基于分季节相似日聚类和Stacking集成学习的超短期光伏功率预测

李忠文; 李海洋; 程志平; 随权; 王义

doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0002

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基于分季节相似日聚类和Stacking集成学习的超短期光伏功率预测

更新时间：2026-07-21

- 基于分季节相似日聚类和Stacking集成学习的超短期光伏功率预测
- Vol. 47, Issue 5, Pages: 732-740(2026)
- 作者机构：
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- DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0002
  CLC： TM615
- Online First：04 June 2026，
  
  Published：2026
- 稿件说明：
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李忠文, 李海洋, 程志平, et al. 基于分季节相似日聚类和Stacking集成学习的超短期光伏功率预测[J]. 2026, 47(5): 732-740.
DOI：

李忠文, 李海洋, 程志平, et al. 基于分季节相似日聚类和Stacking集成学习的超短期光伏功率预测[J]. 2026, 47(5): 732-740. DOI： 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0002.

摘要

为解决传统超短期光伏功率预测中单一预测模型稳定性欠佳、泛化能力受限等缺陷

提出一种基于分季节相似日聚类和Stacking集成学习的超短期光伏功率预测方法。首先

采用皮尔逊和斯皮尔曼相关系数筛选出光伏出力关键气象特征;其次

基于澳大利亚某光伏场站历史数据进行分季节K-均值相似日聚类

以便更准确地反映光伏发电的季节特性;然后

选择长短期记忆网络（LSTM）、卷积神经网络（CNN）、极限学习机（ELM）和支持向量机（SVM）作为基学习器

采用极限梯度提升（XGBoost）作为元学习器

并通过粒子群优化算法（PSO）对XGBoost的超参数进行优化

构建Stacking集成预测模型;最后

通过仿真实验证明该方法在不同季节的多种天气条件下表现出良好的预测性能和稳定性。

Abstract

Traditional ultra-short-term photovoltaic （PV） power forecasting methods often rely on a single prediction model

resulting in limited stability and generalization capability. To overcome these shortcomings

this study proposes a novel ultra-short-term PV power forecasting approach integrating seasonal similar-day clustering with Stacking ensemble learning. Key meteorological features relevant to PV output are first identified using Pearson and Spearman correlation analyses. Historical data from an Australian PV plant are then processed through seasonal -means similar-day clustering to capture the seasonal characteristics of PV generation more accurately. Four diverse base learners—long short-term memory （LSTM） networks

convolutional neural networks （CNN）

extreme learning machine（ELM）

and support vector machine（SVM）—are combined

with extreme gradient boosting （XGBoost） serving as the meta-learner. The hyperparameters of XGBoost are optimized via the particle swarm optimization （PSO） algorithm to construct the final Stacking ensemble model. Simulation results verify that the proposed method delivers enhanced forecasting accuracy and stability under diverse seasonal and meteorological conditions.

关键词

Keywords

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