Improving the Bi-LSTM model with XGBoost and attention mechanism: A combined approach for short-term power load prediction

计算机科学 人工智能 水准点(测量) 短时记忆 电力系统 预处理器 均方误差 期限(时间) 机器学习 功率(物理) 数据挖掘 人工神经网络 循环神经网络 统计 数学 物理 大地测量学 量子力学 地理
作者
Yeming Dai,Qiong Zhou,Mingming Leng,Xinyu Yang,Yanxin Wang
出处
期刊:Applied Soft Computing [Elsevier BV]
卷期号:130: 109632-109632 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.asoc.2022.109632
摘要

Short term power load forecasting plays an important role in the management and development of power systems with a focus on the reduction in power wastes and economic losses. In this paper, we construct a novel, short-term power load forecasting method by improving the bidirectional long short-term memory (Bi-LSTM) model with Extreme Gradient Boosting (XGBoost) and Attention mechanism. Our model differs from existing methods in the following three aspects. First, we use the weighted grey relational projection algorithm to distinguish the holidays and non-holidays in the data preprocessing. Secondly, we add the Attention mechanism to the Bi-LSTM model to improve the validity and accuracy of prediction. Thirdly, XGBoost is a newly-developed, well-performing prediction model, which is used together with the Attention mechanism to optimize the Bi-LSTM model. Therefore, we develop a novel, combined power load prediction model “Attention-Bi-LSTM + XGBoost” with the weight determination theory-error reciprocal method. Using two power market datasets, we evaluate our prediction method by comparing it with two benchmark models and four other models. With our prediction method, the MAPE, MAE, and RMSE for the Singapore’s power market are 0.387, 43.206, and 54.357, respectively; and those for the Norway’s power market are 0.682, 96.278, and 125.343, respectively. The test results are smaller than the results for six other models. This indicates that our prediction method outperforms the LSTM, Bi-LSTM, Attention-RNN, Attention-LSTM, Attention-Bi-LSTM, and XGBoost in effectiveness, accuracy, and practicability.
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