基于灰色理论的负荷预测论文.doc

目录 1摘要 2第一章 简介 21.1 概述 21.2 电力市场概述 31.3 电力市场在中国的历史现状和未来 31.4 中国电力市场的形式，基本模式和管理机构 41.5 电力市场的基本特征和基本原则 5第二章 负荷预测的原理和方法 62.1 电价预测的原理 62.2 上网电价测算方法 72.3 根据影响电价的各种因素采用预测模型进行预测 82.4 电价预测方法 92.5 影响负荷预测准确性的因素 10第三章 基于灰色理论的负荷预测技术 143.1 一元线性回归法预测电价 143.2 灰色系统理论的生成 163.3 灰色 GM 模型的建模机理 163.4 GM（1，1）模型的建立 173.5 灰色预测程序代码 19第四章 结论 254.1 线性回归法和灰色预测法优缺点比较 254.2 小结 27参考文献 28致谢 29附：文献译文30 表格摘要：电力电价预测是电力系统调度负荷预测技术的发展及意义用电，规划等管理部门的重要工作之一。因此，电价预测已成为电力系统管理现代化的重要内容之一。电价预测的核心问题是预测的技术方法，或者说是预测模型。随着现代科学技术的快速发展，各种各样的预测方法不断涌现，从灰色预测法，专家系统法甚至到刚刚兴起神经网络法，这些方法都开始引入电力系统负荷预测，并取得了较好的效果。灰色预测法是以单数列的微分方程GM（1，1）为基础，将GM（1，1）渗透到局势决策与经典的运筹学的规划中，建立了灰色决策，将以建立的关联度，关联空间包括在内，这样便形成了以系统分析，信息处理，建模，预测，决策，控制为主要内容的灰色系统理论本文将GM（1，1）模型应用于灰色电价预测，详细论述了模型生成过程。通过实例对一元线性回归和灰色预测进行比较，两者各有利弊。最后对灰色电价预测做出总体评价以及未来期望。Abstract: The power load-forecasting is the one of the important jobs of management as planning in power system. So the load forecast becomes the one of the important content of achieving the automatic management of power system. The technology of forecast is the load-forecasting core, or the mathematical model of forecast. With the fast improvement of society technology, all kinds of load-forecasting way are producing, including Grey Forecast, Expert Systerm , even the ANN(Artificial Neural Network). These ways of forecasting are used for price forecast in power system and get the great effect. Grey forecast which is based on the model of GM(1,1) penetrated to the planning of classical operations research and formed the grey policy which include the effort as analysis、forecasting 、control. This paper presenting the model of (1, 1) approach to grey load-forecasting theory and the model-producing process is improved to improve the load-forecasting precision. According compare linearity back and grey forecast, they have their own excellence. Finally, there is a total load-forecasting evaluation in power market and there future prospects. 关键词：灰色理论，GM（1，1）模型，电价预测，电力市场Keywords: Grey Theory, GM (1, 1) Model, Price forecast, Power market.第一章 简介1.1 综述 电力工业市场化改革在国外已经经历了十多年的实践，目前正处在不断探索和完善的阶段。英国电力市场在运行了年之后，针对发电公司市场控制力太大而出现的投机报价问题，已经进行了第二阶段的改革，新的电力市场规则于年制定并付诸实施。美国加州电力市场因缺电导致电价急剧上扬，出现了第二次世界大战以来的首次分区停电，美国政府正在研究补救措施，并修改竞价模式和规则。我国是发展中国家，正在进行社会主义市场经济体制改革，电力工业作为基础产业，既要实现快速发展，又要推进市场化改革，情况复杂，任务艰巨。我国发电市场的竞争绝不会像国外那么简单，必须结合自己的实际，对国外的经验既要学习借鉴，又不能照搬照抄。综合国外电力市场运作的经验和我国电力改革十多年来的探索，在社会主义市场经济体系中建立具有我国自己特点的电力市场。12 电力市场概述市场是某种物品或劳务的一群买者和卖者。电力市场就是进行电力及相关服务交易的一群买者和卖者，这些相关服务包括输电服务、运行调度服务，及一系列其他的辅助服务如自动发电控制(AGC)，无功电压控制，等等。严格地说，在经济学意义上，垄断也是市场形态的一种，因此，自从有了电力工业，广义的电力市场就已经存在。现在所谈论的电力市场，特指打破垄断后，在发电企业之间存在市场竞争的电力市场，可称之为狭义的电力市场或现代意义上的电力市场。 电力市场是电力交换的场所，其形成与电网紧密相关。随着发电厂不仅仅是解决投资者自身对电力的需求，而且社会上也存在电力需求的情况下，就会促进电网发展，通过电网这一媒介，实现发电商与用户之间以及发电商之间的电力交换。世界上电力市场已经存在了上百年的时间，我国电力市场业已存在了近百年。80年代以来特别是进入90年代，世界电力工业又开始了新一轮电力体制改革，其主要思路就是实行私有化和构筑竞争性电力市场。随着我国社会主义市场经济体制的逐步形成和完善，1998年国务院批准同意在上海、浙江、山东和东北三省开展“厂网分开、竞价上网”的改革试点，电力工业进行企业制度创新和构建有中国特色社会主义竞争性电力市场已经进入实践阶段。1.3 电力市场在中国：历史、现状与将来中国广义的电力市场起始于1882年7月，上海第一台发电机投入商业运行，从而在中国大地上出现了电力这种商品，到现在已有100多年的历史。在这一百多年中，中国的电力市场走过了三个发展阶段。第一阶段从1882年开始到1949年。在这67年中，全国各大城市的电力工业逐步发展，这个阶段的电力企业有外商资本，有官僚资本，也有私人资本。这一阶段电力市场规模较小，因此电力企业虽然处于竞争机制下，但实际上没有市场竞争的要求，都处于分片垄断经营的状态。第二阶段从1949年到1998年。电力市场在全国城乡建立起来。其特点是政府统一管理，自上而下垄断经营，实行计划建设，计划发电，计划供电的体制。电力的买卖关系虽然仍然存在，但卖方和买方都没有选择权，电力价格由政府制定。第三阶段从1998年开始，中国确立了厂网分开、竞价上网的改革方针，标志着中国正式走上了电力市场化改革的道路。中国电力市场改革首先在山东、上海、浙江及东北的辽宁、吉林、黑龙江6个电省网进行试点，2000年1月山东、上海、浙江发电侧电力市场正式投入商业化运行。但是，到目前为止(2001年)的就总体而言，中国电力市场改革还没有取得突破性的进展，最显著的特征是国家电力公司仍然拥有和控制大量的国有电厂和输配电网，发、输、配一体的格局没有打破。一部分发电企业虽然成立了独立法人实体，但电厂的运行管理和经营管理仍由电力公司代管，名义上是两家而实际上仍然是一家。归根结底，发电企业的市场主体地位没有得到根本性的确认。然而，没有真正的市场主体的电力市场，只能是一个名存实虚的市场，或者说是一个模拟市场。2001年，中国十五计划纲要明确提出推进电力、铁路、民航、通信等行业管理体制改革，引入竞争机制，深化电力体制改革，逐步推进厂网分开、竞价上网。可见，中国电力市场改革将走一条渐进式的道路。目前，中国电力市场改革的基本方向是建立比较完善的发电侧电力市场，全方位的根本性的改革还在酝酿之中。 南方电力联营公司是中央和广东、广西、贵州、云南4省(区)联合办电，由国家电力公司归口领导，进行独立核算、自负盈亏、自主经营的经济实体。公司成立之初的首要任务就是根据广东、广西、贵州、云南4省(区)经济发展和能源资源分布不平衡的状况，按照国家重点开发中西部地区的经济发展战略、能源政策及区域协调发展的政策，联合开发我国西南地区丰富的电力资源；实现西电东送、优化资源配置的目标，促进4省(区)优势互补及经济协调发展。由于南方联营公司与4省(区)电力公司之间没有其它网省局之间的上下级关系，而只有利益关系，担当各省区之间的电力贸易任务，这就为电力市场的形成提供了客观条件。几年来，随着运行经验的不断积累以及相关政策的不断完善，一整套电网商业化运营机制已逐渐成熟，它为我国电力市场的实施提供了宝贵的经验。南方电网商业化运营的具体内容包括：交易合同与交易计划的制订；采集与计量；交易结算等。1.4 中国电力市场的形式、基本模式与管理机构电力市场是电价、电力系统运行、负荷管理、电力通信系统的总和，是电力工业技术与经营管理的综合。电力市场的基本原则是公平竞争。国内电力市场的产生是中国改革开放的必然结果，1999年全国发电量达到12000亿kWh，但基本上没有形成规范的市场竞争和市场交易行为。我国电力行业已实行计划经济和垄断经营40多年，建立电力市场是项长期而艰巨的任务。在近几年电力工业领导多次指出介于发电厂和用户之间的电网是电力交换的场所，市场机制将成为电力运营的基本点。在中国加入WTO后，电力工业迫于多方面压力必将是中国最后一个打破垄断的行业。电力生产使用过程可以分为发电、输电、配电和用电四个环节，对此，电力市场的发展可以分为四个阶段：发电、输电、配电和用电各环节统一垄断经营；在发电环节引入竞争，而输电、配电和用电环节仍保持垄断经营；在发电和输电环节引入竞争，而配电和用电环节继续保持垄断经营；在发电、输电、配电和用电各环节间均引入竞争。电力的不可储存性要求发电、输电、配电和用电时时刻刻保持平衡，因此，电力市场既有竞争的一面，又有统一协调的一面。我国是在现行调度体制的基础上有计划地建立和发展电力市场。因此，它应该是一种层次结构，开始是树状的，将来各层次之间会出现交叉。 1.5 电力市场的基本特征和基本原则（1）电力市场的基本特征：开放性、竞争性、计划性和协调性。与传统的垄断的电力系统相比，电力市场具有开放性竞争性；与普通的商品市场相比，电力市场具有计划性和协作性。电力系统是相互紧密联系的，任一成员的操作，均将对电力系统产生影响。所以要求电力市场中的电力生产、使用、交换具有计划性。同时由于电力系统要求随时做到供需平衡，所以要求电力市场中的供应者之间、供应者与用户之间相互协调。（2）电力市场的基本原则：1)建立电力市场的目的是在电力系统中引进竞争机制。一个充满竞争的电力市场中，参与者之间都是平等的。所以电力市场最基本的原则是公平。对于发电厂，平等的环境能够促进竞争，激励各发电厂提高生产效率，降低成本，增加活力。在电力市场中，发电厂最关心的问题有两个：发电计划和上网电价。对于用户，按真实的供电成本收费，尽量减少用户间补贴是保证用户间平等的根本点。在电力市场中，必须保证用户是平等的。但这并不意味着用户的电价是绝对一样的。由于用户用电水平和性质的不同，对不同种类的用户收取相同的电费实际上是将供电费用绝对平摊。这样，供电成本低的用户补贴了供电成本高的用户，这是不公平的。真正的平等，必须按用户的实际供电成本收费，对不同用电种类，进行公正合理的成本分摊，尽量减少用户间的补贴。为了保证电力市场公平竞争的原则，必须做到：a)电力市场要有公开性（包括成本、定价、计量、计划等），以便监督；b）扩大自由选择权力，保证电网的开放；c）必须建设有关法令、规约，以便使竞争规范化。2)电力市场的公开性在电力市场中，为保证贯彻公平性这一基本原则，必须具有一定的公开性，以便监督。电价是人们最关心的问题，必须公开发电厂的上网电价和用户的用电电价（包括各种类型的电价）。发电厂根据上网电价，随时了解自己发电厂的运行经济状况；用户可依据用电电价制订最优用电计划和调整用电结构，从而，通过电价这一杠杆可将供、用电双方联系起来。 3)电力市场应扩大参与者自由选择的权力如果单纯从市场的角度来看，市场应能满足参与者自由选择的权力，即供方有选择用户的权力，用户有选择供方的权力。但是由于电力供应的特殊性，电力市场一般难以满足参与者自由选择的要求。当前的一种世界趋势是放开发电市场，即发电厂有权选择贸易方，而对输电市场和用户则较少放开。电力市场必须保证输、配电系统向使用者开放。这一点，对于保证电力市场的稳定运行、扩大参加者自由选择的权力、避免网络拥有者利用其地位垄断电力供应非常重要。 4)电力市场的运行应有法规的保障由于电力商品的特殊性，要求电力市场在进行供、求匹配贸易的同时，还要负责电网的安全和稳定运行，所以要求电力市场的运行必须有法规的保障。另外，在进行贸易时，有关电价、赔偿等问题，也应做到有法可依。第二章 电价预测的原理和方法2.1电价预测的原理电价是电力市场的支点。电力市场中，买卖交易均不可垄断，而且买卖方可以有多方选择，即每个用户可以选择不同的发电厂和电力公司供电，而且发电厂也可以选择向不同的电力公司和大用户卖电，这样才能真正引进公平竞争。电力市场最终实现的将是发电、输电、配电和用户各方平等。中国不能仿效美国FCG自然发育的缓慢过程，应该吸收英国的经验，在实现电力市场过程中由国家有指导地进行。 从经营者的角度看，电价意味着电力工业的生存与发展，意味着对社会的义务。影响电价的因素主要有发电、输电、配电费用和维修管理费。理论上讲，电价还是一个变数(尤其对用户来说)，原因如下： (1)电价随负荷涨落而变化。负荷高时不仅发电成本高，而且旋转备用容量的费用也加大，因此峰谷电价差有时达到18倍。(2)电价随地点而变化。作为发电厂距燃料产地越远燃料价越高，在一个网内燃料价几乎能相差一倍，发电费用当然不同。作为用户也随地点而不同，因为传输有损失，距电厂越远电价越高。另外，如果线路受到限制，新用户的电费除包含发输电费用之外，还应该付网络扩展费。(3)电价随供电可靠性的不同而变化。高质量的电力就不能与一般的电力同价，而应该体现优质优价。基于以上原因，理论上电厂的电价、用户的电价均是随时间、地点而变化的，这就是说理想的电价应该是实时电价(Spot Price)。有关文献介绍了三种电价形式：实时电价、承诺电价(Price Quantity)和合同电价(Long Term Contract)。实时电价是随时间变化的电价。电力市场最理想的是用实时电价，这需要更精细的电价计算方法和更强的自动化输配电系统。电力市场中的电价应使每一参与者的利益与电力市场的总体利益一致，而这一总体利益又应该符合社会利益。2.2 上网电价测算方法上网电价的测算方法大致有以下几种：根据财务水平测算、应用边际成本法测算、建立模型测算分时分季电价、应用回归分析预算方法等等，各种方法都存在着不同程度的利弊，且对于同一个水电项目，由于所选定的方法及考虑问题的角度不同，其上网电价值相差很大。2.2.1 根据财务水平测算电价财务水平电价也称为还本付息电价，是根据国家现行的财税制度和现行价格，以电力项目的实际造价为基础，测算其它各项费用，在保证补偿成本、多纳税金和一定财务赢利的前提下，测算出上网电价。财务水平电价能从财务核算上保证企业的赢利水平，在建设期和运行期合理地降低成本和费用。我国目前电站的上网电价大都按这种模式计算。其测算的具体思路是：电价是销电收入和供电量之比，而销售收入是总成本费用、销售利润、销售利润、销售税金之和，这样单位电价就是总成本费用、销售税金的和除以售电量。根据我国目前水电企业的现行政策，发电成本包括基本折旧、经营成本、推销、财务费用等因素；销电利润包括还贷利润、所得税、公积金和公益金、资本回报等部分；销电税金包括城市维护建设税、教育附加费、增值税等。一些利用贷款资金建设的水电站的电价的实际测算中采用多种试算测定一个能满足还贷要求的电价以进行比较分析。这种测算方法的依据为：利用贷款资金进行建设的水电站，其还贷期间电价应当保证在规定的期限内还清本息，并满足还贷期限间维持正常生产、应纳税款、应付利润等要求。在计算中，首先假定一个上网电价，作还贷计算，当计算的偿还年限大于允许偿还年限，说明假定的上网电价低了应提高电价，反之则降低电价，直至等于或略小于允许还贷偿还年限的电价即为求得的电网电价。2.2.2 根据容量和电量不同特征建立模型测算峰谷上网电价峰谷电价是世界各国广泛采用的一种电价制度。我国有关文件规定峰谷分时电价以电网平均电价为基础，按实际情况上浮、下调，峰谷电价可适当拉大，高峰电价可为低谷电价的24倍。在我国目前正进行电价管理体制改革的过程中，采用科学的、客观的方法确定峰谷电价，具有十分重要的意义。电站运行过程中，同一电量在高峰时段投入容量多，基荷时段投入容量少；同一容量在来水期发电多，枯水期发电少，因此，制定峰谷电价，必须考虑容量和电量两种因素。针对一个水电厂的实际，可将发电成本分为固定成本和变动成本，一般情况下，容量与固定成本有关，发电量与变动成本有关。由于分时上网电价是以供电量分时段决算的，因此，认为各时段容量日费用应这样分摊才是公平合理：即低谷容量日费用应平均分摊在基本供电量上；腰荷新增容量日费用应平均分摊在腰荷供电量上，峰荷新增容量日费用由峰荷供电量来承担，根据容量日费用和电量日费用的这种分担即可确定低谷电价、中等电价和高峰电价。2.2.3 根据边际成本确定上网电价边际成本定价法的理论基础是西方经济学的边际理论。所谓边际成本是指每增加一单位产量所增加的总成本。确定电价采用边际成本的方法是考虑从现在起到规划期的一段时间内，由于用电负荷增长，需要增加国家资源(资金、燃料费用等)的耗费而引起的成本变动，并以此作为未来电价的依据。在电力系统中，计算边际成本，首先是要有一个符合精度要求的长期负荷预测，然后运用LOLP模型，计算某电能在同一可靠度下避免成本每年的容量替代，重新运用电源规划模型，计算某电站的容量避免成本；同样运用发电成本模型，计算某电站的能量避免成本。在实际工作中，除了应用上述完整系统规划法测算边际成本之外，还可以采用有延缓法，特定机组法，替代法，购电法等。采用边际成本法定价最大优点是电价与规划期内的资源消耗或节约相联系。世界银行专家阿伏亥编写了电力系统边际成本分析指南，并由世界银行向第三世界国家推荐这种电价设计的理论和方法。我国理论界与电力行业的许多专家也倾向于这种定价法。但由于我国目前电力行业系统规划优化和运行优化尚不成熟与普及，基础资料欠缺，且在一个部门内单独按边际成本定价有很大的困难等因素，目前实行这一定价方法还有待条件成熟。2.3 根据影响电价的各种因素采用预测模型进行测算影响上网电价的因素很多，除了财务因素外，还要受到供电区域电力市场现状及其发展的影响，包括受电省、市经济发展、电力供需、电源电网布局、平均销售电价、独立电厂上网电价、电力用户用电状况及其承受能力等等；另外国家政策因素对电站上网电价也有较大的影响，特别是目前正值我国社会经济市场经济体制逐步建成和完善的时期，国家的财政、金融、税收、物价、外汇等政策必将有大的调整和变动，这些对上网电价都将产生一定程度的影响。在上网电价测算中，如果能将这些因素考虑进去，采用一定的模型加以预测，必将加大测算结果的准确性和可行性。这方面的研究成果较多，概括起来，一般有以下几种方法。2.3.1 根据上网电价的上涨趋势，建立回归预测模型在测算中，可以根据电价成本增长、电价逐年增减等历史资料，建立回归分析模型，分析因变量及自变量之间的因果关系及其相互影响程度，选择合适的自变量，建立它们与因变量的数学模型，根据对自变量未来情况的分析来对因变量进行测算，对供电区域未来电网电价的趋势进行预测，并据此测算未来合理的平均上网电价。2.3.2 采用地区宏观经济最优发展规划模型测算影子电价建立一定区域内的电力供应与该区域的国民经济收入的变量线性关系，求得相应约束条件下的影子电价。这种模型考虑到供电区域的所有国民经济部门以及若干政策因素，并测算电价对于这些因素的并联度。在实际操作中，这种模型的数据输入相当复杂，不是哪一个国民经济部门(如电力部门)所能单独解决的，然而，在过去的十余年中，我国许多省市的有关机构已在这方面做了大量细致的工作(包括模型结构的考虑、基本数据资料的收集与整理)，为这种模型的建立奠定了基本基础。2.3.3 对用户的承受能力进行分析测算上网电价用户承受能力的分析实质是电力市场分析中一个重要组成部分的需求分析，电力生产和电力供应最终都要通过电力需求来实现和满足。在能源短缺时期，需求对供应影响还表现得不是十分明显，或者供需之间的矛盾暂时被掩盖；而一旦电力市场进入平衡期甚至进入买方市场的情况下，这种矛盾就会表现得十分突出。一些行业，特别是一些高耗能低附加值的原材料行业，其生产对电价比较敏感，若电价超出其承受能力就可能因无利停产。同时若电价过高，将致使一些用户转而采用其它能源代替电力，如建设自备电厂和自备柴油机组等。因而，在目前的电价体制下，发电厂和电力公司要占领市场获得经济效益就必须深入分析预测和研究电力市场需求，特别是用户的承受能力。在实际操作中，可在项目供电区域内选择几种行业类型的典型企业进行分析，着重分析这些企业的成本利润水平以及电在总成本中的地位和作用、相关能源价格及替代的可能、企业对于未来电价的预期等因素。以上介绍了上网电价的几个定价模型，在实际工作中，特别是在工程处于建设期间，预测未来的上网电价，还可以采用其它一些方法进行对比分析，以增加预测的准确性，如：采用递推神经网络预测模型等；也可以在预测过程中，将各种方法综合起来进行测算，如采用财务水平电价法测算上网电价水平，同时用回归分析法预测本电站区域内其它相同功能的未来电价水平，将两者进行比较，并加以调整。2.4 电价预测的基本方法和理论随着全球电力市场化大趋势的到来，电力行业逐渐由垄断经营走向竞争，作为电力市场的核心因素电价，也发生了相应的变化。虽然现在存在和正在发展的电力市场的模式各不相同，电价的形成机制也不尽相同，但是作为一个总的趋势，电价应该是时变的，和经济、气象、电力系统的运行情况以及用户的情况相关的，电价随需求变化，电价变化影响需求量，电价的调节机制作用将更加显著c作为电力市场的参与者，其利益最终是通过电能的交易实现的，提前知道电价的信息就可以在电力市场的交易中获得更大的利益，因此，电价预测就成了电力市场中急待研究和解决的课题之一。电价预测按不同的分类标准可以作以下几种不同的划分。2.4.l按时间划分 负荷预测可以分为长期、中期、短期、超短期预测。由于电价预测的难度较难其对应的时间段相对来讲则要小得多。以美国加州的电力市场为例，电价预测分为提前一小时预测，提前一天预测，提前一周预测，提前一月预测，以及季度趋势预测等等，更加长期的电价预测尚有较大的难度。2.4.2按预测内容分类 按内容，电价预测按内容分类随不同的市场模式不同而不同，以美国加州电力市场的模式为例，可以分为)市场竞标电价预测、辅助服务电价预测等等。2.4.3按特性分类 根据电价预测表示的不同特性，电价预测可以分为最高电价、最低电价、平均电价等等电价性能指标的预测 。2.5 电价预测方法时间序列法时间序列是被研究对象在不同时间的观察或记录值按时间先后顺序排列而成的时间数列，它是一种动态序列。由前述的分析可知，天然气用户的用气量是一个典型的时间序列，具有时间序列的各种特征，即趋势性、季节性、周期性、随机性，因而适宜于采用时间序列法。它的基本思路是根据对象的不同特征，选择适当的数学模型和模型参数来建立预测模型，利用模型进行趋势外推预测，而后对模型预测值进行评价和修正，得到预测结果。基本的时间序列模型有自回归移动平均模型、用于非平稳随机序列的自回归积分移动平均模型及用于含有季节波动的非平稳随机序列的自回归积分移动平均季节模型等。时间序列法有较系统的理论，在长期广泛的应用中积累了丰富的经验，因而方法成熟且简单实用。时间序列法多用于中、短期预测。回归分析法回归分析法是一种应用广泛、理论性较强的定量预测方法。它的基本思路是分析预测对象与有关因素的相互联系，用适当的回归预测模型（即回归方程）表达出来，然后再根据数学模型预测其未来状态。由于有较严密的理论基础和较成熟的计算分析方法，所以，如果模型建立得当，则可得到比较精确的预测结果。回归分析法具有三个优点：（）能研究预测对象与相关因素的相互关系，抓住预测对象变化的实质原因，因而预测结果比较可信；（）能给出预测结果的置信区间和置信度，从而使预测结果更加完整和客观；（）考虑了相关性，能运用有关的数理统计方法对回归方程进行统计检验，因而对预测对象变化的转折点具有一定的鉴别能力。回归预测的缺点是：（）对实际数据一视同仁，认为各数据对预测对象的影响程度相同，这是不符合实际的；（）计算工作量较大，出现新数据时，一般要重新估计回归方程和进行相关分析；（）回归变量选取时的主次要因素在实际建模时较难把握，变量因素的量化也是一个难点。回归分析法可用于短、中、长期预测。试验表明，预测结果与实际值的误差在以下的为，基本能够满足实际生产的精度要求。多层递阶回归分析法多层递阶预测方法是运用现代控制理论中的系统辨识方法而提出的一种预测理论，它突破了一般统计预测方法中所使用的固定参数预测模型，而将预测对象看成是随机动态的时变系统，其基本思想是把时变系统的状态预测分离成对时变参数的预测和在此基础上对系统的状态预测两部分，对时变参数的预测导致状态预测误差的减小。多层递阶预测方法把动态系统看成是一个一维或多维的时间序列，从系统的外部特征着手，建立其输入、输出模型。它依据大量的历史资料进行序列的多层分析，使预测模型的建模过程所依据的信息大大增加，使所得的模型能较好地反映系统的历史演变规律，从而有利于提高模型对长期预测的适应性。由于回归分析法的预测模型能较好地体现高相关因子的重要作用，而多层递阶方法则充分考虑了动态系统的时变特性，为了综合二者的优点，有专家对多层递阶预测方法进行改进，提出了多层递阶回归分析法。预测实践证明，该模型的预测精度和预测稳定度都较为理想。多层递阶回归分析法可用于天然气市场的短、中、长期预测。4回归分析法 现在一般用回归两个字来表明一种现象伴随着另一种现象的变化而发生变化的现象。根据某些影响因素的变动，来推测所研究对象的变化方向和程度，就是回归预测。它是在定性研究的基础上，对实际调查的定量资料进行分析，找出事物发展的内部因素，确定自变量与因变量以及它们之间的相互关系，得到一个回归方程，然后利用回归方程进行预测。它是一种利用事物发展变化的因果关系来预测未来发展趋势的一种方法，所以又称之为因果关系预测。回归问题可以分为只有一个解释变量情况的一元回归问题和多个解释变量情况的多元回归问题。又可以根据自变量和因变量之间的关系来进行分类，如果自变量和因变量是线性关系则为线性回归问题，否则为非线性回归问题。这是两种不同的分类方法。一元回归问题又可再详细的分为一元线性回归法、一元对数回归法、一元幂函数回归法、一元双曲线回归法、一元指数回归法，等。其中后四种方法属于非线性的回归问题。多元回归问题我们主要介绍多元线性回归和多元线性加权回归两种，同时对于多元线性回归根据选择自变量的不同，又可以分为强行进入法、向前选择法、向后剔除法和逐步回归法。1、一元线性回归 其中，：预测值； x：样本值或自变量；a,b为参数。2、一元指数回归回归预测是根据电价过去的历史资料，建立可以进行数学分析的数学模型。用数理统计中的回归分析方法对变量的观测数据统计分析，从而实现对未来的负荷进行预测。回归模型有一元线性回归、多元线性回归、非线性回归等回归预测模型。其中，线性回归用于中短期电价预测。优点是：预测精度较高，适用于在中、短期预测使用。缺点是：规划水平年的工农业总产值很难详细统计；用回归分析法只能测算出综合电价的发展水平，无法测算出各供电区的电价发展水平，也就无法进行具体的电网建设规划。5灰色模型法 灰色预测是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。以灰色系统理论为基础的灰色预测技术，可在数据不多的情况下找出某个时期内起作用的规律，建立负荷预测的模型。分为普通灰色系统模型和最优化灰色模型两种。 普通灰色预测模型是一种指数增长模型，当电力负荷严格按指数规律持续增长时，此法有预测精度高、所需样本数据少、计算简便、可检验等优点；缺点是对于具有波动性变化的电价，其预测误差较大，不符合实际需要。而最优化灰色模型可以把有起伏的原始数据序列变换成规律性增强的成指数递增变化的序列，大大提高预测精度和灰色模型法的适用范围。灰色模型法适用于短期电价预测。灰色预测的优点：要求电价数据少、不考虑分布规律、不考虑变化趋势、运算方便、短期预测精度高、易于检验。缺点：是当数据离散程度越大，即数据灰度越大，预测精度越差。二是不太适合于电力系统的长期后推若干年的预测。 6人工神经网络（）人工神经网络是模拟人脑神经网络的结构与功能特征的一种技术系统。它用大量的非线性并行处理器来模拟众多的人脑神经元，用处理器间错综灵活的连接关系来模拟人脑神经元间的突触行为，是一种大规模并行的非线性动态系统。在预测领域中应用最广泛的人工神经网络模型是前向网络模型（即网络模型），由输入层、隐蔽层、输出层组成，可以看成是输入与输出集合之间的一种非线性映射，而实现这种非线性映射关系并不需要知道研究对象的内部结构，而只要通过对有限多个样本的学习来达到对研究对象内部结构的模拟。与传统预测方法相比，它具有高度的非线性运算和映射能力、自学习和自组织能力、高速运算能力、能以任意精度逼近函数关系、高度灵活可变的拓扑结构及很强的适应能力等优点。其缺点是把复杂的研究对象看成一个“黑箱”，并根据“黑箱”对外来刺激的反应方式来研究它的性质和结构，模型建成后不易修改，不能利用最新的数据对原有的参数进行修正，预测人员无法参与预测过程。将传统预测方法与神经网络有机结合起来的综合性预测方法既具有传统方法的优点，又具有神经网络的特长。它一般适用于中、短期预测，预测精度较高。神经网络(ANN,Artificial Neural Network)预测技术，可以模仿人脑做智能化处理，对大量非结构性、非确定性规律具有自适应功能。ANN应用于短期负荷预测比应用于中长期负荷预测更为适宜。因为，短期负荷变化可以认为是一个平稳随机过程。而长期负荷预测可能会因政治、经济等大的转折导致其模型的数学基础的破坏。优点是：可以模仿人脑的智能化处理；对大量非结构性、非精确性规律具有自适应功能；具有信息记忆、自主学习、知识推理和优化计算的特点。缺点是：初始值的确定无法利用已有的系统信息，易陷于局部极小的状态；神经网络的学习过程通常较慢，对突发事件的适应性差。7神经元网络预测法人工神经网络”(ARTIFICIAL NEURAL NETWORK，简称A.N.N.)是在对人脑组织结构和运行机智的认识理解基础之上模拟其结构和智能行为的一种工程系统。早在本世纪40年代初期，心理学家McCulloch、数学家Pitts就提出了人工神经网络的第一个数学模型，从此开创了神经科学理论的研究时代。其后，F.Rosenblatt、Widrow和Hopf、J.J.Hopfield等学者又先后提出了感知模型，使得人工神经网络技术得以蓬勃发展。8指数平滑法指数平滑法是用以往的历史数据的指数加权组合来直接预报时间序列的将来值。其基本形式如下：其中a叫衰减因子。a小时，是强调过去历史数据的作用；a大时，是强调新近数据的作用。例如当a0.9时，各权系数分别为0.9 , 0.09 , 0.009 , L。在极端情形下，a1，则以往数据对预报没有任何影响，此时 写成序贯预报公式为：或 对于电力系统负荷预测，重要的是曲线越接近目前时刻，就应当越准确，而对于过去很久的数据，不必要作很精确的拟合。类似惯性作用。指数平滑预报方法序贯计算公式表明：可利用前一时刻的预测值和现在时刻的实绩值x(t)对未来t+1时刻进行预测。因此，在预测计算中，只需存储值，并不断观测x(t)值，就可不断进行下一步预测。显然，这种预测的速度极快，适用于动态变形快速预测。不仅如此，序贯计算还具有校正预测的含义，即新的预测值等于原来的预测值与校正项之和，而校正项又等于预测误差x(t)- 与a的乘积。但其不宜用于过长时期的预测。第三章 基于一元线性回归和灰色理论的电价预测3.1一元线性回归法预测电价电价预测历史数据见附表，现在先用一元线性回归法来预测电价。一元回归预测也称单因素回归预测。社会经济现象的发展变化是受许多因素影响的，任何一种经济现象的数量表现都与多种因素有关。如果影响预测对象的诸多因素中有一个因素是基本的、起决定性的作用，那么就可以考虑应用一元回归模型来预测对象的发展变化规律，进而预测其未来发展趋势。这就需要对预测对象的影响因素进行比较认真的、全面的分析，从许多影响因素中选择一个最重要的、影响最大的、起决定性作用的因素作为自变量，如果随便采用任意一个因素作为自变量，就可能使预测结果准确性降低。一元回归预测分为一元线性回归预测和一元非线性回归预测两类。一元非线性回归主要包括：一元对数回归、一元幂函数回归、一元双曲线回归、一元指数回归、一元倒指数回归、一元S型回归和一元多次回归，其中一元多次回归最常用的是一元二次回归、一元三次回归和一元四次回归。在这所有的回归曲线中中一元线性回归是最简单、最基本的一种形式。一元线性回归法建模数据研究法是对两维数据中，若两维分别为目标函数和因素，因素 X 的变化引起目标函数 Y 变化，这种变化可分为六种情况(如图)。但这里只需用到一元回归，一元回归图如下： 第一种 线性增加，随因素 X 增加，因素