With the increased penetration of wind energy into the power grid, it has become increasingly important to be able to predict the expected power production for larger wind farms. Deep learning (DL) models can learn complex patterns in the data and have found wide success in predicting wake losses and expected power production. This paper proposes a modular framework for attention-based graph neural networks (GNN), where attention can be applied to any desired component of a graph block. The results show that the model significantly outperforms a multilayer perceptron (MLP) and a bidirectional LSTM (BLSTM) model, while delivering performance on-par with a vanilla GNN model. Moreover, we argue that the proposed graph attention architecture can easily adapt to different applications by offering flexibility into the desired attention operations to be used, which might depend on the specific application. Through analysis of the attention weights, it was showed that employing attention-based GNNs can provide insights into what the models learn. In particular, the attention networks seemed to realise turbine dependencies that aligned with some physical intuition about wake losses.


翻译:随着风能日益渗透到电网中,预测大型风力农场的预期发电量已变得越来越重要。深度学习模型可以学习数据中的复杂模式,在预测后天损耗和预期发电方面已经取得了广泛成功。本文提议了一个关注型图形神经网络模块框架,其中可以将注意力应用到图块中任何可取的成份。结果显示该模型大大优于多层光谱(MLP)和双向LSTM(BLSTM)模型,同时以Vanilla GNN模型在双向上交付性能。此外,我们认为,拟议的图形关注结构可以通过提供灵活性来适应不同的应用,以使用所需的关注操作,而这可能取决于具体应用。通过对关注重度的分析,可以显示使用关注型GNNP能够提供模型所学到的见解。特别是,关注网络似乎认识到涡轮机与一些关于后天损失的物理直觉相一致。

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