Electric Vehicle Charging Load Forecasting Based on Graph Convolution and Temporal-fusion Transformer

CUI Tianze; TENG Xianliang; WANG Jun; DU Wei; GAO Tian

doi:10.7500/AEPS20250529008

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Electric Vehicle Charging Load Forecasting Based on Graph Convolution and Temporal-fusion Transformer

更新时间：2026-08-24

- Electric Vehicle Charging Load Forecasting Based on Graph Convolution and Temporal-fusion Transformer
- Automation of Electric Power Systems Pages: 1-12(2026)
- 作者机构：
  
  1.国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市 211106
  2.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
  3.电网运行风险防御技术与装备全国重点实验室，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5400-202456208A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20250529008
  CLC：
- Received：29 May 2025，
  
  Revised：2025-09-23，
  
  Online First：21 August 2026，
- 稿件说明：
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崔天泽,滕贤亮,王俊等.基于图卷积-时域融合Transformer的电动汽车充电负荷预测[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250529008.

CUI Tianze,TENG Xianliang,WANG Jun,et al.Electric Vehicle Charging Load Forecasting Based on Graph Convolution and Temporal-fusion Transformer[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250529008.
崔天泽,滕贤亮,王俊等.基于图卷积-时域融合Transformer的电动汽车充电负荷预测[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250529008. DOI：

CUI Tianze,TENG Xianliang,WANG Jun,et al.Electric Vehicle Charging Load Forecasting Based on Graph Convolution and Temporal-fusion Transformer[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250529008. DOI：

摘要

在双碳战略背景下，电动汽车规模化接入电网，充电负荷由于其固有的时空随机性呈现出复杂特征，加剧了对电网供需平衡的影响。精准的充电负荷预测是支撑电网安全运行的关键技术之一。针对图卷积方法在提取充电站空间相关信息时拼接外部特征产生的误差问题，提出一种基于图卷积-时域融合Transformer的充电负荷预测方法。首先，为避免外部特征直接参与图卷积，仅使用历史充电负荷数据生成空间邻接关系，并基于自适应图卷积-门控时间卷积网络模块提取空间拓扑信息；然后，基于隐含空间拓扑信息的隐藏层输出和外部特征生成综合时空特征嵌入，并使用时域融合Transformer进一步学习多源特征间的非线性时序依赖与动态演化规律；最后，通过华东某市的真实历史运行数据验证了所提方法的有效性。相比传统图方法，在31个充电站的15 min级充电负荷预测任务中，所提方法的平均绝对误差指标提升超9%。

Abstract

Under the background of the dual‑carbon strategy

large-scale electric vehicles are connected to the power grid. Owing to its inherent spatiotemporal randomness

the charging load exhibits complex characteristics and aggravates the impact on the supply-demand balance of the power grid. Accurate charging load forecasting is one of the key technologies to support the safe operation of power grids. Aiming at the error caused by concatenating external features when graph convolutional methods extract spatial correlation information among charging stations

this paper proposes a charging load forecasting method based on graph convolution and temporal-fusion Transformer. Firstly

to avoid direct involvement of external features in graph convolution

only historical charging load data are adopted to generate spatial adjacency relationships

and spatial topological information is extracted via an adaptive graph convolution-gated temporal convolutional network module. Secondly

comprehensive spatiotemporal feature embeddings are generated from the hidden-layer outputs containing implicit spatial topological information and external features. A temporal-fusion Transformer is employed to further learn the nonlinear temporal dependencies and dynamic evolution rules among multi-source features. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified using real historical operational data from a city in East China. Compared with conventional graph-based methods

the mean absolute error of the proposed method is improved by more than 9% in the 15‑minute‑interval charging load forecasting task for 31 charging stations.

关键词

Keywords

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