广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (4): 56-70.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2025091401

• 物理与电子工程 • 上一篇    下一篇

基于多目标优化的超短期风电功率预测模型

闫远洋1, 谢丽蓉1*, 张龙军2, 任娟3, 黄晨晨1, 胡超1   

  1. 1.新疆大学 电气工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830047;
    2.国网新疆电力有限公司信息通信公司, 新疆 乌鲁木齐 830018;
    3.国网新疆电力有限公司经济技术研究院, 新疆 乌鲁木齐 830063
  • 收稿日期:2025-09-14 修回日期:2025-12-30 出版日期:2026-07-05 发布日期:2026-07-01
  • 通讯作者: 谢丽蓉(1969—),女,湖南衡阳人,新疆大学教授。E-mail: xielirong@xju.edu.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62463030);新疆维吾尔自治区自然科学基金重点项目(2024D01D05);天山英才-高层次领军人才项目(2022TSYCLJ0017);新疆维吾尔自治区重大科技专项项目(2022A01007-4)

Ultra-short-term wind power prediction model based on multi-objective optimization

Yan Yuanyang1, Xie Lirong1*, Zhang Longjun2, Ren Juan3, Huang Chenchen1, Hu Chao1   

  1. 1. College of Electrical Engineering, Xinjiang University, Urumqi Xinjiang 830047, China;
    2. Information and Communication Company of State Grid Xinjiang Electric Power Co., LTD., Urumqi Xinjiang 830018, China;
    3. Economic and Technological Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co., LTD, Urumqi Xinjiang 830063, China
  • Received:2025-09-14 Revised:2025-12-30 Online:2026-07-05 Published:2026-07-01

摘要: 为提高风电功率预测精度,本文提出一种融合分解优化与多目标损失函数的超短期风电功率预测组合模型。首先,基于改进灰狼优化算法动态搜索变分模态分解的最优模态分量数量,实现风电功率序列的高效分解,同时对预测模型的超参数进行自适应寻优,提升模型泛化能力;随后,设计融合预测准确性、稳定性及并网合格率的多目标损失函数,对各模态分量的预测结果进行协同训练与优化;最后,通过加权叠加各分量预测结果重构最终风电功率预测值。选取不同季节的实测风电数据开展验证实验,结果显示,模型的标准化平均绝对误差、标准化均方根误差和决定系数最优值分别达到1.68%、0.01%和99.45%,显著优于对比模型。实验表明,所提模型在预测精度与动态适应性上优势显著。

关键词: 功率预测, 变分模态分解, 智慧电网, 门控循环单元, 多目标优化

Abstract: To improve the accuracy of wind power forecasting, a combined ultra-short-term wind power prediction model integrating decomposition optimization and a multi-objective loss function is proposed. Firstly, the optimal number of modal components for variational modal decom position is dynamically searched based on an improved Gray Wolf Optimization Algorithm to achieve efficient decomposition of wind power series. The hyper-parameters of the prediction model are adaptively optimized to enhance the model’s generalization ability. Secondly, the improved gray wolf algorithm is introduced for adaptive hyper-parameter optimization, further improving generalization. A multi-objective loss function integrating prediction accuracy, stability, and grid-connection eligibility is designed. The prediction results of modal components are co-trained, and the final wind power prediction is reconstructed through weighted superposition of each component’s results. Validation experiments are conducted using actual wind power data from different seasons. The results show that the model’s optimal values of standardized mean absolute error, standardized root mean square error, and coefficient of determination reached 1.68%, 0.01%, and 99.45% respectively, significantly outperforming other models. Experimental results show that the proposed model has significant advantages in prediction accuracy and dynamic adaptability.

Key words: power prediction, variational mode decomposition, smart grid, gated cycle unit, multi-objective optimization

中图分类号:  TM614;TP18

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