基于市場(chǎng)因子的灰色電價(jià)預(yù)測(cè)方法

基于市場(chǎng)因子的灰色電價(jià)預(yù)測(cè)方法目前電價(jià)預(yù)測(cè)的的方法主要是是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法法、時(shí)間序列列法以及在此此基礎(chǔ)上與其其他理論結(jié)合合的方法。這這些方法主要要是根據(jù)大量量的歷史數(shù)據(jù)據(jù)，找出電價(jià)價(jià)序列的波動(dòng)動(dòng)規(guī)律，從而而建立預(yù)測(cè)模模型進(jìn)行預(yù)測(cè)測(cè)。上述方法法均將歷史電電價(jià)數(shù)據(jù)順序序排列為單一一的電價(jià)序列列進(jìn)行研究，但但是電力價(jià)格格具有變化多多樣性的特點(diǎn)點(diǎn)，波動(dòng)非常常復(fù)雜，無(wú)論論是時(shí)間序列列法還是人工工智能的神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法均無(wú)無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)測(cè)，這也是目目前電價(jià)預(yù)測(cè)測(cè)準(zhǔn)確度較低低的原因。分時(shí)段電價(jià)序列列比順序電價(jià)價(jià)序列的變化化特征單一，有有利于電價(jià)的的分析建模，從從而提高預(yù)測(cè)測(cè)精度。本文文正是對(duì)各時(shí)時(shí)段電價(jià)分別別進(jìn)行預(yù)測(cè)，在在充分考慮歷歷史電價(jià)、負(fù)負(fù)荷等影響電電價(jià)變化因素素的前提下引引入了一種反反映電力市場(chǎng)場(chǎng)供需變化的的市場(chǎng)因子，并并以灰色系統(tǒng)統(tǒng)理論為工具具，對(duì)不同輸輸入因素的電電價(jià)預(yù)測(cè)精度度進(jìn)行了研究究，構(gòu)建了一一個(gè)高效實(shí)用用的電價(jià)預(yù)測(cè)測(cè)模型。1雙序列灰色色預(yù)測(cè)模型灰色理論是19982年鄧聚龍教教授提出的，它它是將原始時(shí)時(shí)間序列通過(guò)過(guò)處理以弱化化其波動(dòng)性，使使時(shí)間序列比比較有規(guī)律，再再建立微分方方程模型。由由于電力價(jià)格格受到負(fù)荷、報(bào)報(bào)價(jià)商策略、時(shí)時(shí)段因素等諸諸多因素的影影響，其中一一些因素是確確定的，而另另外一些是不不確定的，故故可以把它看看作一個(gè)灰色色系統(tǒng)。雙序列灰色預(yù)測(cè)測(cè)的建模步驟驟為：對(duì)2個(gè)灰時(shí)間序序列xi(kk)(i=1,22)作相應(yīng)的一一次累加生成成處理，形成成新的序列2分時(shí)段電價(jià)價(jià)的雙序列灰灰色預(yù)測(cè)方法法2.1電價(jià)序序列濾波處理理由于受諸多因素素的影響，電電價(jià)序列會(huì)存存在少量的尖尖峰數(shù)據(jù)，如如圖1所示。為提提高預(yù)測(cè)精度度，本文首先先對(duì)各時(shí)段歷歷史電價(jià)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行巴特沃沃茲低通濾波波。巴特沃茲茲濾波器具有有通帶內(nèi)最大大平坦的振幅幅特性，濾波波器的階數(shù)，N越大，通帶帶和阻帶的近近似性越好，過(guò)過(guò)渡帶也越陡陡。為截止頻頻率。觀察圖圖1可發(fā)現(xiàn)，經(jīng)經(jīng)過(guò)巴特沃茲茲低通濾波后后，電價(jià)序列列接近于平穩(wěn)穩(wěn)序列。2.2市場(chǎng)因因子在雙序列灰色預(yù)預(yù)測(cè)中，輸入入因素的選擇擇至關(guān)重要。本本文通過(guò)對(duì)Ontarrio電力市場(chǎng)的的電價(jià)數(shù)據(jù)和和負(fù)荷數(shù)據(jù)分分析發(fā)現(xiàn)，同同一時(shí)段內(nèi)負(fù)負(fù)荷與電價(jià)的的相關(guān)性較弱弱，如表1所示。但是是同一天內(nèi)電電價(jià)與負(fù)荷的的相關(guān)性卻非非常強(qiáng)，而對(duì)對(duì)原始電價(jià)數(shù)數(shù)據(jù)的低通濾濾波預(yù)處理則則更加凸現(xiàn)了了它們之間的的相關(guān)性，如如表2所示。于是是我們就可以以用線性回歸歸方法近似得得到任意一天天內(nèi)電價(jià)與負(fù)負(fù)荷的關(guān)系表表達(dá)式y(tǒng)=kkx+bb其中x為負(fù)荷，y為電價(jià)。系系數(shù)k表示負(fù)荷每每變化一個(gè)單單位時(shí)電價(jià)數(shù)數(shù)據(jù)的變化量量，我們將它它定義為市場(chǎng)場(chǎng)因子，它在在一定程度上上可以反映該該天的市場(chǎng)供供需關(guān)系，而而電力價(jià)格正正是由市場(chǎng)供供需關(guān)系決定定的，因此本本文將市場(chǎng)因因子k作為該天電電價(jià)的相關(guān)因因素引入雙序序列灰色預(yù)測(cè)測(cè)模型。2.3預(yù)測(cè)誤誤差分析本文采用平均絕絕對(duì)誤差率（MAPE）對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)結(jié)果進(jìn)行誤差差分析。令V實(shí)際為實(shí)際際電價(jià)數(shù)據(jù)，V預(yù)測(cè)為預(yù)測(cè)測(cè)電價(jià)數(shù)據(jù)。這這樣，誤差率率PE=(VV預(yù)測(cè)-V實(shí)際)/V實(shí)際×100％絕對(duì)誤差率APE=||PE|平均絕對(duì)誤差率率MAPE=1/NSAAPEi3算例及分析析算例采用Onttario電力市場(chǎng)歷歷史數(shù)據(jù)對(duì)其其市場(chǎng)出清電電價(jià)進(jìn)行短期期預(yù)測(cè)，需要要的數(shù)據(jù)包括括歷史電價(jià)和和歷史負(fù)荷。算算例根據(jù)該電電力市場(chǎng)2002年5月10日至2002年5月20日的歷史數(shù)數(shù)據(jù)對(duì)2002年5月21日各時(shí)段電電價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行行預(yù)測(cè)。本文分別采用原原始電價(jià)序列列的灰色模型型、預(yù)處理后后電價(jià)序列的的灰色模型、電電價(jià)+負(fù)荷的灰色色模型以及電電價(jià)+市場(chǎng)因子的的灰色模型對(duì)對(duì)各時(shí)段電價(jià)價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)，表3顯示了四種不同輸入下的預(yù)測(cè)精度比較。從表3中我們可可以得到以下下結(jié)論：第一一，預(yù)處理后后電價(jià)序列灰灰色模型的平平均預(yù)測(cè)精度度比原始電價(jià)價(jià)序列灰色模模型的平均預(yù)預(yù)測(cè)精度提高高了接近5％，體現(xiàn)了了灰色預(yù)測(cè)算算法中預(yù)處理理操作的必要要性。第二，傳傳統(tǒng)的電價(jià)+負(fù)荷的灰色色模型的預(yù)測(cè)測(cè)精度比單序序列灰色模型型的預(yù)測(cè)精度度有大幅度下下降，另外在在電價(jià)預(yù)測(cè)時(shí)時(shí)也產(chǎn)生了部部分無(wú)效數(shù)據(jù)據(jù)，這主要是是由于在Ontarrio電力市場(chǎng)中中負(fù)荷并不是是電價(jià)的主要要影響因素，市市場(chǎng)中的市場(chǎng)場(chǎng)力、負(fù)荷擁?yè)矶露紝?duì)電價(jià)價(jià)有著很大的的影響。第三三，本文采用用的電價(jià)+市場(chǎng)因子的的灰色模型的的預(yù)測(cè)精度達(dá)達(dá)到了91.7%，是四種模模型中預(yù)測(cè)精精度最高的，體體現(xiàn)了本方法法良好的預(yù)測(cè)測(cè)性能。圖2顯示了基于于預(yù)處理后電電價(jià)序列預(yù)測(cè)測(cè)的電價(jià)曲線線和基于電價(jià)價(jià)+市場(chǎng)因子預(yù)預(yù)測(cè)的電價(jià)曲曲線。從圖中中可以看出，本本文采用的基基于電價(jià)+市場(chǎng)因子的的灰色模型的的預(yù)測(cè)電價(jià)更更接近于實(shí)際際電價(jià)。4結(jié)論本文首先將各時(shí)時(shí)段電價(jià)序列列進(jìn)行巴特沃沃茲低通濾波波預(yù)處理，然然后根據(jù)歷史史電價(jià)和歷史史負(fù)荷信息提提取了反映電電價(jià)變化的一一種市場(chǎng)因子子，并將其引引入雙序列灰灰色預(yù)測(cè)模型型，對(duì)未來(lái)電電價(jià)進(jìn)行分時(shí)時(shí)段電價(jià)預(yù)測(cè)測(cè)。以O(shè)ntarrio電力市場(chǎng)對(duì)對(duì)本算法的驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明明，本文采用用的電價(jià)+市場(chǎng)因子的的雙序列灰色色預(yù)測(cè)模型取取得了91.7%的預(yù)測(cè)精度度，比傳統(tǒng)的的單序列預(yù)測(cè)測(cè)模型和電價(jià)價(jià)+負(fù)荷的雙序序列預(yù)測(cè)模型型的預(yù)測(cè)精度度都有了明顯顯提高，說(shuō)明明本方法在短