負(fù)荷預(yù)測中的組合預(yù)測方法與改進(jìn)分析

劉結(jié)

摘 要：組合預(yù)測方法是一種優(yōu)越的組合方法，在電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測中，通常和多種預(yù)測方法結(jié)合在一起，如灰色模型、指數(shù)平滑模型等，取得很好的預(yù)測效果。隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行體系也不斷完善，相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測方法必須不斷的改進(jìn)，才能適應(yīng)現(xiàn)階段供電需求。本文就負(fù)荷預(yù)測中的組合預(yù)測方法與改進(jìn)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷預(yù)測；組合預(yù)測；組合預(yù)測改進(jìn)；

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

組合預(yù)測是在全面考慮電力實(shí)際運(yùn)行情況下，用系統(tǒng)定量計(jì)算公式，將外來用電量進(jìn)行合理預(yù)測的方式。在電力輸送中，組合預(yù)測不可缺少，它直接關(guān)系著電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度及運(yùn)行自動(dòng)?，F(xiàn)階段，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，供電量也大幅度上升，如何做好電量負(fù)荷預(yù)測，不僅有利于電力穩(wěn)定輸送，還可避免電力浪費(fèi)。據(jù)此，本文就負(fù)荷預(yù)測中的組合預(yù)測方法與改進(jìn)進(jìn)行如下分析。

1 組合預(yù)測的概述

負(fù)荷預(yù)測中的組合預(yù)測是根據(jù)供電實(shí)際，對(duì)外來用電量進(jìn)行預(yù)測的一種精細(xì)方式。在實(shí)際運(yùn)作中，負(fù)荷預(yù)測有很多種類，如指數(shù)平滑模型及灰色模型等。就本質(zhì)來看，任何一種預(yù)測模型都是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行簡化，所包含的變量及參數(shù)均有限。就預(yù)測效果來看，每種預(yù)測方式都各有所長，均有自身的優(yōu)點(diǎn)，組合預(yù)測法應(yīng)用更廣泛，更適合于負(fù)荷預(yù)測。組合預(yù)測方法主要是通過計(jì)算個(gè)體值的平均數(shù)，來實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測，在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測時(shí)，可以將各種預(yù)測模型的優(yōu)點(diǎn)集中在一起，使預(yù)測結(jié)果更加精準(zhǔn)。

2 組合預(yù)測法

在組合預(yù)測法中，涉及到很多參數(shù)，這些參數(shù)一部分是單一預(yù)測法中自帶的，一部分是單一預(yù)測方法組合后產(chǎn)生的。將這些參數(shù)進(jìn)行深入理解，不僅能夠準(zhǔn)確的預(yù)算電網(wǎng)輸電中的電量負(fù)荷，更能就電網(wǎng)運(yùn)行操作中的變動(dòng)做出靈活的調(diào)整。組合預(yù)測中，通常假設(shè)有N個(gè)單一預(yù)測方法，對(duì)應(yīng)著N個(gè)預(yù)測值，用這一種預(yù)測方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測時(shí)，會(huì)得出一個(gè)誤差值，表示為第i種模型誤差。在計(jì)算誤差時(shí)，通常會(huì)用到平均數(shù)和數(shù)據(jù)數(shù)量，來計(jì)算加權(quán)平均數(shù)，當(dāng)應(yīng)用第i種模型時(shí)，計(jì)算得出的稱作第i種權(quán)重。另外，還會(huì)涉及到組合預(yù)測模型的誤差值，該誤差值是由多個(gè)單一預(yù)測模型通過矩陣計(jì)算得出，具有叫高的準(zhǔn)確性。還有，在組合預(yù)測預(yù)測誤差平方和計(jì)算時(shí)，還涉及到一些公式，這些公式通常涉及到一些約束條件，如在求取誤差平方和時(shí)，通用到公式：K=E-1R/RTE-1R，在計(jì)算中，通常會(huì)出現(xiàn)權(quán)重呈負(fù)數(shù)的情形，這種情況不符合常規(guī)思維，通常需要轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模型為：

J=KTEK

RTK=1

ki>0

3 遞歸等權(quán)組合預(yù)測模型

在組合預(yù)測法預(yù)測時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)預(yù)測誤差值出現(xiàn)負(fù)值的情況。這時(shí)，就要用到遞歸等權(quán)組合模型，將負(fù)值進(jìn)行處理。該種方法在使用時(shí)較為簡單，并且易于掌握，在電力負(fù)荷預(yù)測中作為組合預(yù)測的補(bǔ)充方法被廣泛應(yīng)用。用該中方法計(jì)算出的誤差值均小于參與組合的任意一個(gè)預(yù)測模型的誤差平方和。通常有公式，通過該公式可以計(jì)算出組合預(yù)測誤差平方和。遞歸等權(quán)組合預(yù)測模型在數(shù)據(jù)預(yù)測時(shí)，和組合預(yù)測方法一樣，也是具有N中預(yù)測方法，這N中預(yù)測方法預(yù)測得到的平均值均被標(biāo)記為f（n）=fn，簡單的表示方法為：

fe（1）=1/Nf1（1）+1/Nf2（1）+1/Nf3（1）+.....1/Nfn（1）

ft（1）=1/Nf1t（1）+1/Nf2t（1）+1/Nf3t（1）+....1/Nfnt（1）

其中fit（1）（i=1，2，....N），表示該種模型值在t時(shí)刻應(yīng)用地i種預(yù)測方法計(jì)算得到的，而fct（1）表示簡單平均法在t時(shí)刻的模型值。

如果在計(jì)算時(shí)，假設(shè)第N中預(yù)測方法的預(yù)測誤差值最大，則通過第i種方法得出的預(yù)測值，就能計(jì)算出N種方法的預(yù)測值，再將這N種方法組合在一起，便會(huì)得到遞歸等權(quán)組合預(yù)測值。這里注意，當(dāng)fc（k）模型計(jì)算得出的誤差平方和已經(jīng)達(dá)到接受水平，就可以停止迭代。

4組合預(yù)測法順序

在應(yīng)用組合預(yù)測法預(yù)測電力負(fù)荷時(shí)，為了使預(yù)測結(jié)果更加精準(zhǔn)，常將組合預(yù)測和遞歸等權(quán)組合預(yù)測結(jié)合在一起，結(jié)合之后，通常會(huì)衍生出三種單一預(yù)測模型，分別為灰色模型、自適應(yīng)濾波模型及二次指數(shù)平滑模型。它們分別有各自的預(yù)測值及預(yù)測公式，也有一定的預(yù)測流程。如下：電力負(fù)荷預(yù)測開始后，先將每年的用電數(shù)據(jù)輸入，然后選擇每一種預(yù)測模型，計(jì)算出每一模型下的加權(quán)系數(shù)。同樣，將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用遞歸等權(quán)組合預(yù)測模型計(jì)算出加權(quán)系數(shù)，最后建立組合模型進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測及輸出預(yù)測結(jié)果。

5 組合預(yù)測法的應(yīng)用實(shí)例

對(duì)某單位某年用電量利用三種預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測，結(jié)果表明，三種模型下的模型值都相差不大，并且和實(shí)際值之間的差異也不明顯。誤差分析表明，灰色模型得出的誤差平方和為111719，二次指數(shù)平滑模型的為119115，自適應(yīng)濾波模型的為191768，由此可知，三者之中誤差平方和最小的為灰色模型。將這三種模型的誤差平方和綜合起來，便得到組合預(yù)測模型的平方和，為97958，和三者中的任何一種相比是最小的。由此可見，組合預(yù)測模型提高了電能負(fù)荷預(yù)測值，在電能負(fù)荷預(yù)測中應(yīng)廣泛應(yīng)用。

6 組合預(yù)測方法的改進(jìn)

由于組合預(yù)測法得出的權(quán)系數(shù)不穩(wěn)定，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性降低，原因有如下幾點(diǎn)：

（1）不同的個(gè)體或不同的單位對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)不同，使得同一種預(yù)測方法在不同的結(jié)果不同環(huán)境下得出的存在差異。

（2）經(jīng)濟(jì)條件在不斷的變化，相應(yīng)的預(yù)測技術(shù)及預(yù)測結(jié)果也會(huì)隨著變動(dòng)。

（3）經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的非線性關(guān)系也會(huì)影響預(yù)測結(jié)果。

目前，解決這種情況的方法通常是采用適應(yīng)性算法，這種方法的基本原理就是移動(dòng)樣本，提取幾個(gè)最近樣本的歷史值計(jì)算權(quán)系數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用遞推算法，以適應(yīng)權(quán)系數(shù)的變化。這種方法最明顯的特點(diǎn)是，對(duì)不同預(yù)測模型的協(xié)方差不給予統(tǒng)計(jì)，在計(jì)算中只采用移動(dòng)樣本，但用到的必須是樣本的歷史值。

結(jié)語

隨著用電量的不斷增加，電力負(fù)荷預(yù)測也顯得越來越重要，組合預(yù)測法由于其自身的優(yōu)越性，在電力負(fù)荷預(yù)測中發(fā)揮著重要作用。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，該種預(yù)測方法也要不斷的改進(jìn)，才能避免電力浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]唐小我.組合法預(yù)測研究[J].控制與決策，2001，8（01）：35-38.

[2]吉培榮.對(duì)灰色預(yù)測模型的分析與評(píng)價(jià)[J].水電能源科學(xué)，2000，17（02）：67-74.