縣城電力需求ARIMA模型及預(yù)測

縣城電力需求ARIMA模型及預(yù)測07級工程造價2班江旺200712214063摘要：縣城年度電能消耗數(shù)據(jù)雖有隨機成分，但又非常明顯的內(nèi)在規(guī)律，類似的如用水量，城鎮(zhèn)人均消費等等?？茖W(xué)預(yù)測電力需求是一項重要的基礎(chǔ)工作，用時間序列模型來進行分析，預(yù)測，較為簡易且有足夠的精度。以1996-2005年度各月的全社會用電量作為時間序列，用求和自回歸移動平均（ARIMA）乘積模型建模，并且做出1年期的電能消耗預(yù)測.將預(yù)測結(jié)果和2006年1-12月份的實際用電量進行對比，結(jié)果比較不錯，說明可以用ARIMA模型對縣城電力需求做中期預(yù)測。關(guān)鍵詞：時間序列；ARIMA模型；預(yù)測；SASAbstract:Therearesomerandomfactors,aswellasobviousintrinsicrules,inthecounties'year'sdataofelectricityconsume.Forecastingcounties'electricitydemandscientificallyisanimportantbasictasks,andneedanforecastingmethodwitheasiertouseandhavingsufficientprecision.Forthepurposeofpressingclosetopracticeandeasiertocheckout,anARIMAmodeloftimeseriesaccordingtothe1996-2005electricityconsumeinShizhuisproposed.Forecastofone-year'selectricitydemandismadeusingthismodel,andtheforecastingresultsarecontrastedwiththeactualelectricityconsumeduring1-12monthsof2006.TheResultsshowthatthemethodcanbeappliedtomediumterm'sforecastingofcounties'electricitydemand.Keywords:timeseries;ARIMAmodel;forecasting;SAS科學(xué)預(yù)測縣城電力負荷需求，是合理安排擴大發(fā)電能力計劃的依據(jù)，也是有效實施電力需求側(cè)管理的重要手段。建立一個簡單易行又有較高預(yù)測精度的模型是一項重要的基礎(chǔ)性工作。1968年美國威斯康星大學(xué)的鮑克斯和詹金斯提出了一套比較完善的時間序列和建模理論，獲得了廣泛的應(yīng)用。時間序列預(yù)測法的自變量是負荷自身的歷史值，因變量是待預(yù)測的電力負荷。在本文中，嘗試用求和和自回歸移動平均（ARIMA）乘積模型來建立石柱縣電力負荷需求預(yù)測模型。1.建模方法由于各種不穩(wěn)定因素的影響，一個地區(qū)的電能消耗表現(xiàn)出一個隨機過程的特征。電能消耗的歷史數(shù)據(jù)是時間序列，因此可以利用歷史數(shù)據(jù)用隨機型時間序列預(yù)測技術(shù)來預(yù)測電力需求。在最一般的情況下，時間序列既含有非季節(jié)性成分，又含有季節(jié)性成分，為了取得理想的預(yù)測結(jié)果，采用乘積模型ARIMA（p，d，q）X（P,D,Q），數(shù)字表達式為【1】：其中，為時間序列；為非季節(jié)性差分算子；d為差分階數(shù)；為季節(jié)性差分算子；s為季節(jié)周期；D為差分階次。為非季節(jié)性自回歸算子，p為自回歸階數(shù)，，，…，為自回歸參數(shù)，B為后移算子。為季節(jié)性自回歸算子，P為季節(jié)性自回歸階數(shù)，，，…，為季節(jié)性自回歸參數(shù)。為非季節(jié)性移動平均算子，q為移動平均階數(shù)，，，…，為移動平均參數(shù)。為季節(jié)性移動平均算子，Q為移動平均階數(shù)，，，…，為移動平均參數(shù)。2.數(shù)據(jù)必要的數(shù)據(jù)是進行時間序列分析的首要環(huán)節(jié)。表1所示1996-2005年度石柱縣全社會按月統(tǒng)計的用電量是由石柱縣供電局提供的，該時間序列的曲線圖如圖1所示。圖1的曲線有兩個明顯的特點：一是用電量逐年上升；二是有明顯的周期性。一年的用電量中2月份最低，7，8月最高，12月又有一個小高潮。每年的波動情況基本相似，但波動幅度逐年增大。從圖1明顯可見，這個序列是一個非平穩(wěn)序列。圖1石柱縣1996-2004年度全社會用電量端3.擁預(yù)處禽理死AR橡IM慚A建容模方騰法是起以序悶列的墳平穩(wěn)海性為骨前提偷的，你因此革首先推要把辭非平第穩(wěn)序風(fēng)列轉(zhuǎn)菜換為俘平穩(wěn)亂序列食。針匪對原更始時喚間序恭列具攝有季塔節(jié)性河變化透同時純有增微大的輕趨勢撐，先箏用對提數(shù)變首換消龜除增租幅越錫來越乞大的史現(xiàn)象求。消敗除增飼幅后塘的時憂間序勉列如猾圖2紋所示兆。圖2對原始序列取對數(shù)后的序列圖2對原始序列取對數(shù)后的序列幻藥秒對原塘始時擇間序殃列對眉數(shù)變悲換后艦的新雕序列伙，明刷顯存估在季早節(jié)性義和增檔長趨艱勢，閑需要塌對這榜個新稻序列導(dǎo)再進執(zhí)行滯京后1流次和單滯后深12教次釣—叼（季旁節(jié)周姨期s絕=1守2）勝的差童分運脫算，遇使其伍轉(zhuǎn)換財為平唯穩(wěn)序涌列【巴2】福。轉(zhuǎn)娃換后途的序駝列如昆圖3盯所示蜘。勇圖3文驅(qū)差分盡運算務(wù)后的雀序列屯4.鉛模型盈識別初進行丘上述匙差分酬運算析之后孕，就月可用盾軟件廉進行爭運算襯。A卵RI撲MA輸建模間分為勞三個泉階段孩：模幸型識葵別、潤參數(shù)比估計叮、和深診斷庫檢驗岔。首弄先，止并非仍所有棚平穩(wěn)茂序列塌都值搖得建骨模，紹只有廳那些娃序列雞值之倍間具找有親僑密的螞相關(guān)票關(guān)系背，歷腫史數(shù)控據(jù)對睜未來童發(fā)展明有一絲定影辮響的滔序列粒，才贊值得項我們獵去挖孕掘歷每史數(shù)旨據(jù)中踩的有擇效信刷息，壁用來原預(yù)測旁序列黑未來黎的趨搜勢。戚本文資用S斬AS看軟件茫對差扒分后蛋的序用列進繩行了孫自相大關(guān)分茶析，花其結(jié)染果是棟自相五關(guān)系質(zhì)數(shù)的蹄白噪悄聲監(jiān)牌測拒兵絕序有列為祥白噪滾聲的踐原假龍設(shè)，這因此有該序都列應(yīng)樹該繼讀續(xù)建兔模進邪行分饅析。嶺序列筒的自早相關(guān)制圖和照偏自放相關(guān)掌圖分桶別示想于圖植4和優(yōu)圖5薯。買圖4載舅序列寺自相醋關(guān)圖疲圖5泊貫序列倦偏自勢相關(guān)東圖值從圖藏上看栽出，贏偏自老相關(guān)眾系數(shù)丈顯示料非截案尾的果性質(zhì)襪，自槐相關(guān)炮系數(shù)幕圖中案延遲牧1階涌和1笛2階廈的自青相關(guān)椅系數(shù)爺明顯胞超過叨2倍拼標(biāo)準(zhǔn)膏差范扣圍（膀自相京關(guān)圖致中第蹲一行鬼對應(yīng)炮0階喪，第洲二行紡對應(yīng)怕1階帶，以恒下類洞推。館虛線歐內(nèi)為彼2倍巴標(biāo)準(zhǔn)坐差范芳圍）南。根理據(jù)建芬模原硬理，葡綜合感考慮貍前面串所進鎮(zhèn)行的先差分譯運算激，A垮RI宵MA堂模型盜現(xiàn)簡蹦化為僅IM性A模遮型，白可選擦擇M惱A的腹階數(shù)喬位1幫﹑真12誕，即耕可采添用q勢=（鎖1）甘（1毀2）殊來進脾行參袖數(shù)估脹計。過5.偶參數(shù)候估計惹參數(shù)循估計屠中，初兩個夢系數(shù)鐮都明抬顯拒報絕為秧零的凱假設(shè)突，可虜以保敵留（汗見圖瓣6）傭。對勉模型迷的殘構(gòu)差為案白噪思聲的滑原假些設(shè)，格觀察喘白噪僑聲殘間差的可卡方拔統(tǒng)計籃量和四對應(yīng)循的概刻率值燙，明太顯大案于顯抱著水崇平，錢故不使能拒拳絕殘聽差為杜白噪證聲，六說明剩該模賽型是板成立聞的。異MA尾的兩弦個因哥子為央（1榮-0鑄.6炭77申89山B局）和購（1蹄-0星.8屬41悟81頓B仿12除）。聞代入度IM查A模剩型的櫻估計舞形式梁，確膏定的效具體游模型袍為:QUOTE毯\預(yù)*燒ME今RG敞EF舒OR混MA宜T絕其中運，F(xiàn)QUOTE晝\決*棋ME帝RG壘EF譯OR飼MA問T鑒。槍圖6塔授估計晶結(jié)果草6.遣預(yù)拘測汗利用宅上述鹽模型磨，做堆以月引為單剃位的闊12劍期預(yù)描測，快并把清原時斥間序幟列和盤預(yù)測床序列乏以及從置信窗系數(shù)誰為9幻5%羽的置目信上中限和激下限插同時底顯示譜在圖鴉7中川，如珠下：六客圖7乳治圖中正，帶英*號府的是病原時同間序局列，紅不帶匙*號蠢的折蛇線是擴預(yù)測球結(jié)果已。從腰擬合厚情況寸看基生本令述人滿波意。疼表2侵是2稠00維6年略預(yù)測棉數(shù)據(jù)靠和1稱～鋼12脊月份懼實際端數(shù)據(jù)年的對營比（乎20秘06蝴年數(shù)壟據(jù)取胡自石赤柱供錄電公滅司內(nèi)碼部數(shù)兇據(jù)）在。由——刺——膏——老——質(zhì)——頁——春預(yù)測窩值華和實際渡值黨劫相對撿誤差紐15判6.瘦56慘1芽歷17尸2.舊23斜2復(fù)礦0.知09遣09凡85雄15青5.徑52賓3竹貢11止5.律76代2集線0.紡34同34筑64動17枝8.雨80憤2六龜18含2.完94超5禁溉0.枕02沈26甲46籃17饅4.慘90奇0演閣18茶0.治15你7跑油0.決02數(shù)91軟80冠17天7.將07丙4慕催18粘2.辣66泛6泡發(fā)0.域03壞06賓14脆17迫7.文84獲1釘餐19抽0.授76貧8禍星0.烈06何77照64鉛19州6.乏00遮9得侍21孔1.錢88奉3溉尼0.適07刻49替20棗19究6.神58耀7霧歐21皂2.挽98雷8連間0.柜07返70川05傅18熔9.蛇21繼5稿隸20鑰2.器06妖2墻昌0.洗06妹35否82信18勾4.胖28筐3詞酷18啄8.紛19軋1如距0.宮02齡07催65姿18戀7.置20達2熱宇18縮9.循29近5王完0.邊01射10方59潔19牙7.折33妻4沈坡20星5.的99頸1饅洪0.唉04憑20謝26經(jīng)——冒——財——券——冠——豆——胖——表2肥7.隔討遺論縮從數(shù)態(tài)據(jù)對姿比來攪看，查總的派趨勢株是一報致的律，誤得差不琴大，覽均在保置信蝦區(qū)間懸內(nèi)。胖平均庫相對冒誤差哄為歷0.鍬07仿2擔(dān)，可午見預(yù)史測效挑果良搖好。前仔細摔觀察趕表2本數(shù)據(jù)家，2織月份須的數(shù)猾據(jù)偏未離一鞋般規(guī)登律較洋遠。秋如果直忽略錦這個駕月的刊數(shù)據(jù)穩(wěn)，其丑余1懲1個鎮(zhèn)月平煮均相逃對誤舉差為克0.短04扇8嘉，即揭小于泥5豎％臭，警效果區(qū)很理榨想。禮實際腐數(shù)據(jù)棕要比黃預(yù)測逆數(shù)據(jù)擔(dān)稍大型一些界，說己明增儲長的睜勢頭棄比以營往要渡強勁膏。預(yù)猜測結(jié)膽果表懸明，掛由于辭以年拾、月井為單待位的搖城市肯電能黎消耗脾規(guī)律位性較憲強，膝擾動祥影響步不明欺顯，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