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专利号: 2024106757875
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)预先获取城镇居民区、商业区和工业园区三种充电场景的电动汽车历史充电负荷数据,并对负荷数据进行预处理,得到年负荷曲线,并将预处理后的充电负荷数据进行划分;

(2)构建基于不同场景下充电负荷预测影响因素指标体系,通过专家经验和改进熵权法计算指标组合权重,并将权重较高的影响因素特征值作为输入,以充电负荷作为输出;

(3)将GATv2的图注意力机制引入Linformer注意力层,构建GATv2‑Linformer混合预测模型;

(4)基于开普勒优化算法KOA融合多种改进策略得到IKOA,利用IKOA优化GATv2‑Linformer预测模型参数;

(5)构建XGBoost误差校正模型;

(6)利用改进后的GATv2‑Linformer预测模型和XGBoost误差校正模型分别获得初始预测值和误差预测值,利用预测误差值对产生的预测值进行修正,得到更精准的电动汽车充电负荷预测结果。

2.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(1)将得到的历史数据划分成三种类型,即工作日充电负荷数据、非工作日充电负荷数据和节假日充电负荷数据,并将三类充电负荷数据分别划分为训练集

1、训练集2和测试集。

3.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(2)包括:(2.1)建立多场景下的影响指标体系,针对不同场景下充电负荷影响因素不同,构建基于专家经验和改进熵权法的组合权重指标,分析不同场景下各影响因素的权重:(2.2)基于专家经验的权重指标通过综合研究数据、经验进行赋权;

(2.3)基于改进熵权法的权重指标在原有熵权法基础上,引入信息熵原理,信息熵计算公式为:其中p(j)为事件j发生的概率,N为样本总数。

计算各影响因素的权重指数,计算公式为:

其中 为不等于1的信息熵的均值,Hj为第j个参数对应的信息熵值;

由权值指数计算熵权值为:

其中指数a定义为8, 为传统信息熵权使用熵值计算的信息熵权。

(2.4)基于多因素影响充电负荷预测构建组合权重指标为:其中αj为主观权重。

4.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(3)GATv2是在GAT的基础上修改operations的次序,表示为:T

其中,||表示拼接操作,wgat表示共享权重矩阵,hi,t表示节点的特征,a 是注意力核函数,L是激活函数,αij,t为t时刻的权重系数;

GATv2在计算权重系数时先进行特征拼接,再与权重矩阵相乘,采用多头注意力机制:其中,Wk为学习参数, 为单头注意力系数求和得到的特征向量,αij,k为学习到的权重系数,σ为任意激活函数。

5.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(3)中Linformer注意力层表示在attention的计算中增加两个k×n的矩阵E、F,使得n阶的attention降维到固定的k维矩阵:缩减参数量,即令E=F,并定义k的维度为128。

6.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(4)利用IKOA优化GATv2‑Linformer预测模型参数包括:(4.1)使用佳点集策略初始化代替原有的随机初始化:

它的偏差满足:

其中Pn(k)为佳点集,r为佳点,n为点数,C(r,δ)是只与r,δ有关的常数,δ为任意小的正数,p是满足(p‑3)/2>s的最小素数,s代表维度,upper代表上界,lower代表下界;

(4.2)在位置更新中使用精英策略:

在位置更新策略中引入柯西变异增加种群多样性,提高算法的全局搜索能力,增大搜索空间:xnewbest=xbest+xbest×Cauchy(0,1)计算行星最新位置的适应度值,在迭代过程中更新全局最优解,将最优适应度值所对应的行星的位置作为输出,更新GATv2‑Linformer预测模型的学习参数、Linformer的编码层和解码层层数。

7.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(5)使用XGBoost算法来搭建误差预测模型,XGBoost是通过串联多个决策树来逐步提升模型的预测性能:其中,xi表示第i个样本,fk(x)为第k个树模型的计算结果,n为决策树的数量,XGBoost在损失函数和目标函数中进行了一些处理,目标函数如下:其中,l()为损失函数;Ω()为正则项,代表树的复杂度;yi为观测的真实值, 为预测值,K为算法中树的总数;g、hi在算法流程中已知;γ和λ表示参数;T表示叶子结点个数,ωj表示第j个叶子结点的权重。

8.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(5)包括:(5.1)准备好训练集2的数据集,定义XGBoost误差预测模型的参数,包括最大迭代次数、树的深度、树的数量和学习率;

(5.2)使用训练集训练XGBoost模型,在训练过程中,模型会逐步学习如何拟合数据,并在每一轮迭代中优化预测效果,达到最大迭代次数,输出最优预测值。

9.根据权利要求8所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述最大迭代次数为1000,树的数量设置为150,树的深度设置为3,学习率为0.1。

10.根据权利要求1所述的基于组合权重的电动汽车充电负荷影响因素评估及预测方法,其特征在于,所述步骤(6)包括:(6.1)利用训练集1的数据和改进的开普勒优化算法IKOA优化GATv2‑Linformer预测模型的参数;

(6.2)使用GATv2‑Linformer预测模型预测训练集2的充电负荷预测值,与训练集2的真实值做差得到误差序列,利用该误差序列训练XGBoost误差预测模型;

(6.3)基于GATv2‑Linformer预测模型和XGBoost误差预测模型获得测试集数据的初始预测值和误差修正值,相加得到最终的充电负荷预测值。