畢業(yè)設(shè)計（論文）電力市場電價預(yù)測

1、xx大學(xué)課程設(shè)計   電力市場下的電價預(yù)測xx大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計題目：電力市場下的電價預(yù)測學(xué) 院： 專 業(yè)：電氣工程及其自動化指導(dǎo)老師： 學(xué) 生： 學(xué) 號： 日 期： 電力市場下的電價預(yù)測（電氣工程及其自動化） 指導(dǎo)老師 xxx摘要：隨著電力行業(yè)逐漸由壟斷經(jīng)營走向競爭，作為電力市場的核心因素即電價，相應(yīng)地也發(fā)生了較大的變化。作為電力市場的參與者，其利益最終是通過電能的交易實現(xiàn)的，提前知道電價的信息，就可以在電力市場的交易中獲得更大的利益，因此，電價預(yù)測，主要是指系統(tǒng)邊際價格預(yù)測，就成為電力市場中首要解決的課題之一。典型的電價預(yù)測方法有倍比點(diǎn)對點(diǎn)預(yù)測、回歸預(yù)測、灰色理論預(yù)測、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)

2、預(yù)測、模糊邏輯預(yù)測等。本次論文首先介紹了電力市場下電價產(chǎn)生的背景和研究電價的意義，闡述了電價預(yù)測的基本概念、原理、分類方法及意義。接著，通過對電價預(yù)測模型生成過程的介紹和建立電價預(yù)測模型的分析，提出了幾種電價預(yù)測算法，舉出一個實例，詳細(xì)通過倍比點(diǎn)對點(diǎn)方法和回歸法對第二天（即交易日）各交易時段的市場電價作出預(yù)測并滾動預(yù)測十日電價，最后對運(yùn)用這兩種方法分別產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果做出理論分析和比較，以達(dá)到掌握這兩種方法的目的。 關(guān)鍵詞：電力市場，電價預(yù)測，倍比點(diǎn)對點(diǎn)，回歸法abstract: as the marketing of the electric power industry have chang

3、ed from monopolizing managing into competitively, the electric price is taking a notable change, which be the core factor of electric power market. participators in electric power market have to get there benefit only through the electric exchange. so getting the electric price information in advanc

4、e is a key reason for the maximum benefit in the electric power market business. electric price forecast, mainly for the system boundary, becomes the main point of the electric market research. the forecast models of electric price include grey forecast，regress forecast，flat forecast and so on. this

5、 paper introduces the price background of the electric market and the research signification, expounds electric price forecast's basic conception, principle, how to classify besides the signification. then, through the introduce and analyse towards the creating model process of the electric pric

6、e forecast, comes up with several ways forecasted, arises an example, particularly forecast the every times' electric price in coming day through flat forecast and regress forecast，including the forecast of following ten days' price. at last, theory analysis and comparison about the statisti

7、c of the data from the forecast could bring up a clearly ways to understand the two methods mentioned above well.keywords: power market，price forecast，flat forecast，regress forecast摘要 1第一章 電力市場和電力的定價31.1電力市場概述31.1.1電力市場的定義及基本特征41.1.2電力市場的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)41.1.3研究電力市場的重大意義51.2電力的定價51.2.1電價的概念51.2.2研究電價的意義及概況61.3

8、本論文的任務(wù)6第二章 電價預(yù)測的原理和方法62.1電力市場中的預(yù)測問題62.1.1電力市場預(yù)測原理72.1.2電力市場下預(yù)測問題的分類82.2電價預(yù)測82.2.1電價預(yù)測的基本概念82.2.2電價預(yù)測的分類82.2.3電價預(yù)測的方法92.2.4電價預(yù)測的意義112.3電價預(yù)測的步驟11第三章 電價預(yù)測模塊總體設(shè)計123.1總體框架123.2 電價預(yù)測模型的建立123.3幾種電價預(yù)測算法概述13第四章 算例分析194.1算例簡述194.2倍比點(diǎn)對點(diǎn)法的算例分析194.3回歸法的算例分析324.3數(shù)據(jù)分析與比較374.4誤差計算與比較39第五章 結(jié)論40參考文獻(xiàn)41附錄41致謝55第一章 電力市場

9、和電力的定價1.1電力市場概述電力市場是電力交換的場所，其形成與電網(wǎng)緊密相關(guān)。隨著發(fā)電廠不僅僅是解決投資者自身對電力的需求，而且社會上也存在電力需求的情況下，就會促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展，通過電網(wǎng)這一媒介，實現(xiàn)發(fā)電商與用戶之間以及發(fā)電商之間的電力交換。世界上電力市場已經(jīng)存在了上百年的時間，我國電力市場業(yè)已存在了近百年。80年代以來特別是進(jìn)入90年代，世界電力工業(yè)又開始了新一輪電力體制改革，其主要思路就是實行私有化和構(gòu)筑競爭性電力市場。隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制的逐步形成和完善，1998年國務(wù)院批準(zhǔn)同意在上海、浙江、山東和東北三省開展“廠網(wǎng)分開、競價上網(wǎng)”的改革試點(diǎn)，電力工業(yè)進(jìn)行企業(yè)制度創(chuàng)新和構(gòu)建有中國特

10、色社會主義競爭性電力市場已經(jīng)進(jìn)入實踐階段。電力系統(tǒng)市場化是世界電力工業(yè)的發(fā)展方向。電力系統(tǒng)市場化意味著電力系統(tǒng)的更進(jìn)一步開放，信息的更多交流個公布。電力市場是指電力商品流通領(lǐng)域中電能的交換及其交換關(guān)系的總和。電力市場的主體包括電力建設(shè)企業(yè)，電力生產(chǎn)企業(yè) ，電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)以及電力消費(fèi)用戶。電力市場的客體就是作為商品的電能，而電力市場的載體即為電網(wǎng)（包括輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)）。電力市場有別于其他商品市場最顯著的特征就是電力商品產(chǎn)供銷（發(fā)供用）瞬間同時完成。這個特征決定了電力市場較之其他商品市場就其運(yùn)營難度以及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、體制、調(diào)節(jié)等因素的影響程度要廣泛的多。電力市場無論其理論還是實踐在我國尚處于雛形階段，

11、他既依賴于電力工業(yè)體制的改革，也有賴與政策、理論、技術(shù)很規(guī)則方面的準(zhǔn)備，二者缺一不可。所謂電網(wǎng)商業(yè)化運(yùn)營，就是在電力市場環(huán)境下，以價值規(guī)律為主導(dǎo)，在市場主體內(nèi)引入競爭機(jī)制；以電價作為支點(diǎn)，通過競爭上網(wǎng)，優(yōu)化調(diào)度，最終使得用戶獲得最大效益，并促進(jìn)電力資源的合理配置。建立發(fā)電市場是電力行業(yè)從壟斷型經(jīng)營走向商業(yè)性市場經(jīng)營的第一步，其特點(diǎn)是：放開發(fā)電側(cè)，允許多種所有制形式電廠存在，具有獨(dú)立法人資格的發(fā)電公司各自承擔(dān)電廠經(jīng)營風(fēng)險，參與發(fā)電市場上網(wǎng)電的競爭。其目的是：實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度的公平、公正、公開和發(fā)電企業(yè)之間的平等競爭，促進(jìn)電力企業(yè)提高效率，加強(qiáng)管理，優(yōu)化電力資源配置，在改革過程中逐步調(diào)整好電力企業(yè)與社

12、會之間，電力企業(yè)之間的經(jīng)濟(jì)關(guān)系，以最終達(dá)到降低銷售電價，使全社會收益的目的?？傊娏κ袌鼋⒌哪康氖墙档碗娏Τ杀荆构┬鑳煞焦餐找?，從而給電力工業(yè)帶來競爭的活力，同時使其他工業(yè)也因此降低了用電成本而帶來活力，所以電力市場可以增加整個國家產(chǎn)品的競爭力。1.1.1電力市場的定義及基本特征電力市場是采用法律、經(jīng)濟(jì)手段，本著公平競爭、自愿互利的原則，對電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、供電、用戶等各成員組織協(xié)調(diào)運(yùn)行的管理機(jī)制和執(zhí)行系統(tǒng)的總和。電力市場的基本特征是開放性、競爭性、計劃性和協(xié)調(diào)性、根據(jù)以上定義，電力市場首先是一種管理機(jī)制。這種機(jī)制與傳統(tǒng)的行政命令的機(jī)制不同，是主要采用經(jīng)濟(jì)的手段進(jìn)行管理。所以電力市場

13、的基本原則是公平競爭、自愿互利。同時，電力市場還是體現(xiàn)這種管理機(jī)制的執(zhí)行系統(tǒng)，包括貿(mào)易場所、計量系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。電力市場的基本特征是：開放性、競爭性、計劃性和協(xié)調(diào)性。與傳統(tǒng)的壟斷的電力系統(tǒng)相比，電力市場具有開放性和競爭性。與普通的商品市場相比，電力市場具有計劃性和協(xié)作性。電力系統(tǒng)是相互緊密聯(lián)系的，任一成員的操作，均將對電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響。所以要求電力市場中的電力生產(chǎn)、使用、交換具有計劃性。同時由于電力系統(tǒng)要求隨時做到供需平衡，所以要求電力市場中的供應(yīng)者之間、供應(yīng)者與用戶之間相互協(xié)調(diào)。我國競爭性電力市場具有二個本質(zhì)特征，一是國有經(jīng)濟(jì)要占控制地位，這是我國社會主義性質(zhì)的特殊性所決定的；

14、二是市場的競爭性，這是市場的共同性所決定的。我國電力市場的競爭性包括競爭、有序和開放三方面的內(nèi)容，是三者的有機(jī)體，因而是競爭有序開放的電力市場。競爭是指有效競爭，是電力市場的各個主體按照共同的市場規(guī)則，無歧視地進(jìn)行“三公”(即公開、公平、公正)競爭，也就是有序和開放的競爭。1.1.2電力市場的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)電力市場的結(jié)構(gòu)與電力生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)緊密相關(guān)，電力生產(chǎn)使用過程可以分為發(fā)電、輸電、配電、用電，各環(huán)節(jié)統(tǒng)一壟斷經(jīng)營。因此，電力市場也相應(yīng)可分為四個部分：（一）發(fā)電市場的建立，鼓勵不同的投資商進(jìn)入發(fā)電市場，互相競爭，參與發(fā)電市場的建設(shè)；（二）輸電市場的建立，成立一個或幾個電網(wǎng)公司，為發(fā)電廠和電力用戶提

15、供輸電服務(wù)，同時促進(jìn)輸電網(wǎng)的建設(shè)；（三）配電市場的建立，成立一個或幾個配電公司（相當(dāng)于電力零售商），為用戶提供電力陪送服務(wù)；（四）用電環(huán)節(jié)的完善，讓客戶根據(jù)一定的市場供需原則，選擇相應(yīng)的服務(wù)和消費(fèi)。其特點(diǎn)是：一、電價是電力市場的杠桿和核心內(nèi)容：電力市場要采用經(jīng)濟(jì)手段管理各成員，電價則是體現(xiàn)管理思想的工具，所以確定電價原則、計算貿(mào)易電價是電力市場的重要內(nèi)容。二、用戶：電力市場與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)相比，提高了用戶的地位。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，用戶被視為被動的負(fù)荷；而在電力系統(tǒng)中，用戶具有能動性。電力市場的成員，往往同時具有供應(yīng)者和用戶的雙重身份。當(dāng)某成員（例如某電力公司）有富裕的電能向其他電力公司傳送時

16、，它具有供應(yīng)者的身份；而當(dāng)它從其他電力公司購電時，又具有了用戶的身份。1.1.3研究電力市場的重大意義一、建立電力市場是當(dāng)前電力發(fā)展的需要。(1)省網(wǎng)間進(jìn)行功率交換需要電力市場；(2)電廠產(chǎn)權(quán)多元化需要電力市場 ；(3)引進(jìn)競爭，增加活力；(4)建立電力市場是吸引投資的有效手段；(5)建立電力市場可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。二、建立電力市場的運(yùn)行機(jī)制必須理論先行。三、建立電力市場是歷史發(fā)展的必然。1.2電力的定價1.2.1電價的概念電價是電力市場的支點(diǎn),無論對供應(yīng)電力的一方還是需求電力的一方,電價都是直接關(guān)系到各市場參與者的最直接和最敏感的因素。電價作為電力市場的指針能夠自動引導(dǎo)資源的配置，它的導(dǎo)向

17、力是直接和有力的。從發(fā)電商、輸電商、配電商的角度來看出，電價從長遠(yuǎn)來說首先要能高過發(fā)電成本，影響發(fā)電成本的有以下一些因素：（） 發(fā)電所需的燃料費(fèi)，在輸電、配電過程中的損失費(fèi)；（） 從事電力生產(chǎn)所需的人工費(fèi)用的管理費(fèi)用；（） 發(fā)電、輸電、配電所需的維修費(fèi)用，設(shè)備老化折舊的費(fèi)用以及更新所需的費(fèi)用；（） 隨著負(fù)荷的不斷增長，還要考慮發(fā)電、輸電、配電所需的發(fā)展和還貸費(fèi)用；除此之外，從理論上講，電價還是一個變數(shù)，原因如下：（） 電價隨負(fù)荷漲落而變化。負(fù)荷較高時燃料為增率升高，發(fā)電的成本較高，而且旋轉(zhuǎn)備用容量的費(fèi)用也加大，因此在一天小時的峰谷時電價差別是很大的；（） 電價隨地點(diǎn)而變化。作為發(fā)電廠距離燃料產(chǎn)

18、地越遠(yuǎn)燃料價越貴，因為有運(yùn)輸費(fèi)用在里面，在同一個網(wǎng)內(nèi)燃料費(fèi)幾乎能相差一倍。作為用戶也隨地點(diǎn)而不同，因為傳輸有損失，據(jù)電廠越遠(yuǎn)電價越高；（） 電價隨可靠性變化。某些用戶要求供電可靠性非常高，因此這種高質(zhì)量的服務(wù)費(fèi)就不能與一般用戶相同?；谝陨显颍碚撋想姀S的電價、用戶的電價均是隨時間、地點(diǎn)而變化的，因此有人提出了實時電價（spot price）的概念。實時電價是隨時間變化的電價，這需要更精細(xì)的電價計算方法和更強(qiáng)的自動化技術(shù)系統(tǒng)來支持。出了實時電價以外，還有合同電價（long term contract），合同電價則可以在考慮各方面的優(yōu)惠和對雙方的限制的基礎(chǔ)上簽訂合同電價。電價的制定原則應(yīng)使電力

19、市場的每一參與者的利益與電力市場的總體利益一致，而這一總體利益又應(yīng)該符合社會利益。1.2.2研究電價的意義及概況市場所賴以運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)機(jī)制即市場機(jī)制，從某種意義上也可以說是價格機(jī)制。市場通過價格使各種市場要素來相互適應(yīng)，相互制約，自行協(xié)調(diào)。因此價格研究在市場理論中占據(jù)著核心地位。通過研究電價在市場環(huán)境中的經(jīng)濟(jì)信號作用，從而指導(dǎo)、調(diào)節(jié)、控制電能生產(chǎn)與消費(fèi)，達(dá)到電力市場優(yōu)化資源配置，合理組織生產(chǎn)，平衡供需矛盾，提高社會經(jīng)濟(jì)效益的目的。電價在電力市場中的核心地位是同其具有的功能分不開的，電價的功能具體表現(xiàn)為:(1)電價不論是在一個政府定價的完全壟斷的環(huán)境中，還是在一個充分競爭的市場環(huán)境中，財務(wù)核算是其

20、最基本的功能。一方面電力生產(chǎn)服務(wù)部門依據(jù)電價獲取收益，維持生產(chǎn)與再生產(chǎn)，另一方面用戶根據(jù)電價決定用電，核算其用電成本。(2)電價在市場環(huán)境中起著引導(dǎo)生產(chǎn)與消費(fèi)的經(jīng)濟(jì)信號作用。價格的變化引起各方之間的利益關(guān)系發(fā)生變化，進(jìn)一步導(dǎo)致供需關(guān)系的改變，最終達(dá)到供需平衡。這里需要突出強(qiáng)調(diào)的是電價引導(dǎo)消費(fèi)的負(fù)荷管理功能，正是電價的負(fù)荷管理功能將用戶與電力系統(tǒng)更緊密的聯(lián)系起來，為經(jīng)濟(jì)、高效地使用電能提供了有效的控制手段。(3)科學(xué)的電價形成機(jī)制，合理的電價體系，為電力工業(yè)開展公平競爭提供了條件。競爭機(jī)制具有強(qiáng)大的激勵作用，既是動力，也是壓力。企業(yè)在競爭中優(yōu)勝劣汰。(4)電價通過市場機(jī)制完成從資源配置、組織生產(chǎn)

21、到產(chǎn)品分配等一系列工作。合理的電價體系在滿足市場參與者追求自身效益最大化的同時也實現(xiàn)了社會效益的最大化。(5)電價作為國家能源政策等一系列經(jīng)濟(jì)、政治政策的實現(xiàn)手段，在國民經(jīng)濟(jì)生活中起著重要作用。即使在自由的市場環(huán)境中也不排斥政府運(yùn)用信貸、稅收、許可證等手段干涉價格從而達(dá)到更高的政治目的。1.3本論文的任務(wù)了解電價的產(chǎn)生背景，學(xué)習(xí)幾種對電力市場電價預(yù)測的方法，仔細(xì)理解其中兩種電價預(yù)測方法的原理和理論，運(yùn)用這兩種方法針對同一算例分別進(jìn)行具體分析，計算出待預(yù)測日電價數(shù)據(jù)，利用反映波動性的數(shù)字特征值計算預(yù)測結(jié)果，并比較相互優(yōu)缺點(diǎn)。本文中選擇的是基于倍比點(diǎn)對點(diǎn)方法和回歸法的電價預(yù)測方法。第二章 電價預(yù)測

22、的原理和方法2.1電力市場中的預(yù)測問題 電力系統(tǒng)預(yù)測問題并不是一個新出現(xiàn)的課題。自80年代以來許多學(xué)者就對此進(jìn)行了大量的研究。根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，電力系統(tǒng)的安全性一直是電力系統(tǒng)和電力市場管理者首要考慮的。為保證系統(tǒng)的安全，負(fù)荷預(yù)測工作的精度直接關(guān)系到能否進(jìn)行正確的、合理的電力資源調(diào)度。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)預(yù)測主要是針對電力系統(tǒng)的負(fù)荷。電力市場環(huán)境下，預(yù)測問題出現(xiàn)了新的研究內(nèi)容。電力市場模式下，根據(jù)不同的電力市場模式，電力市場的市場清算價格，成交電量的形成規(guī)則也不相同。建立電力市場的目標(biāo)正是為了打破壟斷、引入公平競爭和改善經(jīng)濟(jì)效益，最終目標(biāo)是實現(xiàn)社會資源的合理分配和社會效益（social welfar

23、e）最大化。在理想的電力市場中，市場結(jié)構(gòu)和管理規(guī)則應(yīng)該設(shè)計良好，引導(dǎo)市場進(jìn)入一種充分競爭的狀態(tài)，以實現(xiàn)社會效益的最大化，但在實際中電力市場并不是完全競爭的市場，這是由電力工業(yè)的特殊性所決定的，如有限數(shù)目的發(fā)電公司、大的投資規(guī)模（市場進(jìn)入壁壘）、輸電約束（在一定程度或范圍上限制了某些大用戶選擇發(fā)電公司）和輸電損耗（打擊大用戶遠(yuǎn)距離購電的積極性）。這些因素決定了在電力市場中，某些地區(qū)可能只有少數(shù)發(fā)電公司提供電力，這樣發(fā)電公司可以通過策略性的投標(biāo)來達(dá)到利潤最大化的目標(biāo)。在制定競標(biāo)策略時，對未來市場價格和交易量有越精確的預(yù)測和估計，制定的競標(biāo)策略就越容易達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。另一方面，對于電力市場監(jiān)管機(jī)構(gòu)而

24、言，為了系統(tǒng)正常穩(wěn)定的運(yùn)行，預(yù)防系統(tǒng)可能出現(xiàn)的以外，精確的預(yù)測未來的電力負(fù)荷和電力市場價格也至關(guān)重要。2.1.1電力市場預(yù)測原理電力市場預(yù)測原理是電力市場預(yù)測活動的認(rèn)識論基礎(chǔ)，它闡明了人們之所以能夠運(yùn)用各種預(yù)測方法對未來電力市場發(fā)展趨勢做出估計的道理。在電力市場預(yù)測中所運(yùn)用的預(yù)測原理主要有以下幾種。a.可知性原理電力市場的發(fā)展規(guī)律是可以認(rèn)識的，只要通過大量的電力市場社會實踐，就會不斷發(fā)現(xiàn)和掌握電力市場發(fā)展規(guī)律。在電力市場中，影響電力市場供求變化的因素多種多樣(如國民經(jīng)濟(jì)整體發(fā)展水平和速度、國家產(chǎn)業(yè)和電價政策、居民收入和消費(fèi)水平、消費(fèi)觀念和生活習(xí)慣、電器產(chǎn)品普及率、氣象氣候影響等)。一些偶然因素

25、(如電網(wǎng)故障、突發(fā)的重大政治、社會和文化活動等)會使電力市場的需求變化或負(fù)荷變化脫離原有的軌跡但只要深入探索，是能夠掌握被大量復(fù)雜現(xiàn)象所掩蓋的規(guī)律性知識。b.系統(tǒng)性原理電力市場中的負(fù)荷需求是整個電力市場、整個國民經(jīng)濟(jì)環(huán)境中的一部分，電力市場不是孤立存在的,周圍大環(huán)境對其發(fā)展趨勢具有很大的外控力，因而可以借助國民經(jīng)濟(jì)gnp或gdp指數(shù)、國家能源發(fā)展計劃、能源政策、人口增長趨勢、電器產(chǎn)品普及率等有關(guān)因子，對未來電力市場需求進(jìn)行預(yù)測。c.連續(xù)性原理電力市場的發(fā)展具有合乎規(guī)律的連續(xù)性，它的基本發(fā)展趨勢會在一段時間內(nèi)持續(xù)下去，不會突然變得面目全非。根據(jù)連續(xù)性原理，預(yù)測電力市場的未來，必須建立在了解電力市

26、場的過去和現(xiàn)在的基礎(chǔ)之上。d.類推原理根據(jù)客觀事物之間存在著某種類似的結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式，可以從已知事物的結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式類推未來某個預(yù)測目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式。e.因果性原理電力市場的各種現(xiàn)象之間存在著一定的因果關(guān)系，可以由已知的原因推測電力市場未來發(fā)展規(guī)律。當(dāng)然，必須對電力市場發(fā)展有重要影響的因素進(jìn)行調(diào)查研究，才能找出因果關(guān)系。2.1.2電力市場下預(yù)測問題的分類與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)預(yù)測不同的是，引入電力市場之后，電力市場的電價不再是由傳統(tǒng)的電力管制機(jī)構(gòu)決定，而是由市場參與者的競標(biāo)產(chǎn)生。電價作為市場的重要因素，在調(diào)節(jié)市場行為方面有相當(dāng)重要的作用。因此與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)預(yù)測問題不同，電力市場下的預(yù)測問題分為

27、：電價預(yù)測問題和電力負(fù)荷預(yù)測兩類。由于影響市場電價的因素眾多，電力市場電價預(yù)測相對于電力市場負(fù)荷預(yù)測也更為困難。同時電力負(fù)荷預(yù)測的研究也已經(jīng)有了相當(dāng)長的歷史，無論是預(yù)測精度還是預(yù)測方法都有了長足的進(jìn)步。所以電力市場下的電價預(yù)測是電力市場下預(yù)測問題的主要研究方向。2.2電價預(yù)測2.2.1電價預(yù)測的基本概念 隨著電力行業(yè)逐漸由壟斷經(jīng)營走向競爭，作為電力市場的核心因素即電價，相應(yīng)地也發(fā)生了較大的變化。電價隨需求變化，電價變化也影響需求量，電價的調(diào)節(jié)機(jī)制作用將更加明顯。作為電力市場的參與者，其利益最終是通過電能的交易實現(xiàn)的，提前知道電價的信息，就可以在電力市場的交易中獲得更大的利益，因此，電價預(yù)測，主

28、要是指系統(tǒng)邊際價格預(yù)測，就成為電力市場中首要解決的課題之一。2.2.2電價預(yù)測的分類按時間劃分，由于電價預(yù)測相對于負(fù)荷預(yù)測要難得多，所以其預(yù)測周期相對負(fù)荷預(yù)測要短，分為提前小時、提前天、提前周、提前月預(yù)測，以及季節(jié)趨勢預(yù)測等等，更加長期的電價預(yù)測尚有較大的難度。按內(nèi)容劃分，有市場競標(biāo)電價、輸電服務(wù)電價、輔助服務(wù)電價等預(yù)測。按特性劃分，有每小時電價、最高電價、最低電價、平均電價等等電價性能指標(biāo)的預(yù)測。按服務(wù)市場對象劃分，電力市場模式下，市場的各個參與者對于預(yù)測系統(tǒng)的要求各不相同。根據(jù)市場參與者的角色不同，可以大致分為以下幾類：發(fā)電方的電力公司，包括發(fā)電廠等生產(chǎn)電能的企業(yè)；購電方的電力公司，包括與

29、終端用戶交易的電力公司；電力市場管理機(jī)構(gòu)，如各個市場的iso。其中第一類發(fā)電方的電力公司和第二類的購電方公司，對于市場電價和市場需求電量的預(yù)測精度要求高，對于各個小時的預(yù)測結(jié)果都很重視，精確的電價和電量預(yù)測是賣電方和購電方電力公司做出合理的競標(biāo)曲線的參考。第三類的電力市場管理機(jī)構(gòu)則對每日的峰值電價和需求電量的預(yù)測要求高。因為電力市場的不正常波動主要是由于需求負(fù)荷的劇增和波動引起，而且主要表現(xiàn)為電力價格的飆升或者劇烈波動。因此，從服務(wù)對象來分，可以將預(yù)測問題分為點(diǎn)預(yù)測和趨勢預(yù)測。2.2.3電價預(yù)測的方法電價預(yù)測的研究方法可以借鑒負(fù)荷預(yù)測的方法。但是，經(jīng)典的預(yù)測方法大多是數(shù)理統(tǒng)計方法，這些方法在進(jìn)

30、行電價預(yù)測時的弱點(diǎn)在于：要求大量有較好分布規(guī)律和確定發(fā)展趨勢的樣本，計算工作量大，可能出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的現(xiàn)象，特別是電價數(shù)據(jù)本身具有非線性、規(guī)律性差的特點(diǎn)，因而需要有更為合適的預(yù)測方法。典型的電價預(yù)測方法有倍比點(diǎn)對點(diǎn)預(yù)測、回歸預(yù)測、灰色理論預(yù)測、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)預(yù)測、模糊邏輯預(yù)測等。電價預(yù)測選取的方法：利用負(fù)荷計算電價要經(jīng)過一定的中轉(zhuǎn)，可能會影響預(yù)測的精度。因此，直接預(yù)測電價更為有利。對電價進(jìn)行預(yù)測，最為關(guān)鍵的是包括對電價組成的分析。電價預(yù)測對于電力市場下的電力企業(yè)來說非常重要的。專家們在對諸如傳輸線路的增加、發(fā)電量是否增加、以及區(qū)域間電能交換在很大程度上是由長期電價預(yù)測所決定的。對于

31、發(fā)電廠來說，主要是預(yù)測系統(tǒng)邊際電價（system marginal price,簡稱smp）.關(guān)于smp預(yù)測,盡管國內(nèi)外有不少人對smp或者其他輸電費(fèi)用的建模、仿真進(jìn)行了研究，取得了許多進(jìn)展，但由于在電力市場下，電價的制定尚在討論，對電價預(yù)測方面的討論不是很多，往往受到負(fù)荷預(yù)測的束縛。目前對電價的預(yù)測，主要有兩大類方法，其一是基于歷史數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)處理的方法，例如時間序列法，另外就是仿真的方法。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，首先說下仿真的方法。一、運(yùn)行仿真的方法所謂仿真的方法，就是通過程序模擬整個系統(tǒng)的實際運(yùn)行狀況，預(yù)測的精確與否，取決于以下數(shù)據(jù)是否完全充分和詳細(xì)：發(fā)電機(jī)參數(shù)的數(shù)據(jù)，包括發(fā)電機(jī)在不同發(fā)電量時

32、的熱效率，容量、檢修方案、機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率、環(huán)境因素、輸電數(shù)據(jù)、運(yùn)行和檢修費(fèi)用、最小開/停機(jī)時間、燃料價格、燃料約束、快速啟動時間以及發(fā)電廠的所有權(quán)；輸電數(shù)據(jù)，包括潮流數(shù)據(jù)、后備機(jī)組、線路輸電功率、區(qū)域間的輸電極限、電壓和靜態(tài)穩(wěn)定極限等；水電機(jī)組數(shù)據(jù)，包括機(jī)組容量、所有權(quán)、可用容量、水庫調(diào)度策略等；其他數(shù)據(jù)，包括負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷曲線、旋轉(zhuǎn)備用、通貨膨脹率以及緊急事故費(fèi)用等；這里可以用下圖來說明：無傳輸容量限制時的電價計算模擬仿真圖 電網(wǎng)的各位置的上網(wǎng)電價（無約束）傳輸容量受限時的線路圖 電網(wǎng)的各位置的上網(wǎng)電價（有約束）由以上的兩組圖可以看出，在線路傳輸容量有約束的情況下，各個發(fā)電廠的上網(wǎng)電價是不同

33、的，但發(fā)電廠方要了解網(wǎng)絡(luò)每條線路的狀況是很困難的，尤其是在電網(wǎng)規(guī)模較大結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況下。由此可以知道，仿真法盡管可以精確的預(yù)測出未來短期的電價，但在系統(tǒng)機(jī)組較多，接線較復(fù)雜的情況下，所需要得到數(shù)據(jù)非常多，而全部獲取這些數(shù)據(jù)是不太現(xiàn)實的，況且，對于負(fù)荷對電價的響應(yīng)，在目前階段建立精確的數(shù)學(xué)模型較為困難。同時，只有競爭的電力市場中，同樣也需要保證系統(tǒng)的安全，在電網(wǎng)不同的位置需要發(fā)出的電量是不同的，電價也必然會隨著地理位置的不同而有所差別，因此發(fā)電廠之需要預(yù)測出當(dāng)?shù)氐倪呺H電價（local marginal price,簡稱lmp）即可。所以對于發(fā)電廠方來說，使用仿真法不太適合。二、數(shù)學(xué)分析的方法

34、實際上，除了上面介紹的仿真法以外，其余的各種預(yù)測方法都是數(shù)學(xué)計算分析的方法。數(shù)學(xué)分析的方法較多，包括時間序列法、最小二乘擬和方法以及人工神經(jīng)元方法、模糊推理方法以及灰色系統(tǒng)方法等，這些方法的特點(diǎn)就是事先設(shè)定一個數(shù)學(xué)模型，利用歷史數(shù)據(jù)確定各個參數(shù)建立一個前向的曲線，然后再預(yù)測未來的數(shù)值。這種方法相對較為簡單。盡管這些模型比較容易建立，但輸入的變量的確定較為困難。2.2.4電價預(yù)測的意義 隨著電力系統(tǒng)市場化的逐步深入，電力市場竟標(biāo)成為電力交易的基礎(chǔ)，電價直接影響到電力市場參與者的經(jīng)濟(jì)利益，誰能夠更準(zhǔn)確的預(yù)測電價，誰就能夠在市場中占據(jù)主動。隨著我國經(jīng)濟(jì)體制改革的深入，電力系統(tǒng)市場化也已成為必由之路，

35、這與國際上電力工業(yè)解除政府管制（deregulation）引入競爭機(jī)制的改革浪潮相輝映。這一變革對電力工業(yè)的傳統(tǒng)運(yùn)行模式帶來了深刻的影響。在新的模式下建立了區(qū)域性的統(tǒng)一電力交易市場，通過統(tǒng)一的竟標(biāo)過程確定相互競爭的電力企業(yè)的發(fā)電量。我國目前已經(jīng)有多個省份和地區(qū)，包括浙江、山東和上海等，開始了電力系統(tǒng)市場化運(yùn)行的試點(diǎn)工作。 在這種新的模式下，由于市場的核心地位使企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。企業(yè)的生產(chǎn)量直接由電力市場的竟標(biāo)決定，而電力價格也是由市場的供需平衡狀況決定的。企業(yè)的利潤直接由其自身和其他企業(yè)向市場提供的竟標(biāo)曲線決定。對此，各企業(yè)需要在如下兩個方面尋求平衡：適當(dāng)提高投標(biāo)價格，這可以得到更豐厚

36、的利潤，但也可能會失去發(fā)電權(quán)；適當(dāng)降低投標(biāo)價格，這可以有更大的機(jī)會贏得拍賣，然而利潤會降低甚至變?yōu)樨?fù)值。因此，企業(yè)的竟標(biāo)成為新的模式下企業(yè)的重要活動之一，竟標(biāo)策略的制定和調(diào)整關(guān)系著企業(yè)的直接效益，而市場價格的預(yù)測成為新模式下的核心工作之一。目前，電力系統(tǒng)的市場化是國際電力行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)問題之一。但同時對于電價預(yù)測問題的研究才剛剛開始。因為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測方面已經(jīng)有非常多的成功應(yīng)用，所以可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測模型作為我們研究電力市場價格預(yù)測模型的參考。電力市場下的電價預(yù)測與負(fù)荷預(yù)測有許多相同的地方，但區(qū)別也是很明顯的。電價是由市場的竟標(biāo)決定的，而負(fù)荷主要還是由電力的消費(fèi)能力決定。在市

37、場不夠完善的情況下，市場竟標(biāo)受投機(jī)因素的影響，波動很大，缺乏明顯的規(guī)律性；負(fù)荷則不會隨著市場的變化而徒增或突降。因此，在電力市場條件下，負(fù)荷并不會像電價那樣隨著市場的競爭而出現(xiàn)大的波動。負(fù)荷的規(guī)律性比較明顯，易于把握，因而預(yù)測的準(zhǔn)確性比電價預(yù)測要高。盡管如此，由于電力工業(yè)規(guī)模龐大，如果能夠取得有效的研究成果可以應(yīng)用于實際系統(tǒng)，將會給電力工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，所能帶來的利益將以百萬、千萬計算。2.3電價預(yù)測的步驟電力系統(tǒng)電價預(yù)測一般分為如下幾個步驟：（1）確定預(yù)測目標(biāo)。就是要在明確預(yù)測目的的前提下，規(guī)定預(yù)測對象的范圍、內(nèi)容和預(yù)測期限。一般而言，預(yù)測范圍視研究問題所涉及的范圍而定，編制全國電力規(guī)

38、劃，就要預(yù)測全國范圍內(nèi)的電力、電量需求量；編制大區(qū)網(wǎng)局或地方（省、地、縣）電力局的發(fā)展規(guī)劃，就要預(yù)測大區(qū)電網(wǎng)或地方電力局范圍內(nèi)的電力、電量需求量。預(yù)測的內(nèi)容包括電力、電量、電力電價的地區(qū)分布，電力電價隨時間的變化規(guī)律，以及電力電價曲線特征及電價曲線等，預(yù)測期限是指預(yù)測的時間長短，如短期、中期及長期預(yù)測。（2）基礎(chǔ)資料的分析。在對大量的資料進(jìn)行全面分析之后，選擇其中有代表性的、真實程度和可用程度高的有關(guān)資料作為預(yù)測的基礎(chǔ)資料。對資料中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作出取舍或修正。（3）預(yù)測模型的選擇。根據(jù)所確定的預(yù)測內(nèi)容，對預(yù)測對象進(jìn)行客觀、詳細(xì)的分析，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的發(fā)展情況，并考慮本地區(qū)實際情況和資料的

39、可利用程度，選擇建立合理的數(shù)學(xué)模型。（4）模型參數(shù)辯識。預(yù)測模型一旦建立，即可根據(jù)實際數(shù)據(jù)求取模型的參數(shù)。（5）應(yīng)用模型進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)求取的模型參數(shù)，應(yīng)用該模型對未來時段的行為做出預(yù)測。（6）預(yù)測結(jié)果的評價。對多種方法的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比較和綜合分析，根據(jù)經(jīng)驗和常識判斷預(yù)測結(jié)果是否合理，對結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)修正，得到最終的預(yù)測結(jié)果。一般超短期預(yù)測誤差不應(yīng)超過1%，短期預(yù)測的誤差不超過3%，中期電價誤差允許5%，長期電價預(yù)測誤差不超過15%。第三章 電價預(yù)測模塊總體設(shè)計3.1總體框架電力系統(tǒng)電價預(yù)測通常分為超短期、短期、中期和長期電價預(yù)測四類。它們都是以歷史電價數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，但根據(jù)預(yù)測周期不同，所需歷史電價

40、數(shù)據(jù)的時間長度也不同。超短期電價預(yù)測，要求和實時系統(tǒng)相連，隨時獲取電價信息。因此，電力系統(tǒng)電價預(yù)測軟件應(yīng)該基于數(shù)據(jù)庫開發(fā)，利用最新的網(wǎng)絡(luò)與存儲技術(shù)，實時獲取電網(wǎng)電價數(shù)據(jù)，并能存儲電網(wǎng)全部歷史電價數(shù)據(jù)。3.2 電價預(yù)測模型的建立電力市場中的電價預(yù)測模塊應(yīng)當(dāng)使用先進(jìn)的java技術(shù)、多層體系結(jié)構(gòu)、分布式計算模式以及采用電子商務(wù)理念。整個電價預(yù)測過程分為客戶層、商務(wù)層、數(shù)據(jù)層的三層體系結(jié)構(gòu)。（1）客戶層。客戶端完全采用瀏覽器模式，不安裝任何涉及電價預(yù)測計算的程序。用戶可以在瀏覽器下直接調(diào)用服務(wù)器端的應(yīng)用程序，得到電價預(yù)測結(jié)果。（2）商務(wù)層。商務(wù)層根據(jù)用戶的參數(shù)設(shè)置，在服務(wù)器端運(yùn)行電價預(yù)測程序，將結(jié)果數(shù)

41、據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，并將預(yù)測結(jié)果通過瀏覽器返還給客戶端。（3）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用大型商用數(shù)據(jù)庫oracle實現(xiàn)。軟件功能：電力系統(tǒng)電價預(yù)測軟件通常包括六類功能模塊，可分別實現(xiàn)超短期、短期、中期和長期的電價預(yù)測、電價數(shù)據(jù)查詢、電價數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)設(shè)置、電價數(shù)據(jù)報表打印、軟件在線幫助等項功能，現(xiàn)分述如下：（1）電價預(yù)測。電價預(yù)測是從已知的用戶需求和對比有影響的經(jīng)濟(jì)、氣象等因素出發(fā)，探索用電電價與主要影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展變化規(guī)律，對未來用電需求作出預(yù)先的預(yù)測，其實質(zhì)是對電力市場需求的預(yù)測。即包括超短期電價預(yù)測、短期電價預(yù)測、中期電價預(yù)測、長期電價預(yù)測。（2）電價數(shù)據(jù)查詢。根據(jù)預(yù)測周期不同，取自

42、不同的歷史電價數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)相應(yīng)的電價查詢功能，查詢后可以用表格或圖形兩種方式顯示。（3）系統(tǒng)設(shè)置。電價預(yù)測模塊設(shè)置功能包括如下幾個方面的內(nèi)容：a提供對各預(yù)測量的選擇，用戶在瀏覽器下可以方便地設(shè)置預(yù)測內(nèi)容。b允許用戶建立一個或多個預(yù)測方案，便于分析比較，得到更為合理的結(jié)果。c實現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括歷史數(shù)據(jù)修正、不良數(shù)據(jù)辯識等。d提示用戶選定預(yù)測方法與模型，并對它們需要的參數(shù)值加以設(shè)定。e影響電價大小的各種因素有溫度、濕度、雨、霧、重大社會活動等，應(yīng)能讓用戶輸入這些因素的實際值或預(yù)測值。f實現(xiàn)用戶權(quán)限設(shè)置等其它功能。（4）電價數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)應(yīng)對多種預(yù)測方法所得結(jié)果進(jìn)行全面的誤差分析，對預(yù)測結(jié)果作出

43、評價，努力得到更加貼近反映電價發(fā)展變化的客觀規(guī)律，所有誤差分析結(jié)果保存于用戶指定的信息文件中，供隨時查閱。對于超短期和短期電價預(yù)測，需要進(jìn)行近期同類型日電價的波動分析和上升速率分析，便于了解系統(tǒng)電價變化規(guī)律。而對于中期和長期電價預(yù)測，則需進(jìn)行逐年或逐月的電價波動分析和上升速率分析。（5）電價數(shù)據(jù)報表打印。該功能模塊提供電價預(yù)測結(jié)果、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計分析等報表的打印。（6）在線幫助。提供軟件運(yùn)行的在線幫助，使用戶盡快熟悉軟件操作。3.3幾種電價預(yù)測算法概述電價預(yù)測模型確定了之后，進(jìn)一步應(yīng)確定采取什么樣的電價預(yù)測算法。多年來，國內(nèi)外研究出了許多電價預(yù)測方法，例如，線性回歸分析、時間序列、卡爾曼濾波法

44、、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、小波變換等方法。這些方法從簡單到復(fù)雜，目的都是盡可能準(zhǔn)確地模擬電價變化規(guī)律，預(yù)測電價的未來發(fā)展趨勢，而實際上電價變化是非線性的，它受到多種因素的影響，用任何一種方法都無法十分精確描述電價的變化規(guī)律，各種算法均有一定的適用場合，可以說沒有一個算法適用于各種電價預(yù)測模型，而精度比其它算法都高。實用上可以采取試驗比較法，即利用某一電網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)來確定適合于該電網(wǎng)的最有效的算法，在精度一致的條件下，選擇較簡單的算法。多年來，各種可能的算法均在電價預(yù)測課題上試驗過，現(xiàn)對目前實用的幾種算法介紹如下。1回歸分析法回歸分析方法是研究變量與變量之間依存關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。采用

45、該種方法進(jìn)行預(yù)測時，先要對預(yù)測對象（因變量）進(jìn)行定性分析，確定影響其變化的一個或多個因素（自變量），然后通過預(yù)測對象和影響因素的多組觀察值，建立回歸預(yù)測模型。常用的回歸預(yù)測模型分為線性與非線性兩大類，其中線性回歸又包括一元線性回歸和多元線性回歸；非線性回歸也有一元非線性回歸和多元非線性回歸兩種。在電力系統(tǒng)電價預(yù)測中，上述各類模型均有應(yīng)用。（1）一元線性回歸預(yù)測模型。該模型建立起電價y與時間t的一元線性關(guān)系，一般用在具有較平穩(wěn)歷史趨勢的預(yù)測。 （3-1）其中，參數(shù)a、b由最小二乘法求解。給定歷史電價序列（t）（t=1，2，n），最小二乘法是以誤差平方和最小這一原理來估計參數(shù)a、b，設(shè)以q表示誤差

46、平方和，有 （3-2）要求q的最小值，可求解求解以上聯(lián)立方程得到 按上式求得的參數(shù)a、b代入式(3-1)所建立的一元線性回歸預(yù)測模型，具有最小的誤差平方和。（2）多元線性回歸預(yù)測模型。該模型建立起電價y與影響它的各種因素，如氣候、人口等（x1，x2，xn）的多元線性關(guān)系，即 （3-3）給定m組觀察值（yi，x1i，x2i，xni）（i=1,2,，m），代入上式，有m個方程，寫成矩陣形式為 （3-4）式中b中的元素為待求的n+1個回歸系數(shù)，可利用最小二乘法求得。（3）非線性指數(shù)趨勢預(yù)測模型。該模型用于具有指數(shù)較快速增長歷史趨勢的預(yù)測。 （3-5）其中，參數(shù)a、b用最小二乘法求解。（4）非線性冪函

47、數(shù)增長預(yù)測模型。該模型用于具有較慢增長或較慢下降歷史趨勢的預(yù)測。 （3-6）其中，參數(shù)a、b用最小二乘法求解。（5）非線性多項式預(yù)測模型。該模型用于具有拋物線歷史趨勢的預(yù)測。 （3-7）其中，參數(shù)a、b、c用最小二乘法求解。2平滑法平滑法本質(zhì)上是一種序列分析法，其預(yù)測值是對歷史數(shù)據(jù)平滑得到，包括指數(shù)平滑、倍比平滑等許多方法。下面介紹一種按逐時刻進(jìn)行的倍比平滑法。在進(jìn)行日預(yù)測時，一般取待預(yù)測日之前的若干天為歷史樣本，以待預(yù)測日為起點(diǎn)，以7天為周期，可對歷史樣本依順序分出第一周期、第二周期、。第一周期中必有一個與待預(yù)測日相同類型的電價日，如同為星期一等?，F(xiàn)在以同類型日作為優(yōu)先順序，對所有歷史樣本進(jìn)

48、行排序，即第一周期中與待預(yù)測日類型相同的電價日排在首位，第二周期中的同類型日排在第二位，依此類推；當(dāng)同類型日排序完畢后，剩余的歷史電價日按其離待預(yù)測日的遠(yuǎn)近進(jìn)行排序，距離近的排在前面，形成電價序列d1、d2、dn。以n=14為例，只有兩個周期，則d1為第一周期中的同類型日電價，d2為第二周期中的同類型日電價，第一周期中不同類型日的電價依次為d3、d4、d8，第二周期中不同類型日的電價依次為d9、d10、d14。此時，待預(yù)測日t時刻的電價可由下述步驟得到：（1）平滑。取第一及第二周期的不同類型日t時刻的電價值作平滑 （3-8）式中 1t、2t平滑值；平滑系數(shù)，一般0.20.6；l3t、l4t、l

49、14t不同類型日t時刻的電價值。（2）倍比。設(shè)待預(yù)測日t時刻的電價為lt，則它可由下式求出 （3-9）式中：l1t為第一周期中同類型日t時刻的電價值。3.灰色系統(tǒng)法按照“黑箱子”概念，既含有已知的確切信息，又含有未知的、非確切信息的系統(tǒng)可定義為灰色系統(tǒng)。作為兩個極端，稱信息完全未知的系統(tǒng)為黑色系統(tǒng)，而稱信息完全已知的系統(tǒng)為白色系統(tǒng)。顯然，黑色、白色、灰色都是一種相對的概念，通常認(rèn)為沒有絕對的白色系統(tǒng)，因為任何系統(tǒng)總有未知的部分，同樣，也沒有絕對的黑色系統(tǒng)，因為既然一無所知，也就無從談起系統(tǒng)的存在?；疑到y(tǒng)理論是認(rèn)為未知不確定信息是灰數(shù)，用灰色數(shù)學(xué)來處理不確定量，同樣能使不確定信息予以量化，通過

50、灰色系統(tǒng)建模的具體數(shù)學(xué)方法，能運(yùn)用時間序列數(shù)據(jù)來確定微分方程的參量。灰色預(yù)測不是把觀測到的數(shù)據(jù)序列視為一個隨機(jī)過程，而是看作隨時間變化的灰色量或灰色過程，通過累加生成和累減生成逐步使灰色量白化，從而建立基于微分方程解的模型并作出預(yù)報?；疑到y(tǒng)預(yù)測模型適合描述系統(tǒng)趨勢項發(fā)展變化，主要用于中長期電價預(yù)測或具有一般分布?xì)v史趨勢的預(yù)測。一般意義上的灰色模型為gm（n，h），表示對h個變量建立n階微分方程。作預(yù)測用的模型一般為gm（n，1），實際多采用gm（1，1）。gm（1，1）的建模原理如下：設(shè)x（0）為原始的已知數(shù)據(jù)序列由原始數(shù)據(jù)序列得到一次累加生成序列為設(shè)x(1)(i)滿足一階常微分方程為其解為

51、將上式連續(xù)函數(shù)離散化，得 再對此累減逆運(yùn)算還原，得到預(yù)測模型為 （3-10）其中，a、b可由最小二乘法求解；是對原始序列的擬合值（k=2，n），同時也是對未來的預(yù)測值（k=n+1，）。4.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模仿生物腦結(jié)構(gòu)和功能的一種信息處理系統(tǒng)。它是由大量的簡單神經(jīng)元組成的非線性系統(tǒng)，每個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能都比較簡單，而大量神經(jīng)元組合產(chǎn)生的系統(tǒng)行為卻非常復(fù)雜。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用大規(guī)模并行結(jié)構(gòu)，具有良好的自適應(yīng)性、自組織性、容錯性與較強(qiáng)的學(xué)習(xí)、記憶、聯(lián)想、識別功能。在電力系統(tǒng)電價預(yù)測，應(yīng)用最多的是帶有隱層的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它通常有輸入層，輸出層和若干隱層組成，單隱層前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖

52、8-4所示。假如某一前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有m層，每一層有若干神經(jīng)元，第k層第j個神經(jīng)元具有下列輸入輸出關(guān)系 （3-11）式中：為第k-1層第i個神經(jīng)元到第k層第j個神經(jīng)元的連接權(quán)重；為第k層第j個神經(jīng)元的閾值；為第k層第j個神經(jīng)元的傳遞函數(shù)，一般取（x）=1/（1+e-x）；nk為第k層神經(jīng)元數(shù)目；m為總層數(shù)。利用（3-11）式可以求出網(wǎng)絡(luò)總輸入，與輸出之間關(guān)系式。實際上，代表輸入輸出關(guān)系的有關(guān)信息主要分布在神經(jīng)元之間的連接上，不同的連接強(qiáng)度反映不同的輸入輸出關(guān)系。多層感知器有趣的特征之一是它可以學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，學(xué)習(xí)或訓(xùn)練的過程實質(zhì)是給定輸入和希望輸出，不斷地調(diào)整權(quán)重。在訓(xùn)練過程中，各權(quán)重都收斂到一確

53、切值，以便每一輸入向量都會產(chǎn)生一輸出向量，調(diào)節(jié)權(quán)重所遵循的預(yù)定規(guī)則就是訓(xùn)練算法。對多層感知器，誤差反傳訓(xùn)練算法是目前最簡單、最實用的一種，實質(zhì)是一梯度算法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電力系統(tǒng)電價預(yù)測，屬于時間序列預(yù)測范疇，假設(shè)已得到電價序列x（1），x（2），x（n），現(xiàn)在需要用其中m個觀測值，預(yù)測n+1時刻的值（n+1）。利用多層感知器進(jìn)行學(xué)習(xí)和預(yù)測的具體步驟為：1）首先把x（1），x（2），x（n）分成k組，每組有m+1個值，前m個值作為網(wǎng)絡(luò)輸入節(jié)點(diǎn)的輸入，后一個作為輸出節(jié)點(diǎn)的期望值，如表3-1所示。表3-1 m點(diǎn)輸入與期望輸出關(guān)系m點(diǎn)輸入期望輸出x（1），x（2），x（m）x（m+1）x（2），x

54、（3），x（m+1）x（m+2）x（k），x（k+1），x（k+m-1）x（k+m）2）利用多層感知器學(xué)習(xí)算法，對網(wǎng)絡(luò)的連接強(qiáng)度進(jìn)行訓(xùn)練。3）利用收斂后的連接權(quán)重，并將x（n-m+1），x（n-m+2），x（n）作為網(wǎng)絡(luò)輸入，網(wǎng)絡(luò)輸出值即為預(yù)測值（n+1）。對于不同的預(yù)測目的，在組織訓(xùn)練樣本上，一般有兩種策略：一種是訓(xùn)練樣本全部由過去的歷史電價數(shù)據(jù)組成；另一種是訓(xùn)練樣本由過去的歷史電價數(shù)據(jù)和影響電價變化因素的歷史記錄組成，考慮了影響電價變化的因素。采用哪種策略，一般視具體情況而定，其目的都是取得有代表性的訓(xùn)練樣本，通過學(xué)習(xí)，讓神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成記憶，具有了經(jīng)驗，再進(jìn)行電價預(yù)測。5.綜合模型法綜合模型法的基本思想是利用多種方法的預(yù)測結(jié)果，確定一個綜合預(yù)測模型及其預(yù)測結(jié)果。為對待預(yù)測日的電價進(jìn)行預(yù)測，可使用多種方法，利用歷史上第i日的前n天的數(shù)據(jù)，對第i日進(jìn)行假定的預(yù)測，得到多種方法即q種方法對第i日的虛假預(yù)測結(jié)果為，其中：t=1，2，t；j=1，2，q。當(dāng)i=0時，是第j種預(yù)測方法對待預(yù)測日的預(yù)測結(jié)果。則最終待預(yù)測日的預(yù)測結(jié)果是 （3-12）式中：w（j）為第j種方法在綜合模型中的權(quán)重，只取決于方法的不同，w（j）須根據(jù)歷史電價虛擬預(yù)測的誤差來確定，即求解下述優(yōu)化問題 （3-13）其中，lit為歷史電價日的實際電價值。上述情況，是對各日、各時刻擬合誤差同等對待的情況。類似于序