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Improved multistep ahead photovoltaic power prediction model based on LSTM and self-attention with weather forecast data

光伏系统 适应性 期限(时间) 可再生能源 时间序列 电力系统 功率(物理) 数据挖掘 计算机科学 人工智能 机器学习 工程类 电气工程 物理 量子力学 生态学 生物
作者
Zehuan Hu,Yuan Gao,Siyu JI,Masayuki MAE,Taiji Imaizumi
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:359: 122709-122709 被引量:78
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2024.122709
摘要

Accurate predictions of photovoltaic power generation (PV power) are essential for the integration of renewable energy into grids, markets, and building energy management systems. PV power is highly susceptible to weather conditions. Therefore, as weather forecast accuracy improves, it has become increasingly important issue to effectively utilize weather forecast data to enhance prediction accuracy. In this study, an improved model that combines Long Short-Term Memory (LSTM) and self-attention mechanisms is proposed. Proposed model captures the time features through the LSTM network and the correlations among multivariate time series through the self-attention mechanism. Additionally, methods to efficiently integrate historical and forecast data into various time-series forecasting models are also proposed. To verify the effectiveness of the proposed method and the performance of the proposed model, an actual PV power data of a building in Japan is used for various types of experiments. The results demonstrate that the proposed method effectively leverages weather forecast data and enhances the prediction performance of all models, the coefficient of determination (R2) are improved 15.8% for LSTM model, and 26.4% for proposed model. Whether for short-term or long-term predictions, proposed model consistently provides superior accuracy, practicality, and adaptability across all output sequence lengths. Compared to the basic LSTM model, R2 on short-term and long-term forecasting increased by 3.9% and 22.5%, respectively.
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