结合LSTM和自注意力机制的图卷积网络短期电力负荷预测

作者：史含笑; 王雷春^*

来源：计算机应用, 2023, 1-9.

• 短期电力负荷预测
• 图卷积网络
• 图傅里叶变换
• 长短期记忆网络
• 自注意力机制

基于工程计算和机器学习的电力负荷预测是电力优化、智能电网调度的重要基础。针对现有电力负荷预测模型建模工作量大、时空联合表征不足、预测精度不够等问题，提出了一种结合长短期记忆(LSTM)网络和自注意力机制的图卷积网络(GCN)短期电力负荷预测模型(GCNLS-STLF)。首先，利用LSTM和自注意力机制将原始多维时间序列数据转化为包含序列间关联关系的电力负荷图；然后，通过GCN、LSTM和图傅里叶变换(GFT)对电力负荷图进行特征提取；最后，使用全连接层对特征进行重构，并利用残差进行多次预测，以增强原始电力负荷数据的表达能力。在摩洛哥与巴拿马某电站的真实历史电力负荷数据上进行的短期电力负荷预测实验显示，与支持向量机(SVM)、LSTM、混合模型(CNN-LSTM)和基于attention的CNNLSTM(CNN-LSTM-attention)等预测模型相比，GCNLS-STLF在摩洛哥全部电力负荷测试集上的平均绝对百分比误差(MAPE)分别降低1.94、0.90、0.49和0.37个百分点；GCNLS-STLF在巴拿马电力负荷测试集上的3月份MAPE分别降低1.39、0.94、0.38和0.29个百分点，6月份MAPE分别降低1.40、0.99、0.35和0.28个百分点。实验结果表明，GCNLS-STLF能有效提取电力负荷的关键特征，预测效果较好。

• 单位
  湖北大学