電力系統(tǒng)中長期負荷的可變權(quán)綜合預(yù)測模型

電力系統(tǒng)中長期負荷之可變權(quán)綜合預(yù)測模型

顧潔

(上海交通大學(xué)電氣工程系，上海200240)

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

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

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

3 可變權(quán)綜合預(yù)測模型
3．1　模型之建立
　　設(shè)由＆個預(yù)測模型f1，f2，…，fm組成之變權(quán)綜合預(yù)測模型，可表示為
    
    式中：f(t)為－時刻之變權(quán)綜合預(yù)測值；fi(t)為第fi個模型t時刻之預(yù)測值；gi(t)為第i個模型t時刻之權(quán)重，它滿足：
   
    其中，n為已知觀測之個數(shù)[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
　　假設(shè)gi(t)為t之連續(xù)函數(shù)，由于任一個連續(xù)函數(shù)總可以用適當次數(shù)之多項式函數(shù)來逼近[陽光電子學(xué)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(xué)校維修專家友情提示]。顯然，上式中之權(quán)重矩陣G一旦確定，變權(quán)綜合預(yù)測模型也即唯一確定[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
3．2　求解權(quán)重矩陣G
    由(4)式F(t)GT(t)＝(t)，可知
   
    式中，F(xiàn)元素fij表示第i時刻之各預(yù)測值與第j時刻對應(yīng)權(quán)重相乘之結(jié)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(guān)文獻)，同時根據(jù)F之構(gòu)造還可以利用

如下迭代方法求解[陽光電子學(xué)校維修專家友情提示]。
   

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