基于CNN-GRU-Attention混合神经网络的负荷预测方法(Python代码实现)

news2025/1/10 23:42:51

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📋📋📋本文目录如下:🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Python代码实现及数据


💥1 概述

   基于CNN-GRU(convolutional neural networks-gate recurrent unit)神经网络的电力系统短期负荷预测方法。首先使用卷积神经网络(CNN)对负荷及气象数据进行卷积处理,以更好地提取数据新特征,增强输入数据与输出数据间的相关性。然后使用门控循环单元(GRU)实现短期负荷预测。使用某地区的负荷数据结合当地的气象数据,对CNN-GRU-Attention方法进行了测试。结果表明:与单独的CNN网络或GRU网络相比,CNN-GRU-Attention网络对电力系统短期负荷的预测误差更小,预测精度更高。

📚2 运行结果

 

  



To enable them in other operations, rebuild TensorFlow with the appropriate compiler flags.
Model: "sequential"
_________________________________________________________________
 Layer (type)                Output Shape              Param #   
=================================================================
 reshape (Reshape)           (None, 1, 7, 1)           0         
                                                                 
 conv2d (Conv2D)             (None, 1, 7, 32)          320       
                                                                 
 max_pooling2d (MaxPooling2D  (None, 1, 7, 32)         0         
 )                                                               
                                                                 
 dropout (Dropout)           (None, 1, 7, 32)          0         
                                                                 
 reshape_1 (Reshape)         (None, 1, 224)            0         
                                                                 
 gru (GRU)                   (None, 1, 10)             7080      
                                                                 
 gru_1 (GRU)                 (None, 1, 20)             1920      
                                                                 
 attention (Attention)       (None, 50)                2400      
                                                                 
 dense (Dense)               (None, 10)                510       
                                                                 
 dense_1 (Dense)             (None, 1)                 11        
                                                                 
=================================================================
Total params: 12,241
Trainable params: 12,241
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________
None
Epoch 1/50
2022-11-15 20:40:42.293543: W tensorflow/core/grappler/costs/op_level_cost_estimator.cc:690] Error in PredictCost() for the op: op: "Softmax" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } inputs { dtype: DT_FLOAT shape { unknown_rank: true } } device { type: "CPU" vendor: "AuthenticAMD" model: "240" frequency: 3194 num_cores: 16 environment { key: "cpu_instruction_set" value: "SSE, SSE2" } environment { key: "eigen" value: "3.4.90" } l1_cache_size: 32768 l2_cache_size: 524288 l3_cache_size: 16777216 memory_size: 268435456 } outputs { dtype: DT_FLOAT shape { unknown_rank: true } }
2022-11-15 20:40:43.604200: W tensorflow/core/grappler/costs/op_level_cost_estimator.cc:690] Error in PredictCost() for the op: op: "Softmax" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } inputs { dtype: DT_FLOAT shape { unknown_rank: true } } device { type: "CPU" vendor: "AuthenticAMD" model: "240" frequency: 3194 num_cores: 16 environment { key: "cpu_instruction_set" value: "SSE, SSE2" } environment { key: "eigen" value: "3.4.90" } l1_cache_size: 32768 l2_cache_size: 524288 l3_cache_size: 16777216 memory_size: 268435456 } outputs { dtype: DT_FLOAT shape { unknown_rank: true } }
103/103 - 3s - loss: 0.0332 - mse: 0.0332 - val_loss: 0.0068 - val_mse: 0.0068 - 3s/epoch - 29ms/step
Epoch 2/50
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Epoch 3/50
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Epoch 4/50
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Epoch 5/50
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Epoch 6/50
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Epoch 7/50
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Epoch 8/50
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Epoch 9/50
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Epoch 10/50
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Epoch 11/50
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Epoch 12/50
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Epoch 13/50
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Epoch 14/50
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Epoch 15/50
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Epoch 16/50
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Epoch 17/50
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Epoch 18/50
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Epoch 19/50
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Epoch 20/50
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Epoch 21/50
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Epoch 22/50
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Epoch 23/50
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Epoch 24/50
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Epoch 25/50
103/103 - 0s - loss: 8.3040e-04 - mse: 8.3040e-04 - val_loss: 5.3633e-04 - val_mse: 5.3633e-04 - 376ms/epoch - 4ms/step
Epoch 26/50
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Epoch 27/50
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Epoch 28/50
103/103 - 0s - loss: 8.0505e-04 - mse: 8.0505e-04 - val_loss: 4.6806e-04 - val_mse: 4.6806e-04 - 373ms/epoch - 4ms/step
Epoch 29/50
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Epoch 30/50
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Epoch 31/50
103/103 - 0s - loss: 7.9466e-04 - mse: 7.9466e-04 - val_loss: 4.8413e-04 - val_mse: 4.8413e-04 - 380ms/epoch - 4ms/step
Epoch 32/50
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Epoch 33/50
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Epoch 34/50
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Epoch 35/50
103/103 - 0s - loss: 7.7086e-04 - mse: 7.7086e-04 - val_loss: 4.6018e-04 - val_mse: 4.6018e-04 - 389ms/epoch - 4ms/step
Epoch 36/50
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Epoch 37/50
103/103 - 0s - loss: 7.5240e-04 - mse: 7.5240e-04 - val_loss: 4.6063e-04 - val_mse: 4.6063e-04 - 381ms/epoch - 4ms/step
Epoch 38/50
103/103 - 0s - loss: 7.4910e-04 - mse: 7.4910e-04 - val_loss: 4.5822e-04 - val_mse: 4.5822e-04 - 368ms/epoch - 4ms/step
Epoch 39/50
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Epoch 40/50
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Epoch 41/50
103/103 - 0s - loss: 7.3891e-04 - mse: 7.3891e-04 - val_loss: 4.5411e-04 - val_mse: 4.5411e-04 - 380ms/epoch - 4ms/step
Epoch 42/50
103/103 - 0s - loss: 7.1854e-04 - mse: 7.1854e-04 - val_loss: 4.3896e-04 - val_mse: 4.3896e-04 - 379ms/epoch - 4ms/step
Epoch 43/50
103/103 - 0s - loss: 7.2564e-04 - mse: 7.2564e-04 - val_loss: 4.3702e-04 - val_mse: 4.3702e-04 - 378ms/epoch - 4ms/step
Epoch 44/50
103/103 - 0s - loss: 7.1769e-04 - mse: 7.1769e-04 - val_loss: 4.7473e-04 - val_mse: 4.7473e-04 - 382ms/epoch - 4ms/step
Epoch 45/50
103/103 - 0s - loss: 7.1356e-04 - mse: 7.1356e-04 - val_loss: 4.4865e-04 - val_mse: 4.4865e-04 - 378ms/epoch - 4ms/step
Epoch 46/50
103/103 - 0s - loss: 7.0446e-04 - mse: 7.0446e-04 - val_loss: 4.2275e-04 - val_mse: 4.2275e-04 - 384ms/epoch - 4ms/step
Epoch 47/50
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Epoch 48/50
103/103 - 0s - loss: 6.9928e-04 - mse: 6.9928e-04 - val_loss: 4.1869e-04 - val_mse: 4.1869e-04 - 374ms/epoch - 4ms/step
Epoch 49/50
103/103 - 0s - loss: 6.8223e-04 - mse: 6.8223e-04 - val_loss: 4.1971e-04 - val_mse: 4.1971e-04 - 370ms/epoch - 4ms/step
Epoch 50/50
103/103 - 0s - loss: 6.7743e-04 - mse: 6.7743e-04 - val_loss: 4.8369e-04 - val_mse: 4.8369e-04 - 383ms/epoch - 4ms/step
2022-11-15 20:41:02.847965: W tensorflow/core/grappler/costs/op_level_cost_estimator.cc:690] Error in PredictCost() for the op: op: "Softmax" attr { key: "T" value { type: DT_FLOAT } } inputs { dtype: DT_FLOAT shape { unknown_rank: true } } device { type: "CPU" vendor: "AuthenticAMD" model: "240" frequency: 3194 num_cores: 16 environment { key: "cpu_instruction_set" value: "SSE, SSE2" } environment { key: "eigen" value: "3.4.90" } l1_cache_size: 32768 l2_cache_size: 524288 l3_cache_size: 16777216 memory_size: 268435456 } outputs { dtype: DT_FLOAT shape { unknown_rank: true } }
Test RMSE: 189.232
Test MAPE: 1.764
Test R2: 0.981
Test MAE: 152.840

Process finished with exit code 0
 

🎉3 参考文献

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[1]张立峰,刘旭.基于CNN-GRU神经网络的短期负荷预测[J].电力科学与工程,2020,36(11):53-57

[2]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):3416-3423

[3]高翱,李国玉,撖奥洋,周生奇,魏振,张智晟.基于Adam算法优化GRU神经网络的短期负荷预测模型[J].电子设计工程,2022,30(09):180-183+188.DOI:10.14022/j.issn1674-6236.2022.09.038.

[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(09):3416-3424.DOI:10.13335/j.1000-3673.pst.2019.2058.

🌈4 Python代码实现及数据

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文章目录前言一、搭建vue31、查看vue/cli版本,确保vue/cli版本在4.5.0以上2、如果版本达不到,安装或升级你的vue/cli3、创建4、启动可能出现的问题:vue : 无法加载文件 D:\NodeJS\node_global\vue.ps1,因为在此系统上禁止运行脚本。解决办法第…

[基因遗传算法]进阶之三:实践CVRP

实践CVRP 参考资料:《实现VRP常见求解算法——遗传算法(GA)》 属于该篇文章的解读 文章目录实践CVRPA. 定义三个classB.读取数据,打造初始属性卡C. 路线规划D. 生成解的初始空间(初代种群)D. 计算每个路段route的距离E. 计算适应度F.物竞天择F.交叉G.变…

程序员高收入的职业发展方向了解一下

做程序员简单吗?简单! 做高收入的程序员简单吗?不简单! 作为一名程序员,不论是刚出社会的小白,还是技术实力深厚的经验人士,最重要的是要找到适合自己的职业发展方向。 本位就为大家介绍一下程…

微服务框架 SpringCloud微服务架构 28 数据同步 28.2 导入酒店管理项目

微服务框架 【SpringCloudRabbitMQDockerRedis搜索分布式,系统详解springcloud微服务技术栈课程|黑马程序员Java微服务】 SpringCloud微服务架构 文章目录微服务框架SpringCloud微服务架构28 数据同步28.2 导入酒店管理项目28.2.1 案例28 数据同步 28.2 导入酒店…

[附源码]计算机毕业设计健身房信息管理Springboot程序

项目运行 环境配置: Jdk1.8 Tomcat7.0 Mysql HBuilderX(Webstorm也行) Eclispe(IntelliJ IDEA,Eclispe,MyEclispe,Sts都支持)。 项目技术: SSM mybatis Maven Vue 等等组成,B/S模式 M…

RK3588平台开发系列讲解(SPI篇)SPI内核配置及驱动使用

平台内核版本安卓版本RK3588Linux 5.10Android 12文章目录 一、RK3588功能特点二、内核软件2.1、代码路径2.2、SPI 设备配置 —— RK 芯片作 Master 端2.3 、SPI 设备配置 —— RK 芯片作 Slave 端2.4、SPI 设备驱动介绍三、常见问题3.1、SPI 无信号3.2、延迟采样时钟配置方案沉…

OFDM中分析不同频偏(CFO)对通信链路的误码率影响仿真分析

目录 1.算法描述 2.仿真效果预览 3.MATLAB核心程序 4.完整MATLAB 1.算法描述 OFDM是 Orthogonal Frequency Division MulTIplexing的缩写,即正交频分复用,是一种无线环境下的高速传输技术,也可以看作一种特殊的FDM形式。OFDM 技术的主要思…

Spring更简单的读取和存储对象(一) · 存储Bean对象 · 配置扫描路径 · 五种类注解存储Bean对象 · 方法注解@Bean的使用

之前我们学过存储对象到容器,再从容器里面取出来。这次我们要学习更加简单的操作 Bean 对象的方法。 在 Spring 中想要更加简单的存储和读取对象的核心是使用注解。 存储 Bean 对象一、前置工作:配置扫描路径(重要)二、添加注解存…

非对称加密了解

文章目录什么是非对称加密非对称加密流程非对称加密问题解决方案RSA&ECC椭圆曲线算法RSAECC对称加密大家都里了解的,生成一对密钥对,对外只暴露公钥,来保证双方的安全,下面我们来详细的了解一下 什么是非对称加密 服务端生成…