基于LSTM、BP神经网络实现电力系统负荷预测（Python代码实现）
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本文目录如下：
目录
1 概述
2 运行结果
2.1 LSTM
2.2 BP
3 Python代码及数据
4 参考文献
1 概述
前馈神经网络的输出只依赖当前输入，但是在文本、视频、语音等时序数据中，时序数据长度并不固定，前馈神经网络的输入输出维数不能任意更改，因此难以适应这类型时序数据的处理。短期电力负荷预测的输入与输出均为时间序列，其本质仍是基于先前元素的序列预测问题，为此需要采用与前馈神经网络不同的方法，进行短期电力负荷预测。
循环神经网络具有记忆功能，可提升网络性能。与前馈神经网络相比，循环神经网络具备可同时接受自身信息与其他神经元信息的神经元，更贴合生物神经网络结构，在文本等序列数据分析中有广泛应用。循环神经网络的参数学习随时间反向传播，错误信息前传递学习，建立长时间间隔的状态间依赖，支持序列数据的分析处理。但随着网络层数增多与时间加长，循环神经网络容易因梯度消失或爆炸问题，导致只能学习短距离依赖，无法解决长距离依赖问题。为了解决循环神经网络的长程依赖问题，在循环神经网络上添加门控机制,实现调度信息积累速度控制，这类方法被称之为基于门控的循环神经网络，例如LSTM长短期记忆网络。LSTM是一种基于RNN的改进模型，通过引入门和单元的概念，解决长距离依赖问题，具有比RNN更强的适应性。LSTM网络的单结构如图1所示。每个神经单元内部结构如图2所示。
每个LSTM神经单元都包含遗忘门、输入门和输出门三个门控结构，以控制数据有信息的换地。其中，遗忘门负责丢弃和保留上一个时刻的有效信息在C{C内，输入门将当前时刻有效信息存放在Ct内，输出门决定神经单元输出中C·的信息。
2 运行结果
2.1 LSTM
2.2 BP
部分代码：
draw.iloc[:,0].plot(figsize=(12,6))
draw.iloc[:,1].plot(figsize=(12,6))
plt.legend(('real', 'predict'),loc='upper right',fontsize='15')
plt.title("Test Data",fontsize='30') #添加标题
#展示在测试集上的表现
draw=pd.concat([pd.DataFrame(y_test),pd.DataFrame(y_test_predict)],axis=1);
draw.iloc[200:300,0].plot(figsize=(12,6))
draw.iloc[200:300,1].plot(figsize=(12,6))
plt.legend(('real', 'predict'),loc='upper right',fontsize='15')
plt.title("Test Data",fontsize='30') #添加标题
#展示在测试集上的表现
draw=pd.concat([pd.DataFrame(y_train),pd.DataFrame(y_train_predict)],axis=1)
draw.iloc[100:400,0].plot(figsize=(12,6))
draw.iloc[100:400,1].plot(figsize=(12,6))
plt.legend(('real', 'predict'),loc='upper right',fontsize='15')
plt.title("Train Data",fontsize='30') #添加标题
#展示在训练集上的表现
3 Python代码及数据
4 参考文献
部分理论来源于网络，如有侵权请联系删除。
[1]刘海峰,王艳如.基于LSTM的短期电力负荷预测算法研究[J].现代信息科技,2021,5(23):40-42+47.DOI:10.19850/j.cnki.2096-4706.2021.23.011.
[2]陈振宇,杨斌,阮文俊,沈杰,吴丽莉.基于LSTM神经网络的短期电能负荷预测[J].电力大数据,2021,24(04):8-15.DOI:10.19317/j.cnki.1008-083x.2021.04.002.
[3]胡永迅,姜媛媛,夏玲.基于GA-BP的输电线路负荷预测研究[J].邵阳学院学报(自然科学版),2021,18(03):44-51.