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基于多头注意力Bi-LSTM的光伏发电功率预测

邓越洋 邓胜祥 YAP Johnson

邓越洋, 邓胜祥, YAP Johnson. 基于多头注意力Bi-LSTM的光伏发电功率预测[J]. 上海工程技术大学学报, 2026, 40(1): 30-35. doi: 10.12299/jsues.24-0212
引用本文: 邓越洋, 邓胜祥, YAP Johnson. 基于多头注意力Bi-LSTM的光伏发电功率预测[J]. 上海工程技术大学学报, 2026, 40(1): 30-35. doi: 10.12299/jsues.24-0212
DENG Yueyang, DENG Shengxiang, YAP Johnson. Photovoltaic power prediction based on multi-head attention Bi-LSTM[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2026, 40(1): 30-35. doi: 10.12299/jsues.24-0212
Citation: DENG Yueyang, DENG Shengxiang, YAP Johnson. Photovoltaic power prediction based on multi-head attention Bi-LSTM[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2026, 40(1): 30-35. doi: 10.12299/jsues.24-0212

基于多头注意力Bi-LSTM的光伏发电功率预测

doi: 10.12299/jsues.24-0212
基金项目: 工业和信息化部电子行业工业节能与绿色标准化研究项目(SJJNZT1904-2019)
详细信息
    作者简介:

    邓越洋(2000 − ),男,硕士生,研究方向为新能源与节能方向。E-mail:867745049@qq.com

    通讯作者:

    邓胜祥(1970 − ),男,教授,博士,研究方向为新能源与节能新技术,可视化仿真与智能控制。E-mail:csdsx@163.com

  • 中图分类号: TM615

Photovoltaic power prediction based on multi-head attention Bi-LSTM

  • 摘要: 针对光伏发电的随机性和不确定性导致其发电功率难以预测的问题,提出一种融合多头注意力机制的双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory, Bi-LSTM)的网络模型。通过皮尔逊相关性分析提取与功率预测高度相关的气象和光伏系统运行数据,并结合异常值处理和标准化进行数据预处理。异常值处理可减少极端数据的影响,降低训练中的梯度震荡,标准化则确保特征量纲一致性,避免权重学习不均衡。多头注意力机制为关键时序特征分配不同权重,提升了对光伏功率变化趋势的捕捉能力;Bi-LSTM同时处理时间序列的前后依赖,增强了对复杂时序数据的适应性。实验结果表明,所建立模型在新疆光伏电站应用中预测精度显著高于传统LSTM网络,误差更小,具有很好的应用前景。
  • 图  1  多头注意力Bi-LSTM模型结构

    Figure  1.  MHA-Bi-LSTM model structure

    图  2  Bi-LSTM 模型结构

    Figure  2.  Bi-LSTM model structure

    图  3  多头注意力机制结构

    Figure  3.  Multi-head attention structure

    图  4  皮尔逊相关系数热力图

    Figure  4.  Pearson correlation coefficient heat map

    图  5  不同模型预测值和真实值对比图

    Figure  5.  Comparison of the predicted and true values of different models

    表  1  数据集划分

    Table  1.   Data set partitioning

    类型 数据条数 占比/%
    训练集 24528 70
    验证集 7008 20
    测试集 3504 10
    总计 35040 100
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    表  2  模型评价对比

    Table  2.   Model evaluation and comparison

    模型 μMSE μMAE R2
    LSTM 0.057 9 0.165 1 0.700 7
    Bi-LSTM 0.030 9 0.118 4 0.838 3
    MHA-Bi-LSTM 0.020 8 0.082 7 0.940 6
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-30
  • 网络出版日期:  2026-05-27
  • 刊出日期:  2026-03-01

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