電力時(shí)間序列的混沌識別與短期預(yù)測.pdf

1、電力行業(yè)是關(guān)系到國家發(fā)展和人民生活的基礎(chǔ)性行業(yè),電力時(shí)間序列的預(yù)測對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)效益最大化有重要的意義。如精確的負(fù)荷預(yù)測是調(diào)度部門制訂發(fā)電計(jì)劃的基礎(chǔ),可以保障電網(wǎng)在合理、安全、穩(wěn)定的條件下運(yùn)行;而售電均價(jià)的預(yù)測可以幫助電力企業(yè)準(zhǔn)確估計(jì)未來收益,并調(diào)整針對各細(xì)分市場的營銷策略,實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。根據(jù)近年來的研究,電力時(shí)間序列常表現(xiàn)出一定的混沌特性,因此混沌預(yù)測算法成為了電力時(shí)間序列預(yù)測的新選擇和研究熱點(diǎn)。

2、>　　 時(shí)間序列混沌識別是混沌預(yù)測的前提。本文首先介紹了混沌識別的常用方法,包括直接法和間接法。直接法通過計(jì)算某個(gè)特征參數(shù),并將計(jì)算值作為判斷時(shí)間序列混沌特性的依據(jù)。關(guān)聯(lián)維、Kolmogorov熵和Lyapunov指數(shù)是主要的混沌特征參數(shù),但是對于含有噪聲且長度有限的電力時(shí)間序列,直接法的應(yīng)用受到限制;間接法即替代數(shù)據(jù)法,該方法基于某個(gè)零假設(shè),對時(shí)間序列進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn),通過排除法來進(jìn)行混沌識別,但當(dāng)前的替代數(shù)據(jù)法不適合具有周期性電力負(fù)荷

3、的混沌識別。針對以上情況,本文引入了PPS算法,并對PPS算法進(jìn)行了改進(jìn),提出了新的替代數(shù)據(jù)生成算法,并采用魯棒性較強(qiáng)Lempel-Ziv復(fù)雜度取代關(guān)聯(lián)維作為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。通過比較電力負(fù)荷、典型的混沌時(shí)間序列和典型周期時(shí)間序列的Lempel-Ziv復(fù)雜度演化規(guī)律,成功地在電力負(fù)荷序列中確認(rèn)了混沌的存在。
　　 Packard和Takens提出了相空間重構(gòu)理論,證明可以通過計(jì)算嵌入維和時(shí)間延遲,構(gòu)建一個(gè)低維相空間,并可在該空間中將混

4、沌吸引子恢復(fù)出來,從而為混沌時(shí)間序列的預(yù)測奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。本文介紹了嵌入維和時(shí)間延遲的常用計(jì)算方法?；煦鐣r(shí)間序列預(yù)測方法可分為全局法和局域法兩類,其中局域法因其較高的預(yù)測精度和較小的計(jì)算量而得到了廣泛的應(yīng)用。局域法的核心是要找到與基準(zhǔn)相點(diǎn)相似的參考臨域,并根據(jù)參考臨域相點(diǎn)的演化規(guī)律進(jìn)行預(yù)測。傳統(tǒng)局域法中,使用歐氏距離來確定參考臨域,但是歐氏距離僅能反映相點(diǎn)間的空間遠(yuǎn)近,對于高維相空間,歐氏距離難以準(zhǔn)確描述相點(diǎn)間的相似性。因此對于高

5、維相空間,局域法預(yù)測精度迅速下降。針對以上問題,本文提出了一種基于夾角余弦的混沌局域加權(quán)線性預(yù)測算法,該方法使用夾角余弦取代歐氏距離來確定參考臨域,并將相點(diǎn)視為向量,在線性擬和參數(shù)辨識過程中,以向量的模和夾角取代歐氏距離作為優(yōu)化目標(biāo),從而克服了基于歐氏距離的混沌局域預(yù)測算法存在的缺點(diǎn)。
　　 售電均價(jià)是電力銷售的綜合統(tǒng)計(jì)量,由于涉及面廣,包含內(nèi)容多,售電均價(jià)的預(yù)測一直是難點(diǎn)。傳統(tǒng)的預(yù)測思路有兩種,一是直接預(yù)測時(shí)間序列,但是由于電

6、價(jià)的調(diào)整,會(huì)改變售電均價(jià)序列的演化規(guī)律,因此歷史時(shí)間序列不能作為預(yù)測的依據(jù);二是根據(jù)售電均價(jià)計(jì)算公式,首先預(yù)測各類電價(jià)所對應(yīng)售電量,再合成均價(jià)預(yù)測值,但我國電價(jià)體系非常復(fù)雜,某些電價(jià)類別所對應(yīng)的售電量太小,不具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律,難以準(zhǔn)確預(yù)測,且該方法的計(jì)算量極大。本文提出了一種基于電力市場細(xì)分的售電均價(jià)預(yù)測算法,證明可以將整個(gè)電力市場的售電均價(jià)預(yù)測轉(zhuǎn)化為各細(xì)分市場的均價(jià)貢獻(xiàn)率預(yù)測和售電均價(jià)估測。對于均價(jià)貢獻(xiàn)率預(yù)測,使用本文提出的基于夾角余弦的