電力系統中長期負荷的可變權綜合預測模型

電力系統中長期負荷之可變權綜合預測模型

顧潔

(上海交通大學電氣工程系，上海200240)

    摘  要：中長期電力負荷預測是電力系統安全調度、經濟運行、優化規劃和科學管理之基礎與前提，預測之精度高低對國民經濟各部門至關重要，因而對電力負荷中長期預測方法之研究既有理論價值又有實際意義[陽光電子學校維修專家友情提示]。鑒于中長期負荷預測具有研究時間跨度長，影響預測之物理因素復雜且不確定性較大等特點，同時現有之綜合預測模型中大都采用了固定不變之權重，本文提出了一種權重可變之電力負荷綜合優化預測模型，以更好地反映電力負荷變化之規律[陽光電子學校維修專家友情提示]。詳細之算例分析充分說明了該預測方法之有效性[陽光電子學校維修專家友情提示]。
    關鍵詞：電力系統；中長期負荷預測；綜合模型；可變權

1 引言
　　電力系統負荷預測是電力系統之一項非常重要之工作[陽光電子學校維修專家友情提示]。隨著電力系統由壟斷性質逐步走向市場化，電力產業也由以前之“以產定銷”轉化成“以銷定產”之模式，準確之負荷預測對提高電網之經濟運行以及電網之優化規劃和增容都有十分重要之作用[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　電力系統負荷預測之方法很多，各種預測方法由于考慮問題之角度不同，得出之預測結果也會有所不同，同時每種預測方法各有特點，如果僅以其中某種預測方法結果為依據制訂電力系統相關之建設、發展規劃則會使得系統之投資風險過大，因此提出了綜合預測方法之概念[陽光電子學校維修專家友情提示]。

2 可變權綜合預測基本原理
　　近年來，隨著信息技術及一些交叉學科之迅速發展，預測理論技術也取得了長足之進步，新之預測技術方法——綜合預測法，開始被引入電力系統負荷預測領域，并得到了國內外預測學界眾多專家學者普遍關注[陽光電子學校維修專家友情提示]。實踐證明，綜合預測可以綜合利用各單項預測方法提供之信息，是提高預測精度之有效途徑[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　電力系統負荷預測領域之綜合預測一般有兩種含義：一是指將幾種預測模型各自之預測結果通過選取適當之權重進行加權平均得到 終預測結果之一種預測方法，該類方法之實質是各預測模型權重之優化確定；另一種含義則是指在幾種預測模型中進行比較，按某種準則選擇(擬合優度 佳或標準離差 小)其中某個預測模型作為 優模型進行預測[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　目前常用之綜合預測模型有：等權平均模型、方差－協方差綜合預測模型、基于 佳可信度之綜合預測模型、遞階綜合預測模型等，這些預測模型間之主要區別在于確定權重采用之方法不同[陽光電子學校維修專家友情提示]。綜合預測過程中 重要之任務是確定各單一模型之權重，然而隨著時間之推移各單一預測模型受不同因素影響之程度將發生變化，該種模型之預測結果之可信度也將發生變化，使得在綜合預測中固定不變之權重因子已不能反映實際問題，應當將權重元素視為隨時間變化之函數，才更有意義[陽光電子學校維修專家友情提示]。鑒于此，本文提出了電力負荷預測之可變權綜合預測模型[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　如前所述，組合預測之主要任務是確定各參選之單一預測方法之組合權重，這一過程往往是一帶約束之非線性規劃問題，求解非線性規劃方法很多，但是大多要求目標函數之一階或二階導數，這是相當困難之，本文之主要方法是基于直接搜索法之迭代算法[陽光電子學校維修專家友情提示]。

3 可變權綜合預測模型
3．1　模型之建立
　　設由＆個預測模型f1，f2，…，fm組成之變權綜合預測模型，可表示為
    
    式中：f(t)為－時刻之變權綜合預測值；fi(t)為第fi個模型t時刻之預測值；gi(t)為第i個模型t時刻之權重，它滿足：
   
    其中，n為已知觀測之個數[陽光電子學校維修專家友情提示]。
　　假設gi(t)為t之連續函數，由于任一個連續函數總可以用適當次數之多項式函數來逼近[陽光電子學校維修專家友情提示]。所以，可以令gi(t)為如下形式之p次多項式，即
   

    

    其中：F(t)為m維行向量，G為m×(p＋1)矩陣，T(t)為p＋1維列向量[陽光電子學校維修專家友情提示]。顯然，上式中之權重矩陣G一旦確定，變權綜合預測模型也即唯一確定[陽光電子學校維修專家友情提示]。
3．2　求解權重矩陣G
    由(4)式F(t)GT(t)＝(t)，可知
   
    式中，F元素fij表示第i時刻之各預測值與第j時刻對應權重相乘之結果，顯然
   
　　式(6)表明，只要知道某個F矩陣取值，由表達式G＝A＋FB＋可以利用簡單之矩陣相乘求出矩陣G(其中A＋表示矩陣A之廣義逆，其求解算法可參考相關文獻)，同時根據F之構造還可以利用

如下迭代方法求解[陽光電子學校維修專家友情提示]。
   

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