下面为你设计一个基于机器学习的光伏发电功率预测模型，以Python和Scikit - learn库为例。此模型借助历史气象数据和光伏发电功率数据来预测未来的光伏发电功率。
模型设计思路
- 数据收集：收集历史气象数据（像温度、光照强度、湿度等）和对应的光伏发电功率数据。
- 数据预处理：对数据开展清洗、归一化等操作。
- 特征选择：挑选和光伏发电功率关联紧密的特征。
- 模型选择：选用合适的机器学习模型，例如线性回归、决策树回归、随机森林回归等。
- 模型训练：用训练数据对模型进行训练。
- 模型评估：利用测试数据对模型进行评估。
代码实现
python
import numpy as np
import pandas as pd
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
from sklearn.metrics import mean_squared_error, r2_score
# 假设我们有一个包含气象数据和光伏发电功率的数据集
# 这里使用随机生成的数据作为示例
np.random.seed(42)
n_samples = 1000
# 模拟温度、光照强度、湿度等特征
X = np.random.rand(n_samples, 3)
# 模拟光伏发电功率
y = 2 * X[:, 0] + 3 * X[:, 1] + 0.5 * X[:, 2] + np.random.randn(n_samples) * 0.1
# 划分训练集和测试集
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
# 数据标准化
scaler = StandardScaler()
X_train = scaler.fit_transform(X_train)
X_test = scaler.transform(X_test)
# 选择随机森林回归模型
model = RandomForestRegressor(n_estimators=100, random_state=42)
# 模型训练
model.fit(X_train, y_train)
# 模型预测
y_pred = model.predict(X_test)
# 模型评估
mse = mean_squared_error(y_test, y_pred)
r2 = r2_score(y_test, y_pred)
print(f"均方误差 (MSE): {mse}")
print(f"决定系数 (R²): {r2}")
代码解释
- 数据生成 ：运用
numpy随机生成气象数据和对应的光伏发电功率数据。 - 数据划分 ：利用
train_test_split把数据划分为训练集和测试集。 - 数据标准化 ：借助
StandardScaler对特征数据进行标准化处理。 - 模型选择 ：选取随机森林回归模型
RandomForestRegressor。 - 模型训练：使用训练数据对模型进行训练。
- 模型预测：运用训练好的模型对测试数据进行预测。
- 模型评估：使用均方误差（MSE）和决定系数（R²）对模型进行评估。
在实际应用中，你需要使用真实的历史气象数据和光伏发电功率数据，并且可能要对模型的超参数进行调优以提升模型性能。