電力需求預(yù)測概念及原理綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u7405電力需求預(yù)測概念及原理綜述 1101501電力需求預(yù)測概念 1250232電力需求影響因素分析 1315151中期電力需求影響因素分析 153122長期電力需求影響因素分析 183403中期電力需求預(yù)測方法 153754.1季節(jié)指數(shù)法 2188084.2ARIMA模型 3108994長期電力需求預(yù)測方法 3124524.1移動平均法 3295604.2指數(shù)平滑法 41電力需求預(yù)測概念預(yù)測就是對歷史數(shù)據(jù)的研究和分析，研究材料之間的關(guān)系和密切程度是從分析結(jié)果得出的，這些關(guān)系和方法將用于確定未來的研究項目。電力預(yù)測是某一時間段內(nèi)，最大電量負(fù)荷水平的預(yù)測行為，也叫最大負(fù)荷量預(yù)測[6]。電力需求預(yù)測分為三類：(1)短期預(yù)測，最小間隔為1天的預(yù)測方法。(2)中期預(yù)測，指至少1個月的預(yù)測。(3)長期預(yù)測，指以一年為最短期限的預(yù)測[7]。2電力需求影響因素分析1中期電力需求影響因素分析影響中期電力需求的最常見因素是溫度。對于電力需求的中期預(yù)測，必須有足夠一個月的數(shù)據(jù)被納入算法或模型，所以在預(yù)測時要注意數(shù)據(jù)的內(nèi)部相關(guān)性。在一年的12個月中，由于溫度的影響，用電量存在一定程度的變化，因此必須選擇帶有季節(jié)性的方法或者模型來進(jìn)行預(yù)測。2長期電力需求影響因素分析一般來說，電力需求的長期影響可以分為兩類：①外部因素，主要是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、人口收入和消費(fèi)水平、常住人口、氣候變化、技術(shù)發(fā)展、國家政策、城市進(jìn)程、重大災(zāi)害等[8]。②內(nèi)部因素的主要影響是來源于電價的。3中期電力需求預(yù)測方法4.1季節(jié)指數(shù)法季節(jié)性并不僅僅指的是一年四季的更迭，還可以指發(fā)生重大節(jié)日，如春節(jié)、五一、十一，的情況。季節(jié)指數(shù)法則是通過提取具有季節(jié)性的時間序列中的季節(jié)指數(shù)序列，由其中的規(guī)律性對研究對象的未來情況做出預(yù)測的方法。電力需求預(yù)測中通常要考慮季節(jié)因素的影響。當(dāng)我們遇到有季節(jié)因素并且長期趨勢以及有不規(guī)則成分的時間序列時我們可以利用季節(jié)指數(shù)平滑算法來對目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。通常情況下，可以根據(jù)季節(jié)因子的不同分解方式，將季節(jié)指數(shù)法分解為加法季節(jié)指數(shù)法和乘法季節(jié)指數(shù)法。加法季節(jié)指數(shù)法的公式如式1所示：…(1)其中，p為周期長度，當(dāng)p為12的時候，代指的是月份，當(dāng)p為4的時候，代指的是季度。、和分別代筆長期趨勢項、趨勢增加量和平滑值，與之對應(yīng)的平滑系數(shù)分別是、和，它們的取值都在0到1之間。用加法季節(jié)指數(shù)平滑模型得到未來一期的預(yù)測值為：……………(2)乘法季節(jié)指數(shù)平滑模型算法如下[59]:……(3)預(yù)測未來一期的預(yù)測值為：……………(4)預(yù)測未來第k期的序列值為:……………(5)4.2ARIMA模型如果是使用ARIMA模型對用電量進(jìn)行預(yù)測，會存在一個缺陷。因為中期用電量的季節(jié)性中存在隨機(jī)波動分量，這個隨機(jī)波動分量會對ARIMA模型的預(yù)測能力產(chǎn)生干擾。為了充分發(fā)揮ARIMA模型的能力，將ARIMA模型對用電量的增長趨勢的預(yù)測結(jié)果累加到季節(jié)因子和用電量的隨機(jī)參數(shù)，即得到最終的預(yù)測結(jié)果。具體的做法為：使用季節(jié)加法指數(shù)法從用電量中提取三個參數(shù)，分別為：用電量的增長趨勢Q，用電量的季節(jié)因子X，用電量的隨機(jī)參數(shù)S。對于X而言，不同年份的相同月份的季節(jié)因子相同。對于S而言，由于其自身具有隨機(jī)性，不能通過預(yù)測得到，因此可以使用算術(shù)平均法對需要預(yù)測月份的隨機(jī)參數(shù)進(jìn)行推算，具體公式如下：……(6)其中Si,j表示第i年第j月的電力使用量。對于Q而言，采用ARIMA模型直接進(jìn)行預(yù)測即可。至此，用電量的三個參數(shù)Q，X和S的預(yù)測值都已得到。最后，將Q，X和S進(jìn)行相加操作，即得到中期用電量的預(yù)測結(jié)果。4長期電力需求預(yù)測方法4.1移動平均法移動平均法隨著選取范圍向后滑動依次計算子序列的平均值，是利用相鄰數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行預(yù)測的方法。當(dāng)我們的預(yù)測對象的歷史數(shù)據(jù)沒有呈現(xiàn)較大的波動的時候即既沒有急速增長/下降且不存在季節(jié)性的波動時，移動平均法能很好的消除數(shù)據(jù)中的隨機(jī)波動，從而獲得較好的預(yù)測效果。具體步驟為：時間序列計算第t期的一次移動平均值計算公式為：……(7)利用 基礎(chǔ)上計算第t期的二次移動平均值，其計算公式為：……(8)利用和估計線性趨勢模型的截距和斜率:……(9)建立線性趨勢預(yù)測模型為：……………(10)其中，表示預(yù)測超前期數(shù)；表示第期的預(yù)測值。4.2指數(shù)平滑法指數(shù)平滑法可以用參數(shù)控制數(shù)據(jù)在參與預(yù)測時的權(quán)重——降低遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)的權(quán)重，提高近期數(shù)據(jù)的權(quán)重，這種做法也非常符合實際情況，就當(dāng)前數(shù)據(jù)而言，顯然是受到臨近數(shù)據(jù)的影響更大。常用的指數(shù)平滑法包括一次指數(shù)平滑法、二次指數(shù)平滑法以及三次指數(shù)平滑法。假設(shè)存在時間序列，那么它的一次指數(shù)平滑表達(dá)式為：…………(11)式中為第周期的一次指數(shù)平滑值；為加權(quán)系數(shù)，。2-51展開，可得：…(12)由于當(dāng)，時，于是上述公式就變?yōu)椋骸?13)由此可見實際上是的加權(quán)平均。加權(quán)系數(shù)依次為，可以看出，它是按照幾何級數(shù)進(jìn)行衰減的，所以數(shù)據(jù)越靠前就有更大的權(quán)重，而數(shù)據(jù)越靠后則有更小的權(quán)重。值得注意的是，