電力市場中電價預(yù)測方法綜述

趙晶

摘 要：文章對電力市場中電價預(yù)測方法進行了綜述，闡述了電價預(yù)測的特點和分類方法，總結(jié)了短期電價預(yù)測，指出了長期電價預(yù)測研究的不足之處和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：電力市場；電價；預(yù)測；方法

中圖分類號：TM744 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0118-02

隨著世界各國電力市場化的改革，電價在整個電力行業(yè)中的地位逐漸凸顯，越來越受到了電力行業(yè)專家學(xué)者和電力企業(yè)的重視，國內(nèi)外對電力市場中的電價預(yù)測進行了廣泛的研究。所謂電力市場中的電價預(yù)測，就是指根據(jù)數(shù)學(xué)方法在電力市場的模式下，在滿足相關(guān)數(shù)據(jù)精度要求的前提下，基于歷史數(shù)據(jù)對電價進行合理的預(yù)測。這種預(yù)測對指導(dǎo)電力市場電價核定具有重要的作用，能夠?qū)﹄娏κ袌鲋械碾妰r提出合理的建議，本文對電力市場中電價預(yù)測方法進行了綜述。

1 電價預(yù)測的特點和分類

電價預(yù)測具有和負(fù)荷預(yù)測相似的特點，其預(yù)測結(jié)果也是具有一定周期性的。同時，電價預(yù)測具有自己的特點，即其具有波動趨勢長的特點，其在一個周期內(nèi)是持續(xù)著波動和變化的狀態(tài)。在通常情況下，用電市場中的電價與整個電力市場的制度是有很大關(guān)系的，同時還受到整個社會經(jīng)濟的影響。因此，這就增加了對電價預(yù)測的難度，導(dǎo)致在電價預(yù)測中難以應(yīng)用傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測方法，如一元線性回歸方法或倍比法等，這些都難以對電價進行準(zhǔn)確的預(yù)測。

根據(jù)上述的進行電價預(yù)測的特點，我們在進行電價預(yù)測時可以進行分類預(yù)測，即將電價分為市場統(tǒng)一的電價預(yù)測和基于邊際的電價預(yù)測。通常我們所提到的都是指市場統(tǒng)一的電價預(yù)測，即在通常情況下認(rèn)為區(qū)域的統(tǒng)一電價與邊際電價都是統(tǒng)一的。

根據(jù)對電價所預(yù)測內(nèi)容的不同，電價預(yù)測可以分為空間電價預(yù)測和確定性的電價預(yù)測，其中空間電價預(yù)測是基于數(shù)理統(tǒng)計和概率有關(guān)知識，確定空間電價的合理波動范圍，并在一個確定的時間內(nèi)給出電價的平均值，因此，空間電價預(yù)測主要是基于長期的電價預(yù)測；而確定性的電價預(yù)測主要在一個非常短內(nèi)的時間進行電價預(yù)測，其電價預(yù)測結(jié)果表示為一個較為確定的值。

根據(jù)電價預(yù)測的原理不同，電價預(yù)測可劃分為長期的電價預(yù)測方式和短期的電價預(yù)測方式。具體的根據(jù)電價所表現(xiàn)的波動性質(zhì)，可將電價合理的劃分為若干小時的電價預(yù)測，一日內(nèi)的電價預(yù)測和一個季度的電價預(yù)測。

電價預(yù)測是電力行業(yè)發(fā)展和研究的新方向，對其研究有助于電力市場化的實施和發(fā)展，但當(dāng)前對電價的預(yù)測還不夠充分，尚未有一種方法能夠?qū)﹄娏κ袌鲞M行有效的預(yù)測，因此有必要對電力市場中的電價預(yù)測方法進行深入的研究，有效提高電價預(yù)測的精度和速度。下面分別對短期電價預(yù)測和中長期電價預(yù)測方法進行總結(jié)。

2 短期電價預(yù)測方法分析

作為整個電價預(yù)測理論體系中最為重要的一部分，短期電價預(yù)測主要是對未來若干個小時內(nèi)到幾天內(nèi)的電價進行預(yù)測。提高短期電價預(yù)測的準(zhǔn)確度有利于發(fā)電企業(yè)選擇最合理的報價策略，進而使其利潤最大化，而且還有助于有效控制購電用戶的成本，同時更有利于相關(guān)的監(jiān)管部門對電力市場進行有效的監(jiān)管，確保電力行業(yè)中市場的穩(wěn)定安全運行。當(dāng)前，進行短期電價預(yù)測的方法主要有以下四種，即以時間推移為基礎(chǔ)的時間序列法、以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論為核心的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、以傅里葉變換和小波變換為核心的預(yù)測法及組合預(yù)測的方法等，本文分別進行介紹。

2.1 時間序列方法

時間序列方法是基于AR、MA和ARMA模型，利用回歸分析對短期電價預(yù)測進行分析的方法。由于短期電價預(yù)測中各個時間段系統(tǒng)的邊際電價為一個等距離的隨機序列，因此可用AMRA模型進行短期電價的預(yù)測。這種方法的局限性無法充分考慮市場對電價的綜合影響，且難以選擇合理模型，如果模型選擇的不合理，則即使參數(shù)估計的再精確也難以達到理想的預(yù)測效果。

2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法能夠有效處理多變量的問題，因此能夠適應(yīng)非結(jié)構(gòu)性和非精確性的預(yù)測，這正是電價預(yù)測所需要的。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)測時，需要仔細(xì)分析預(yù)測成本和輸入層數(shù)等，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇大都是根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗進行的，或者采用試湊法來進行，可能存在難以收斂或者精度不夠的問題，這是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在短期電價預(yù)測中的弊端。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法又可分為SP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

2.2.1 SP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

作為當(dāng)前作為應(yīng)用作為廣泛同時也是最為成熟的一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。SP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能夠依據(jù)最小均方差的有效方式，采用適應(yīng)性的網(wǎng)絡(luò)模式，在對函數(shù)評價最小化時能夠?qū)斎胄盘栠M行有效的映射，這種映射方式由于是非線性映射，其可進行復(fù)雜模式的識別。電價的短期預(yù)測正是需要對影響電價的各種因素進行評估，而這些因素和電價的關(guān)系大都是非線性的，因此，利用SP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能夠有效解決短期電價預(yù)測的問題。相關(guān)學(xué)者通過對原始數(shù)據(jù)進行分析，得到了UMCP的明顯變化趨勢，并對其進行綜合處理后，對數(shù)據(jù)的可用性進行了有效的增加。通過對其相關(guān)性進行分析，使其輸入變量能夠有效適應(yīng)實際電價的變化。在SP神經(jīng)法中并加入了權(quán)重值，通過擬合的方法能夠有效進行預(yù)測。SP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法所得到了預(yù)測結(jié)果大都能讓人滿意，但其缺點是無法考慮各個時間段的相關(guān)性，且在負(fù)荷變化較為緩慢時預(yù)測精度不夠，且難以預(yù)測較為劇烈變化的電價，同時有時輸出結(jié)果不夠穩(wěn)定，計算的速度較慢。

2.2.2 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。

國內(nèi)外學(xué)者通過利用徑向函數(shù)可以實現(xiàn)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法是基于隱層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)、連接權(quán)和中心向量的，其要求隱層的節(jié)點數(shù)具有不可微和不連續(xù)的性質(zhì)，因此必須利用階梯遺傳算法對RBF的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行訓(xùn)練，這樣就能夠有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)和參數(shù)的優(yōu)化。這種方法能夠有效解決SP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法所存在的局部最大值和最小值這個缺陷，但其弊端是在負(fù)荷變動較大，且在電價的峰值時難以進行預(yù)測。

RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法雖然結(jié)構(gòu)較為簡單，但其逼近和分類能力等方面都是比BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法優(yōu)秀的，其所存在的應(yīng)該解決的問題主要有：如何合理確定相關(guān)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的數(shù)據(jù)中心，并通過聚類的方法進行有效的量度和定義；如何找到合理的徑向函數(shù)；如何較為合理的反應(yīng)影響電價的各種非線性因素及如何合理的選擇基函數(shù)。

2.3 基于傅里葉變換的小波預(yù)測方法

小波分析法比神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能夠更加準(zhǔn)確地對短期電價進行預(yù)測，其難點在于合理選擇小波的尺度和分界度，同時合理處理小波變換中的邊界問題，這樣才會取得良好的短期電價預(yù)測效果。

2.4 組合方法

所謂組合方法，就是指通過對上述電價預(yù)測方法的組合來實現(xiàn)電力市場中電價預(yù)測。由于對電力市場中的電價影響因素較多，且各個影響因素較為復(fù)雜，有些時候無論采用何種方法，如時間序列法、回歸方程法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法都難以得到滿意的結(jié)果。因此許多專家學(xué)者基于電力市場的實際特點，提出了組合預(yù)測的方法。當(dāng)前電力市場中電價組合預(yù)測方法都是基于某種預(yù)測機理將某一單一的電價預(yù)測進行有效的組合，即首先對單一的預(yù)測方法進行有效的分析，然后通過對兩種或者多種方法進行對比，采取有效的方法組合，進而得到最有效的電價預(yù)測方法。

當(dāng)前國內(nèi)外研究生所提出的組合預(yù)測方法主要有兩種：一種是將權(quán)重固定的電價組合預(yù)測方法；二是對權(quán)重進行改變的電價組合預(yù)測方法。其根本思想都是將對電價預(yù)測的各種方法進行有效的組合，進而得到一個合理的最佳電價預(yù)測結(jié)果。組合電價預(yù)測方法的核心內(nèi)容是合理選擇權(quán)重，其權(quán)重選擇需要受電價各種因素的影響。由于當(dāng)前各種電價預(yù)測方法的精度都不夠高，如何合理將這些方法進行組合也是組合電價法的重點和難點。當(dāng)前電價組合預(yù)測中所采用的主要的組合預(yù)測方式有：合理選擇電價影響因素，根據(jù)各個影響因素的歷史特征來進行數(shù)據(jù)篩選，然后在利用傳統(tǒng)的方法依據(jù)影響因素的不同進行有效的分離，進而進行各種預(yù)測，將各個預(yù)測的結(jié)果進行對比分析即可得到最后的預(yù)測結(jié)果。組合電價預(yù)測方法的核心是要實現(xiàn)多種電價預(yù)測方法的有效互補和利用，這樣才能提高電價預(yù)測精度，取得良好的電價預(yù)測效果。

3 中長期電價預(yù)測

在電力市場中對中長期電價進行準(zhǔn)確的預(yù)測有助于發(fā)電企業(yè)合理安全年度生產(chǎn)計劃，并為相關(guān)的電力投資商提高良好的參考依據(jù)，同時也有助于電力監(jiān)管部門制定長期的監(jiān)管政策，對電網(wǎng)企業(yè)而言，有利于其對電網(wǎng)的運行進行合理的安排。因此，研究電力市場中的中長期電價預(yù)測具有非常重要的意義。

由于存在多種因素對電價進行影響，同時這些因素具有非常大的不確定性，而且電價的中長期預(yù)測的周期較長，所以對電價進行中長期預(yù)測的難度是非常大的。當(dāng)前國內(nèi)外研究人員對中長期電價預(yù)測的研究較少，現(xiàn)有的研究成果大都是將電價等效為隨機變量，對其分布函數(shù)進行研究，在其分布區(qū)間內(nèi)建立有效的預(yù)測模型。

在電價長期預(yù)測方法中，采用模糊方法與采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對相關(guān)不確定性因素的處理思想是不一致的，采用模糊方法不是盲目地追求相關(guān)的預(yù)測精度，而是要構(gòu)建預(yù)測數(shù)據(jù)的分布情況，而采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法則是要合理的對現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行分析，確定自變量和因變量的關(guān)系，進而達到合理預(yù)測電價的目的。中長期電價預(yù)測最重要的影響因素就是電力負(fù)荷的長期需求情況及社會經(jīng)濟的發(fā)展情況，同時還應(yīng)考慮發(fā)電廠企業(yè)的電源建設(shè)情況，要合理確定中長期電價與整個系統(tǒng)剩余百分比的關(guān)系，重點研究電價的整體變化趨勢，有效確定中長期電價的置信區(qū)間。當(dāng)前對中長期電價預(yù)測的研究還是不夠充分，還需國內(nèi)外電價預(yù)測研究者進行深入的研究。

4 結(jié) 語

本文對當(dāng)前的電價預(yù)測方法進行了總結(jié)和綜述。針對不同形式的電力市場，所采取的電價預(yù)測方法也有所不同，應(yīng)綜合電價預(yù)測方法的優(yōu)點，對具體情況進行具體分析，有效提高電價預(yù)測的精度，使其在電力市場和電力系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻：

[1] 周浩，陳建華，孫維真.電力市場中的電價分析與調(diào)控[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，（6）：37-40.

[2] 陳建華，周浩.電力市場中的短期電價調(diào)控[J].價格理論與實踐，2003，（9）：25-26.