基于改進灰色模型的電力中長期負荷預(yù)測研究

《基于改進灰色模型的電力中長期負荷預(yù)測研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、基于改進灰色模型的電力中長期負荷預(yù)測研究王迪（1.蘇州大學機電工程學院；2.蘇州軌道交通集團有限公司運營分公司江蘇蘇州215000）摘要：電力負荷預(yù)測是電網(wǎng)規(guī)劃的核心工作。木文比較分析了多種傳統(tǒng)灰色預(yù)測模型的改進方法，提出了依負荷情況而定的結(jié)合兩種改進法的新模型，新模型使灰色預(yù)測法具有了更強的適應(yīng)性和預(yù)測性能。關(guān)鍵詞：電力負荷預(yù)測；傳統(tǒng)灰色預(yù)測模型；無偏灰色預(yù)測模型；灰參數(shù).1八—刖目電力負荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行工作的重要組成部分，是電力系統(tǒng)可靠供電和經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)［1］，負荷預(yù)測的準確度直接影響到投資、網(wǎng)絡(luò)布局和運行的合理性。在電力負荷預(yù)測中，中長期負荷預(yù)測

2、的期限接近于大部分電力工程的周期，因此在系統(tǒng)規(guī)劃、新發(fā)電廠和變電站等發(fā)、配電系統(tǒng)的建立上有著特殊的重要地位。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，負荷預(yù)測的新興技術(shù)方法不斷涌現(xiàn)，灰色預(yù)測法即是適用于中長期電力負荷預(yù)測的應(yīng)用最廣泛的方法之一?；疑A(yù)測模型具有要求負荷數(shù)據(jù)少、不考慮分布規(guī)律、運算方便等優(yōu)點，因此許多專家與學者都致力于這一新興的負荷預(yù)測方法的研究中。木文對傳統(tǒng)灰色預(yù)測模型進行了改造與適應(yīng)性研究，提出了依負荷情況而定的結(jié)合兩種改進法的新模型，增強了灰色預(yù)測法的適應(yīng)性和預(yù)測性能，并在實際案例中驗證了新模型的合理性。一、灰色預(yù)測法灰色系統(tǒng)理論是中國學者鄧聚龍教授首先提出來的

3、。所謂灰色，指的是信息部分己知、部分未知，或者說信息不完全［3］。電力系統(tǒng)具有灰色特征，電力負荷符合了灰色預(yù)測的一系列基木條件，因此基于灰色系統(tǒng)理論的灰色預(yù)測法才得以在電力負荷預(yù)測中得到了推廣與應(yīng)用?；疑A(yù)測法是目前在中長期負荷預(yù)測中應(yīng)用最廣泛、效果最為理想的一類不確定性預(yù)測方法之一?；疑A(yù)測將系統(tǒng)行為特征量的變化過程看作一個灰色過程，利用灰色系統(tǒng)理論的微分方程模型(GreyModel)進行預(yù)測，其中最常用的灰色預(yù)測模型即是傳統(tǒng)灰色模型。灰色預(yù)測具有要求負荷數(shù)據(jù)少、不考慮分布規(guī)律、不考慮變化趨勢、運算方便、易于檢驗等優(yōu)勢，因此對灰色預(yù)測法及蘇改進模型的研究分析具奮

4、重要的現(xiàn)實意義與實用價值。二、改進模型的建立自灰色系統(tǒng)理論誕生以來，為了得到更理想的結(jié)果，許多學者對傳統(tǒng)GM(1,1)模型做了各種各樣的改進，其改進途徑有多種，主要有改造原始數(shù)列、初值或背景值的選取、對模型的改進和改進技術(shù)方法等。1)開根號法。預(yù)測計算前，針對數(shù)列增長過快等情況，對原始數(shù)列先進行開根號處理，形成新的原始數(shù)列，預(yù)測計算工作結(jié)束后對擬合預(yù)測序列進行一個平方還原；2)滑動平均法。將原始數(shù)列中的數(shù)據(jù)進行數(shù)值平均，按照滑動平均值計算公式形成新的數(shù)列進行分析，這一算法既增加了當年數(shù)據(jù)的權(quán)重又避免了數(shù)值的過度波動；3)20%修勻法。對離散程度較大的原始數(shù)列取平均

5、值，每一個原始數(shù)據(jù)與其比較，對大于±20%的偏差情況取最人偏差值，修勻后的數(shù)列在平均值的±20%范圍內(nèi)波動；4)無偏改進模型。傳統(tǒng)灰色模型實際上是一有偏差的指數(shù)模型，而無偏改進模型是一無偏差的指數(shù)模型，因此它在對近似指數(shù)增長規(guī)律的負荷樣本進行預(yù)測吋具有更高的預(yù)測精度；5)灰參數(shù)改進模型。傳統(tǒng)的灰色模型在參數(shù)a絕對值較小的情況下預(yù)測精度較高，然而實際負荷變化的規(guī)律因其影響因素多變往往不是指數(shù)增長的。由于在傳統(tǒng)模型的整個預(yù)測過程中，參數(shù)a保持不變在一定程度上增大了預(yù)測誤差，所以灰參數(shù)改進模型對參數(shù)a進行了灰色預(yù)測，有效解決了這一問題，適用于

6、預(yù)測具冇波動性變化的電力負荷。6）殘差灰色預(yù)測模型。該模型是對傳統(tǒng)灰色模型本身的改進方法，比較傳統(tǒng)灰色模型原始數(shù)列與預(yù)測數(shù)列之差，形成殘差數(shù)列，取部分子數(shù)列，建立GM（1,1）模型，以作為預(yù)測數(shù)列的修正模型。三、灰色預(yù)測模型的改造與適應(yīng)性研宄本文采用了五種具有代表性的負荷序列樣本（用電量）。其數(shù)據(jù)序列的發(fā)展規(guī)律包括了三類不同的趨勢曲線：近似指數(shù)增長規(guī)律（負荷1-3）;具冇飽和特性并近似Gompertzlan曲線增長規(guī)律（負荷4）;近似“S”型曲線（負荷5）。利用傳統(tǒng)及改進的灰色模型，對上述五種負荷的前十年用電量進行分析計算并預(yù)測未來第十年的用電量，將預(yù)測值與實際值

7、的相對誤差作為檢驗改進模型優(yōu)劣的標準。六種改進法為傳統(tǒng)灰色模型、原始數(shù)列開根號模型、20%修勻法模型、滑動平均法模型、無偏灰色模型、灰參數(shù)灰色模型、殘差灰色預(yù)測模型。通過比較相對誤差的大小，來尋求較好的改進方法。分析結(jié)果表明，不同的改進方法具冇其相應(yīng)的適用情況：開根號法適用于原始數(shù)列增長過快變化幅度較大的情況，它能奮效降低數(shù)列的離散度和增長幅度；滑動平均法適用于負荷樣本奮較大波動，曲線不平滑的情況，它增加了當年數(shù)據(jù)的權(quán)重又避免了數(shù)值過于波動，使原始序列更為平滑；20%修勻法則適用于增長率較小發(fā)展平穩(wěn)iL存在異常點的負荷樣本；無偏改進模型及殘差模型適用于預(yù)測近似指數(shù)

8、增長規(guī)律的