24 h時,模擬效果快速下降,說明過長的L會削弱模擬能力,降低模擬精度。 通過分析LSTM在未來4 h內(nèi)的風(fēng)速模擬能力,發(fā)現(xiàn)隨著預(yù)報時長的增加,模擬精度逐步下降,但在未來2 h內(nèi)的風(fēng)速均方根誤差RMSE均小于2 m·s-1,結(jié)果較為理想,且該方法對計算資源要求不高,經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng),在業(yè)務(wù)中具有較高的應(yīng)用潛力。"/>
基于長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)速超短期快速滾動預(yù)報技術(shù)
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基金項(xiàng)目:

浙江省氣象科技青年項(xiàng)目(2021QN07)、甘肅省氣象局科研項(xiàng)目(Ms2022-22)共同資助


Research on Ultra Short-Term Fast Rolling Prediction Technology of Wind Speed Based on LSTM Neural Network
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    摘要:

    利用甘肅省某風(fēng)電場2017—2020年測風(fēng)數(shù)據(jù),基于長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(LSTM)模型,通過評估不同輸入數(shù)據(jù)和模型時間窗口長度下的預(yù)報精度,設(shè)計一套適用于風(fēng)電場的風(fēng)速超短期快速滾動預(yù)報方案。結(jié)果表明:通過輸入不同的特征變量,在風(fēng)速的超短期(未來4 h內(nèi))預(yù)報中,風(fēng)速自身變化起主導(dǎo)作用,模型輸入變量中只加入各高度層的風(fēng)速能得到更好的模擬效果。通過評估LSTM模擬時間窗口長度L對模擬效果的影響,當(dāng)時間窗口長度L≤24 h時,模擬效果較好,說明超短期風(fēng)速變化主要和風(fēng)速自身臨近時刻的變化有關(guān);當(dāng)L>24 h時,模擬效果快速下降,說明過長的L會削弱模擬能力,降低模擬精度。 通過分析LSTM在未來4 h內(nèi)的風(fēng)速模擬能力,發(fā)現(xiàn)隨著預(yù)報時長的增加,模擬精度逐步下降,但在未來2 h內(nèi)的風(fēng)速均方根誤差RMSE均小于2 m·s-1,結(jié)果較為理想,且該方法對計算資源要求不高,經(jīng)濟(jì)實(shí)用性強(qiáng),在業(yè)務(wù)中具有較高的應(yīng)用潛力。

    Abstract:

    Using the observation data of a certain wind farm in Gansu, an ultra short-term fast rolling wind speed forecast method is proposed based on the Long Short-Term Memory (LSTM) neural network model by evaluating the forecast accuracy under different input variables and model time window lengths. The results show that the change in wind speed itself plays a leading role in the ultra short-term wind speed forecast. Better simulation results can be obtained when input variables only include the wind speed data at different altitudes. By evaluating the impact of time window lengthL of LSTM on simulation capability, it is found that when L≤24 h, the model works well, which means that the change of ultra short-term wind speed is mainly related to the change of its own near time. When L>24 h, the simulation effect of all schemes decreases, which means overly long L reduces the simulation accuracy. By evaluating the wind speed forecast capability of LSTM in the next 4 hours, it is found that the simulation accuracy decreases gradually while the prediction time increases. The forecast ability is ideal in the next 2 hours, and the RMSE is less than 2 m·s-1. LSTM proves economical and practical with low requirements for computing resources and has high application potential in operational wind speed forecast practice.

    參考文獻(xiàn)
    相似文獻(xiàn)
    引證文獻(xiàn)
引用本文

方楠,姜舒婕,閆曉敏,阮小建,馬辛宇.基于長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)速超短期快速滾動預(yù)報技術(shù)[J].氣象科技,2022,50(6):842~850

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歷史
  • 收稿日期:2022-02-18
  • 定稿日期:2022-07-08
  • 錄用日期:
  • 在線發(fā)布日期: 2022-12-30
  • 出版日期:
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