Deep learning wind power prediction model based on attention mechanism based convolutional neural network and gated recurrent unit neural network

卷积神经网络 机制(生物学) 人工神经网络 循环神经网络 计算机科学 深度学习 人工智能 机器学习 物理 量子力学
作者
Zaihong Hou,Yulong Bai,Lin Ding,Xiao-Xin Yue,Yu-ting Huang,Wei Song,Qi Bi
出处
期刊:Journal of Circuits, Systems, and Computers [World Scientific]
标识
DOI:10.1142/s0218126624502840
摘要

Accurate prediction of wind power is crucial for the efficient operation and risk management of wind farms. This paper introduces a deep learning model for wind power prediction that integrates an Attention mechanism with a convolutional neural network (CNN) and a gated recurrent unit (GRU) neural network. Addressing the randomness, intermittency, volatility and uncertainty of wind speed, we first apply swarm decomposition (SWD) to preprocess the original wind power data into subsequences. Subsequently, the CNN extracts spatial features, and the GRU identifies temporal correlations. The Attention mechanism enhances feature significance, further optimizing prediction accuracy. Complex error sequences generated by the CNN–GRU–Attention (CGA) model are corrected using the autoregressive integrated moving average (ARIMA). We evaluated the model’s performance using three wind power datasets against 16 other models, employing six evaluation indices (MSE, RMSE, MAPE, Theil’s [Formula: see text], TIC and SPL) and the Diebold–Mariano (DM) test and model confidence set (MCS) for model testing. Our results demonstrate the proposed model’s superior accuracy and efficiency in predicting wind power.

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