灰色模型在电量预测中的应用

灰色模型在电量预测中的应用摘要：负荷预测是供电部门的重要工作之一，准确的负荷预测可以经济合理地安排电网内部发电机组的启停，制订设备检修计划，编制电网建设规划，保证社会正常的生产、生活用电，提高经济效益和社会效益。关键字：灰色模型负荷预测电量预测负荷预测是是供电部门的的重要工作之之一，准确的的负荷预测可可以经济合理理地安排电网网内部发电机机组的启停，制制订设备检修修计划，编制制电网建设规规划，保证社社会正常的生生产、生活用用电，提高经经济效益和社社会效益。电力系统负负荷预测包括括最大负荷功功率、负荷电电量及负荷曲曲线的预测。最最大负荷电量量预测对于确确定电力系统统发电设备及及输变电设备备的容量是非非常重要的，对对选择适当的的机组类型和和合理的电源源结构以及确确定燃料计划划有重要的作作用。目前，国内内外关于负荷荷预测的理论论及方法非常常多，大致分分为经典预测测方法和现代代预测方法。经经典预测方法法包括：指数数平滑法、趋趋势外推法、时时间序列法和和回归分析法法，现代负荷荷预测方法包包括：灰色数数学理论、专专家系统方法法、神经网络络理论、模糊糊负荷预测。本文用灰色色理论法对长长治供电分公公司2005年度最大需需电量进行了了预测，并对对其适用性进进行了一般分分析。1灰色模型的的实际应用1.1灰灰色理论概述述在灰色系统统理论的研究究中，将各类类系统分为白白色、黑色、和和灰色系统。"白"指信息完全全已知；"黑"指信息完全全未知；"灰"指信息部分分已知、部分分未知，或者者说信息不完完全，这是"灰"的基本含义义。区别白色色系统和灰色色系统的重要要标志是系统统中各因素之之间是否具有有确定的关系系，如：映射射关系，函数数关系等。因因素之间具有有确定映射关关系的系统是是白色系统。因因此，白色系系统要求有明明确的作用原原理，即有确确定的结构或或有物理原型型。然而许多多社会经济系系统都没有物物理原型，虽虽然知道影响响系统的某些些因素，但很很难明确全部部因素，更不不可能确定因因素之间的映映射关系。这这种没有确定定的映射关系系（函数关系系）的系统是是灰色系统。所谓灰色系系统理论，就就是研究灰色色系统的有关关建模、控模模、预测、决决策、优化等等问题的理论论。灰色系统理理论认为对既既含有已知信信息又含有未未知或非确定定信息的系统统进行预测，就就是对在一定定方位内变化化的、与时间间有关的灰色色过程的预测测。尽管过程程中所显示的的现象是随机机的、杂乱无无章的，但毕毕竟是有序的的、有界的，因因此这一数据据集合具备潜潜在的规律，灰灰色预测就是是利用这种规规律建立灰色色模型对灰色色系统进行预预测。1.2累累加生成如果对一原原始数列作如如下处理：原原始数列中的的第一个数据据维持不变，作作为新数列的的第一个数据据，新数列的的第二个数据据是原始的第第一个与第二二个数据相加加，新数列的的第一个、第第二个与第三三个相加，…，依此类推推。这样得到到的新数列，称称为累加生成成数列，这种种处理方式称称为累加生成成。记为原始数数列，记生成数列列为，如果和之间间满足以下关关系，则称{X(11)}为{X(00)}的一次累加加生成数列。可归纳出rr次累加生成成有以下关系系，从(r-1)次到r次的累加为为：累加生成能能使任意非负负数列、摆动动的非摆动的的，转化为非非减的、递减减的数列。换换言之，通过过累加生成得得到的生成数数列，其随机机性弱化了，规规律性增强了了。1.3累累减生成将原始数据据中前后相邻邻的两个数据据相减，这种种生成称为累累减生成。所所得的数据为为累减生成值值。累减生成成使累加生成成的逆运算。令{X(rr)}为r次生成数列列，对{X(r)}作i次累减，定定义为α(i)，则有如如下基本关系系式：1.4灰灰色GM(1,,1)模型的建立GM（1,,1）模型是最最常用的一种种灰色模型，它它是由一个只只包含单变量量的一阶微分分方程构成的的模型，是GM（1,n）模型的特特例。设有变量为为X(0)的原始数数据序列，X(0)(n)]生成一阶累累加生成序列列，由于序列列具有指数增增长规律，而而一阶微分方方程的解也是是指数增长形形式，因此，我我们认为X(1)(k)满足：由导数定义义可知：离散型表示示为：简记为：YYn=BAA在此方程中中，Yn和B为已知量，A为待定参数数，由于变量量只有a和u两个，而方方程个数却有有n-1个，而n-11>2，故可用最最小二乘法得得到最小二乘乘近似解。利用矩阵求求导公式，可可得：将所求得的的、代回原来来的微分方程程，有解之可得：：离散型形式式为：对此式再作作累减还原，得得原始数列X(0)得灰色预测测模型为：首先选择11993年至2000年公司售电电量的原始数数据进行计算算。结果见表表2。通过上表的的数据对比可可以看出，由由于实际值在在1997年出现转折折，在2003年、2004年连续两年年增长幅度很很大，预测值值在这些地方方出现了较大大的误差，根根据重近轻远远的原则，决决定重新选取取可以反映近近期负荷发展展趋势的时段段，选择1999年至2004年数据重新新进行计算，结结果如表3。经过计算，发发现误差仍然然较大，个人人认为公司售售电量仅仅是是全社会售电电量的一部分分，数字人为为干预较大，不不能全面反映映整个社会用用电增长的规规律，决定选选择1999年至2004年的全社会会用电量进行行计算。由此模型可可得结果如表表4。可以看出，数数据有较好的的精度，经计计算，全社会会用电量为8.39TWh，按照63%的份额折算算，公司售电电量应为5.28TWh。2结论灰色模型作作为一种较新新的预测理论论，已经在各各行各业得到到充分的应用用。但是，象象其他所有的的理论一样，灰灰色模型也有有一定的适用用条件，这些些条件如果具具备，它就可可以做为一种种精度较高的的预测方法。经经过分析与比比较，发现上上述方法有如如下特点：短期预测。灰灰色模型在负负荷预测中只只能作为短期期预测工具，不不能用于长期期的预测，这这是由灰色模模型的原理所所决定的。原始数据量量较少。因为为其计算过程程较复杂，如如果原始数据据非常多，那那么，从计算算的角度考虑虑，就需要编编制相应的软软件来处