAPE)。 mape_dic.append(MApe) r2 = r2_score(actual, predicted) # 计算R平方值(R2)。 r2_dic.append(r2) if n_out == 1: strr = '预测结果指标:' else: strr = '第'+ str(i + 1)+'步预测结果指标:' table.add_row([strr, mse, rmse, mae, str(MApe)+'%', str(r2*100)+'%']) return mse_dic,rmse_dic, mae_dic, mape_dic, r2_dic, table # 返回包含所有评估指标的字典。
🎉3 参考文献
文章中一些内容引自网络,会注明出处或引用为参考文献,难免有未尽之处,如有不妥,请随时联系删除。
[1]张惟东.基于CNN-LSTM-Attention的短期电力负荷预测研究[D].兰州理工大学,2022.
[2]姚芳,汤俊豪,陈盛华,等.基于ISSA-CNN-GRU模型的电动汽车充电负荷预测方法[J].电力系统保护与控制, 2023, 51(16):158-167.
[3]姚芳,汤俊豪,陈盛华,等.基于ISSA-CNN-GRU模型的电动汽车充电负荷预测方法[J].电力系统保护与控制, 2023, 51(16):158-167.
[4]姚程文、杨苹、刘泽健.基于CNN-GRU混合神经网络的负荷预测方法[J].电网技术, 2020, 44(9):8.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2019.2058.
[5]谢志坚.基于CNN-BAS-GRU模型的短期电力负荷预测研究[J].现代计算机, 2023, 29(21):15-20.
[6]杨超.基于ISSA优化CNN-BiGRU-Self Attention的短期电力负荷预测研究[D].陕西理工大学,2024.
🌈4 Python代码、数据
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