[發明專利]基于VDM和Stacking模型融合的短期負荷預測方法及系統

在審

• 申請號: 202011398686.6
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN113159361A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 張倩;丁津津;王璨;于洋;高博;徐斌;謝毓廣;孫輝;李遠松;張峰;汪勛婷;李圓智;陳洪波;何開元;欒喜臣;張駿
• 申請（專利權）人: 安徽大學;國網安徽省電力有限公司電力科學研究院;國網安徽省電力有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

1.一種基于VDM和Stacking模型融合的短期負荷預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

采集負荷序列數據，并輸入到事先訓練好的預測模型，進行負荷預測并輸出預測結果；

其中，預測模型的訓練步驟如下：

采用VMD算法將獲取到的原始負荷序列分解為不同的固有模態分量IMF；

計算每個IMF負荷分量序列的ApEn值；

把每一個ApEn值作為一個隨機分量，基于Stacking的思想，XGBoost和長短期記憶神經網絡來構建模態分量IMF的預測模型；

通過將上述預測模型對各模態分量IMF的預測結果疊加得到最終預測結果，再進行加權融合。

2.根據權利要求1所述的基于VDM和Stacking模型融合的短期負荷預測方法，其特征在于：所述采用VMD算法將獲取到的原始負荷序列分解為不同的固有模態分量IMF，具體包括：

假設：

u_k(t)是模態函數的輸入信號，{u_k}代表模態集合{u₁，u₂，......,u_k}，ω_k是與輸入信號的第k個模態相對應的中心頻率，{ω_k}代表模態分量對應的中心頻率{ω₁,ω₂,...,ω_k}，f(t)是輸入信號，δ(t)是單位脈沖函數；

通過引入拉格朗日乘數λ和二次懲罰因子ψ，公式(1)可改寫為：

對方程進行求解時采用乘法的交替方向法，得到一組模態分量及其各自的中心頻率，通過頻域的解中估算每種模態，并表示為：

其中n是迭代次數，和分別代表f(t)，u_i(t)和λ(t)傅里葉變換后的形式；

在公式(3)中，它具有維納濾波器結構的特征，可直接更新傅立葉域中的模態；此外，通過提取傅立葉逆變換的實部在時域中獲得這些模態；

運用公式(4)，計算出這些模態的中心頻率這表明新的中心頻率位于其各自模態功率譜的重心處。

3.根據權利要求1所述的基于VDM和Stacking模型融合的短期負荷預測方法，其特征在于：所述計算每個IMF負荷分量序列的ApEn值，具體包括以下步驟：

(1)通過IMF序列構造一組q維向量：

(2)上述構造的向量中任意兩組間的距離計算式為：

(3)上述構造的向量中任意兩組間的相關程度計算式為：

其中H{·}是Heaciside函數，ε是相似公差；

(4)向量序列a的平均自相關程度計算式為：

(5)ApEn S_a求解為：

S_a＝δ(q,ε)-δ(q+1,ε) (9)。