【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分，可以將預(yù)測(cè)問(wèn)題分為點(diǎn)預(yù)測(cè)和趨勢(shì)預(yù)測(cè)。 電價(jià)預(yù)測(cè)的方法 電價(jià)預(yù)測(cè)的研究方法可以借鑒負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法。但是，經(jīng)典的預(yù)測(cè)方法大多是數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，這些方法在進(jìn)行電價(jià)預(yù)測(cè)時(shí)的弱點(diǎn)在于：要求大量有較好分布規(guī) 律和確定發(fā)展趨勢(shì)的樣本，計(jì)算工作量大，可能出現(xiàn)量化結(jié)果與定性分析結(jié)果不符的現(xiàn)象，特別是電價(jià)數(shù)據(jù)本身具有非線性、規(guī)律性差的特點(diǎn)，因而需要有更為合適的預(yù)測(cè)方法。典型的電價(jià)預(yù)測(cè)方法有倍比點(diǎn)對(duì)點(diǎn)預(yù)測(cè)、回歸預(yù)測(cè)、灰色理論預(yù)測(cè)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)、模糊邏輯預(yù)測(cè)等。 電價(jià)預(yù)測(cè)選取的方法： 利用負(fù)荷計(jì)算電價(jià)要經(jīng)過(guò)一定的中轉(zhuǎn)，可能會(huì)影響預(yù)測(cè)的精度。因此，直接預(yù)測(cè)電價(jià)更為有利。對(duì)電價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)，最為關(guān)鍵的是包括對(duì)電價(jià)組成的分析。 電價(jià)預(yù)測(cè)對(duì)于電力市場(chǎng)下的電力企業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要的。專家們?cè)趯?duì)諸如傳輸線路的增加、發(fā)電量是否增加、以及區(qū)域間 電能交換在很大程度上是由長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)所決定的。對(duì)于發(fā)電廠來(lái)說(shuō)，主要是預(yù)測(cè)系統(tǒng)邊際電價(jià)（ System marginal price,簡(jiǎn)稱 SMP） .關(guān)于 SMP預(yù)測(cè) ,盡管國(guó)內(nèi)外有不少人對(duì) SMP 或者其他輸電費(fèi)用的建模、仿真進(jìn)行了研究，取得了許多進(jìn)展，但由于在電力市場(chǎng)下，電價(jià)的制定尚在討論，對(duì)電價(jià)預(yù)測(cè)方面的討論不是很多，往往受到負(fù)荷預(yù)測(cè)的束縛。 目前對(duì)電價(jià)的預(yù)測(cè)，主要有兩大類方法，其一是基于歷史數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)處理的方法，例如時(shí)間序列法，另外就是仿真的方法。兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，首先說(shuō)下仿真的方法。 一、運(yùn)行仿真的方法 所謂 仿真的方法，就是通過(guò)程序模擬整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)的精確與否，取決于以下數(shù)據(jù)是否完全充分和詳細(xì)： 發(fā)電機(jī)參數(shù)的數(shù)據(jù)，包括發(fā)電機(jī)在不同發(fā)電量時(shí)的熱效率，容量、檢修方案、機(jī)組強(qiáng)迫停運(yùn)率、環(huán)境因素、輸電數(shù)據(jù)、運(yùn)行和檢修費(fèi)用、最小開(kāi) /停機(jī)時(shí)間、燃料價(jià)格、燃料約束、快速啟動(dòng)時(shí)間以及發(fā)電廠的所有權(quán)； 輸電數(shù)據(jù)，包括潮流數(shù)據(jù)、后備機(jī)組、線路輸電功率、區(qū)域間的輸電極限、電壓和靜態(tài)穩(wěn)定極限等； 水電機(jī)組數(shù)據(jù)，包括機(jī)組容量、所有權(quán)、可用容量、水庫(kù)調(diào)度策略等； 其他數(shù)據(jù)，包括負(fù)荷預(yù)測(cè)、負(fù)荷曲線、旋轉(zhuǎn)備用、通貨膨脹率以及緊急 事故費(fèi)用等； 這里可以用下圖來(lái)說(shuō)明： XX 大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 電力市場(chǎng)下的電價(jià)預(yù)測(cè) 10 無(wú)傳輸容量限制時(shí)的電價(jià)計(jì)算模擬仿真圖 電網(wǎng)的各位置的上網(wǎng)電價(jià)（無(wú)約束） 傳輸容量受限時(shí)的線路圖 電網(wǎng)的各位置的上網(wǎng)電價(jià)（有約束） 由以上的兩組圖可以看出，在線路傳輸容量有約束的情況下，各個(gè)發(fā)電廠的上網(wǎng)電價(jià)是不同的，但發(fā)電廠方要了解網(wǎng)絡(luò)每條線路的狀況是很困難的，尤其是在電網(wǎng)規(guī)模較大結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的情況下。 由此可以知道，仿真法盡管可以精確的預(yù)測(cè)出未來(lái)短期的電價(jià)，但在系統(tǒng)機(jī)組較多，接線較復(fù)雜的情況下，所需要得到數(shù)據(jù)非常多，而全部獲取這些數(shù)據(jù)是不太現(xiàn)實(shí)的 ，況且，對(duì)于負(fù)荷對(duì)電價(jià)的響應(yīng)，在目前階段建立精確的數(shù)學(xué)模型較為困難。同時(shí)，只有競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)中，同樣也需要保證系統(tǒng)的安全，在電網(wǎng)不同的位置需要發(fā)出的電量是不同的，電價(jià)也必然會(huì)隨著地理位置的不同而有所差別，因此發(fā)電廠之需要預(yù)測(cè)出當(dāng)?shù)氐倪呺H電價(jià)（ Local marginal Price,簡(jiǎn)稱 LMP）即可。所以對(duì)于發(fā)電廠方來(lái)說(shuō)，使用仿真法不太適合。 二、數(shù)學(xué)分析的方法 實(shí)際上，除了上面介紹的仿真法以外，其余的各種預(yù)測(cè)方法都是數(shù)學(xué)計(jì)算分析的方法。數(shù)學(xué)分析的方法較多，包括時(shí)間序列法、最小二乘擬和方法以及人工神經(jīng)元方法 、模糊推理方法以及灰色系統(tǒng)方法等，這些方法的特點(diǎn)就是事先設(shè)定一個(gè)數(shù)學(xué)模型，利用歷史數(shù)據(jù)確定各個(gè)參數(shù)建立一個(gè)前向的曲線，然后再預(yù)測(cè)未來(lái)的數(shù)值。這種方法相對(duì)較為簡(jiǎn)單。盡管這些模型比較容易建立，但輸入的變量的確定較為困難。 XX 大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 電力市場(chǎng)下的電價(jià)預(yù)測(cè) 11 電價(jià)預(yù)測(cè)的意義 隨著電力系統(tǒng)市場(chǎng)化的逐步深入，電力市場(chǎng)竟標(biāo)成為電力交易的基礎(chǔ)，電價(jià)直接影響到電力市場(chǎng)參與者的經(jīng)濟(jì)利益，誰(shuí)能夠更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)電價(jià)，誰(shuí)就能夠在市場(chǎng)中占據(jù)主動(dòng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革的深入，電力系統(tǒng)市場(chǎng)化也已成為必由之路，這與國(guó)際上電力工業(yè)解除政府管制（ deregulation）引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的改革浪潮相輝映。這一變革對(duì)電力工業(yè)的傳統(tǒng)運(yùn)行模式帶來(lái)了深刻的影響。在新的模式下建立了區(qū)域性的統(tǒng)一電力交易市場(chǎng)，通過(guò)統(tǒng)一的竟標(biāo)過(guò)程確定相互競(jìng)爭(zhēng)的電力企業(yè)的發(fā)電量。我國(guó)目前已經(jīng)有多個(gè)省份和地區(qū)，包括浙江、山東和上海等，開(kāi)始了電力系統(tǒng)市場(chǎng)化運(yùn)行的試點(diǎn)工作。 在這種新的模式下，由于市場(chǎng)的核心地位使企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)發(fā)生了轉(zhuǎn)變。企業(yè)的生產(chǎn)量直接由電力市場(chǎng)的竟標(biāo)決定，而電力價(jià)格也是由市場(chǎng)的供需平衡狀況決定的。企業(yè)的利潤(rùn)直接由其自身和其他企業(yè)向市場(chǎng)提供的竟標(biāo)曲線決定。對(duì)此，各企業(yè)需要在如下兩個(gè) 方面尋求平衡：適當(dāng)提高投標(biāo)價(jià)格，這可以得到更豐厚的利潤(rùn)，但也可能會(huì)失去發(fā)電權(quán)；適當(dāng)降低投標(biāo)價(jià)格，這可以有更大的機(jī)會(huì)贏得拍賣，然而利潤(rùn)會(huì)降低甚至變?yōu)樨?fù)值。因此，企業(yè)的竟標(biāo)成為新的模式下企業(yè)的重要活動(dòng)之一，竟標(biāo)策略的制定和調(diào)整關(guān)系著企業(yè)的直接效益，而市場(chǎng)價(jià)格的預(yù)測(cè)成為新模式下的核心工作之一。 目前，電力系統(tǒng)的市場(chǎng)化是國(guó)際電力行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)問(wèn)題之一。但同時(shí)對(duì)于電價(jià)預(yù)測(cè)問(wèn)題的研究才剛剛開(kāi)始。因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方面已經(jīng)有非常多的成功應(yīng)用，所以可以使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型作為我們研究電力市場(chǎng)價(jià)格預(yù)測(cè)模型的參 考。電力市場(chǎng)下的電價(jià)預(yù)測(cè)與負(fù)荷預(yù)測(cè)有許多相同的地方，但區(qū)別也是很明顯的。電價(jià)是由市場(chǎng)的竟標(biāo)決定的，而負(fù)荷主要還是由電力的消費(fèi)能力決定。在市場(chǎng)不夠完善的情況下，市場(chǎng)竟標(biāo)受投機(jī)因素的影響，波動(dòng)很大，缺乏明顯的規(guī)律性；負(fù)荷則不會(huì)隨著市場(chǎng)的變化而徒增或突降。因此，在電力市場(chǎng)條件下，負(fù)荷并不會(huì)像電價(jià)那樣隨著市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)而出現(xiàn)大的波動(dòng)。負(fù)荷的規(guī)律性比較明顯，易于把握，因而預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性比電價(jià)預(yù)測(cè)要高。盡管如此，由于電力工業(yè)規(guī)模龐大，如果能夠取得有效的研究成果可以應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，將會(huì)給電力工業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，所能帶來(lái)的利 益將以百萬(wàn)、千萬(wàn)計(jì)算。 電力系統(tǒng)電價(jià)預(yù)測(cè)一般分為如下幾個(gè)步驟： （ 1）確定預(yù)測(cè)目標(biāo)。就是要在明確預(yù)測(cè)目的的前提下，規(guī)定預(yù)測(cè)對(duì)象的范圍、內(nèi)容和預(yù)測(cè)期限。一般而言，預(yù)測(cè)范圍視研究問(wèn)題所涉及的范圍而定，編制全國(guó)電力規(guī)劃，就要預(yù)測(cè)全國(guó)范圍內(nèi)的電力、電量需求量；編制大區(qū)網(wǎng)局或地方（省、地、縣）電力局的發(fā)展規(guī)劃，就要預(yù)測(cè)大區(qū)電網(wǎng)或地方電力局范圍內(nèi)的電力、電量需求量。預(yù)測(cè)的內(nèi)容包括電力、電量、電力電價(jià)的地區(qū)分布，電力電價(jià)隨時(shí)間的變化規(guī)律，以及電力電價(jià)曲線特征及XX 大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 電力市場(chǎng)下的電價(jià)預(yù)測(cè) 12 電價(jià)曲線等，預(yù)測(cè)期限是指預(yù)測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)短 ，如短期、中期及長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。 （ 2）基礎(chǔ)資料的分析。在對(duì)大量的資料進(jìn)行全面分析之后，選擇其中有代表性的、真實(shí)程度和可用程度高的有關(guān)資料作為預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)資料。對(duì)資料中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，作出取舍或修正。 （ 3）預(yù)測(cè)模型的選擇。根據(jù)所確定的預(yù)測(cè)內(nèi)容，對(duì)預(yù)測(cè)對(duì)象進(jìn)行客觀、詳細(xì)的分析，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的發(fā)展情況，并考慮本地區(qū)實(shí)際情況和資料的可利用程度，選擇建立合理的數(shù)學(xué)模型。 （ 4）模型參數(shù)辯識(shí)。預(yù)測(cè)模型一旦建立，即可根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)求取模型的參數(shù)。 （ 5）應(yīng)用模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。根據(jù)求取的模型參數(shù)，應(yīng)用該模型對(duì)未來(lái)時(shí)段的行為做出預(yù) 測(cè)。 （ 6）預(yù)測(cè)結(jié)果的評(píng)價(jià)。對(duì)多種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較和綜合分析，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和常識(shí)判斷預(yù)測(cè)結(jié)果是否合理，對(duì)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)修正，得到最終的預(yù)測(cè)結(jié)果。一般超短期預(yù)測(cè)誤差不應(yīng)超過(guò) 1%，短期預(yù)測(cè)的誤差不超過(guò) 3%，中期電價(jià)誤差允許 5%，長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)誤差不超過(guò) 15%。 第三章 電價(jià)預(yù)測(cè)模塊總體設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)電價(jià)預(yù)測(cè)通常分為超短期、短期、中期和長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)四類。它們都是以歷史電價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，但根據(jù)預(yù)測(cè)周期不同，所需歷史電價(jià)數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度也不同。超短期電價(jià)預(yù)測(cè)，要求和實(shí)時(shí)系統(tǒng)相連，隨時(shí)獲取電價(jià)信息。因此 ，電力系統(tǒng)電價(jià)預(yù)測(cè)軟件應(yīng)該基于數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，利用最新的網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取電網(wǎng)電價(jià)數(shù)據(jù)，并能存儲(chǔ)電網(wǎng)全部歷史電價(jià)數(shù)據(jù)。 電價(jià)預(yù)測(cè)模型的建立 電力市場(chǎng)中的電價(jià)預(yù)測(cè)模塊應(yīng)當(dāng)使用先進(jìn)的 Java 技術(shù)、多層體系結(jié)構(gòu)、分布式計(jì)算模式以及采用電子商務(wù)理念。整個(gè)電價(jià)預(yù)測(cè)過(guò)程分為客戶層、商務(wù)層、數(shù)據(jù)層的三層體系結(jié)構(gòu)。 （ 1）客戶層。客戶端完全采用瀏覽器模式，不安裝任何涉及電價(jià)預(yù)測(cè)計(jì)算的程序。用戶可以在瀏覽器下直接調(diào)用服務(wù)器端的應(yīng)用程序，得到電價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)果。 （ 2）商務(wù)層。商務(wù)層根據(jù)用戶的參數(shù)設(shè)置，在服務(wù)器端運(yùn)行電價(jià)預(yù) 測(cè)程序，將結(jié)果數(shù)XX 大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 電力市場(chǎng)下的電價(jià)預(yù)測(cè) 13 據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)瀏覽器返還給客戶端。 （ 3）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用大型商用數(shù)據(jù)庫(kù) Oracle 實(shí)現(xiàn)。 軟件功能 ： 電力系統(tǒng)電價(jià)預(yù)測(cè)軟件通常包括六類功能模塊，可分別實(shí)現(xiàn)超短期、短期、中期和長(zhǎng)期的電價(jià)預(yù)測(cè)、電價(jià)數(shù)據(jù)查詢、電價(jià)數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)設(shè)置、電價(jià)數(shù)據(jù)報(bào)表打印、軟件在線幫助等項(xiàng)功能，現(xiàn)分述如下： （ 1）電價(jià)預(yù)測(cè)。電價(jià)預(yù)測(cè)是從已知的用戶需求和對(duì)比有影響的經(jīng)濟(jì)、氣象等因素出發(fā)，探索用電電價(jià)與主要影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展變化規(guī)律，對(duì)未來(lái)用電需求作出預(yù)先的預(yù)測(cè)，其實(shí)質(zhì)是對(duì)電力市場(chǎng)需求的預(yù) 測(cè)。即包括超短期電價(jià)預(yù)測(cè)、短期電價(jià)預(yù)測(cè)、中期電價(jià)預(yù)測(cè)、長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)。 （ 2）電價(jià)數(shù)據(jù)查詢。根據(jù)預(yù)測(cè)周期不同，取自不同的歷史電價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電價(jià)查詢功能，查詢后可以用表格或圖形兩種方式顯示。 （ 3）系統(tǒng)設(shè)置。電價(jià)預(yù)測(cè)模塊設(shè)置功能包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容： a．提供對(duì)各預(yù)測(cè)量的選擇，用戶在瀏覽器下可以方便地設(shè)置預(yù)測(cè)內(nèi)容。 b．允許用戶建立一個(gè)或多個(gè)預(yù)測(cè)方案，便于分析比較，得到更為合理的結(jié)果。 c．實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括歷史數(shù)據(jù)修正、不良數(shù)據(jù)辯識(shí)等。 d．提示用戶選定預(yù)測(cè)方法與模型，并對(duì)它們需要的參數(shù)值加以設(shè) 定。 e．影響電價(jià)大小的各種因素有溫度、濕度、雨、霧、重大社會(huì)活動(dòng)等，應(yīng)能讓用戶輸入這些因素的實(shí)際值或預(yù)測(cè)值。 f．實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限設(shè)置等其它功能。 （ 4）電價(jià)數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)應(yīng)對(duì)多種預(yù)測(cè)方法所得結(jié)果進(jìn)行全面的誤差分析，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果作出評(píng)價(jià)，努力得到更加貼近反映電價(jià)發(fā)展變化的客觀規(guī)律，所有誤差分析結(jié)果保存于用戶指定的信息文件中，供隨時(shí)查閱。 對(duì)于超短期和短期電價(jià)預(yù)測(cè)，需要進(jìn)行近期同類型日電價(jià)的波動(dòng)分析和上升速率分析，便于了解系統(tǒng)電價(jià)變化規(guī)律。而對(duì)于中期和長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)，則需進(jìn)行逐年或逐月的電價(jià)波動(dòng)分析和上升速率分析。 （ 5）電價(jià)數(shù)據(jù)報(bào)表打印。該功能模塊提供電價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)果、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析等報(bào)表的打印。 （ 6）在線幫助。提供軟件運(yùn)行的在線幫助，使用戶盡快熟悉軟件操作。 電價(jià)預(yù)測(cè)模型確定了之后，進(jìn)一步應(yīng)確定采取什么樣的電價(jià)預(yù)測(cè)算法。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究出了許多電價(jià)預(yù)測(cè)方法，例如，線性回歸分析、時(shí)間序列、卡爾曼濾波法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、小波變換等方法。這些方法從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，目的都是盡可能準(zhǔn)確地模擬電價(jià)變化規(guī)律，預(yù)測(cè)電價(jià)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，而實(shí)際上電價(jià)變化是非線性的，XX 大學(xué) 課程設(shè)計(jì) 電力市場(chǎng)下的電價(jià)預(yù)測(cè) 14 它受到多種因素的影響， 用任何一種方法都無(wú)法十分精確描述電價(jià)的變化規(guī)律，各種算法均有一定的適用場(chǎng)合，可以說(shuō)沒(méi)有一個(gè)算法適用于各種電價(jià)預(yù)測(cè)模型，而精度比其它算法都高。實(shí)用上可以采取試驗(yàn)比較法，即利用某一電網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)來(lái)確定適合于該電網(wǎng)的最有效的算法，在精度一致的條件下，選擇較簡(jiǎn)單的算法。 多年來(lái)，各種可能的算法均在電價(jià)預(yù)測(cè)課題上試驗(yàn)過(guò)，現(xiàn)對(duì)目前實(shí)用的幾種算法介紹如下。 1．回歸分析法 回歸分析方法是研究變量與變量之間依存關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法。采用該種方法進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，先要對(duì)預(yù)測(cè)對(duì)象（因變量）進(jìn)行定性分析，確定影響其變化的一個(gè)或多個(gè)因素（ 自變量），然后通過(guò)預(yù)測(cè)對(duì)象和影響因素的多組觀察值，建立回歸預(yù)測(cè)模型。 常用的回歸預(yù)測(cè)模型分為線性與非線性兩大類，其中線性回歸又包括一元線性回歸和多元線性回歸；非線性回歸也有一元非線性回歸和多元非線性回歸兩種。在電力系統(tǒng)電價(jià)預(yù)測(cè)中，上述各類模型均有應(yīng)用。 （ 1）一元線性回歸預(yù)測(cè)模型。該模型建立起電價(jià) y 與時(shí)間 t 的一元線性關(guān)系，一般用在具有較平穩(wěn)歷史趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。 y a b t?? （ 31） 其中，參數(shù) a、 b 由最小二乘法求解。 給定歷史電價(jià)序列 ?y （ t）（ t=1， 2，?， n），最小二乘法是以誤差平方和最小這一原理來(lái)估計(jì)參數(shù) a、 b，設(shè)以 Q 表示誤差平方和，有 ? ? ? ? 21ntQ y t y t?? ????????? （ 32） 要求 Q 的最小值，可求