一種含有多種不確定性因素影響的規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力市場、電力負(fù)荷預(yù)測領(lǐng)域，特別設(shè)及一種含有多種不確定性因素 影響的規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，為了滿足不同類別負(fù)荷的需求，電網(wǎng)的發(fā)展、規(guī)劃的合理性W及日常的電力 調(diào)度等工作的進(jìn)行，都依賴于負(fù)荷預(yù)測，因此，電力負(fù)荷預(yù)測已發(fā)展成為一個(gè)工程學(xué)科中的 重要研究領(lǐng)域，并逐步承擔(dān)了越來越重要的角色，然而，如何實(shí)現(xiàn)對電力負(fù)荷變化的準(zhǔn)確預(yù) 測一直是一個(gè)重要的課題。
[0003] 電力負(fù)荷預(yù)測是對現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行的情況進(jìn)行分析，考慮已有的系統(tǒng)運(yùn)行的特征， 在理論的指導(dǎo)下，利用某種系統(tǒng)（數(shù)學(xué)模型）分析電力系統(tǒng)的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，探索用電負(fù)荷 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，預(yù)測負(fù)荷在未來的變化趨勢。常用的預(yù) 測方法有：電力彈性系數(shù)法、負(fù)荷密度法、單耗法、增長曲線模型法和回歸預(yù)測法等。運(yùn)些 是基于過去的數(shù)據(jù)和資料研究建立起來的反映預(yù)測對象與其影響因素間數(shù)學(xué)關(guān)系的預(yù)測 方法，但是電力負(fù)荷受到多種因素的影響，比如經(jīng)濟(jì)、時(shí)間、氣候和隨機(jī)干擾等，在運(yùn)種情況 下，W上運(yùn)些方法難W包括影響預(yù)測的全部因素，加之隨著國民經(jīng)濟(jì)和電力工業(yè)的發(fā)展，影 響電力負(fù)荷變化的因素也越來越多，例如國家政策調(diào)整、規(guī)劃區(qū)域改變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人 口變動(dòng)及環(huán)境變化等。諸多影響因素都具有很強(qiáng)的不確定性，有偶然性、隨機(jī)性，也有未確 知性。運(yùn)些具有大量多重性質(zhì)的不確定信息無法直接用數(shù)值定量化，所W，采用常規(guī)的預(yù)測 方法進(jìn)行分析計(jì)算得到的結(jié)果不夠科學(xué)合理，給電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及調(diào)度工作帶來諸多不便。
[0004] 在決策科學(xué)及工程應(yīng)用等研究領(lǐng)域存在大量的不確定性，運(yùn)些不確定的信息是指 客觀事物在發(fā)展過程中具有隨機(jī)性、偶然性及未確知性的信息，未確知的信息表現(xiàn)形式多 樣化，如模糊信息、隨機(jī)信息、粗糖信息、灰色信息等。針對運(yùn)些不確定的信息的不同特點(diǎn)， 描述和處理方法主要有模糊集法、概率論法、粗糖集法及混濁理論等。運(yùn)些方法的特點(diǎn)是能 夠很好地處理具有單一性質(zhì)的不確定信息，但在實(shí)際工程應(yīng)用中不確定的信息往往具有多 重性，各種不確定的信息對工程影響的程度各有不同，W上解決單一特性不確定信息的方 法不能取得令人滿意的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種丟失信息少，結(jié)果更加合理的 含有多種不確定性因素影響的規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0007] 一種含有多種不確定性因素影響的規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測方法，其步驟如下：
[0008] 步驟一構(gòu)建盲數(shù)模型
[0009] (1)確定預(yù)測區(qū)域負(fù)荷的可能變化區(qū)間，設(shè)預(yù)測負(fù)荷變化因素集為：u=扣， U2,......，lU，滿足i聲j時(shí)，Ui聲U.j，且
〇:<化《1，其中：Ui(i= 1，2,......， m) ，U表示該區(qū)域未來負(fù)荷的可能變化區(qū)間；
[0010] 似設(shè)不確定影響因素集為：S= {Si，S2,......，S。}，其中：Sj(j= 1，2,......， n) 表示影響負(fù)荷變化的某一因素，n為不確定影響因素的個(gè)數(shù)；
[0011] 步驟二確定區(qū)間灰度可信度
[0012] (1)確定相對評價(jià)向量 陽013] 在影響因素集：S= (si，S2,......，sj中取一個(gè)s.j(j= 1，2,......，n)，考察預(yù) 測負(fù)荷變化因素集U= {Ui，U2,......，Uml中的各個(gè)區(qū)間因素在該影響因素下的相對評價(jià) 值，得到相對評價(jià)向量Y.j={yi.j，y2.j，......，= 1，2,......，n)，y。表示在同一個(gè) 影響因素Sj下第i個(gè)區(qū)間變化因素的相對評價(jià)值，
[0014] 似構(gòu)造判斷矩陣
[0015] 對于每個(gè)影響因素Sj(j= 1，2,......，n)均可得到一個(gè)相對評價(jià)向量Yj= {y。， y2，，......，ym，}，將所有的影響因素集形成的相對評價(jià)向量巧構(gòu)成相對評價(jià)矩陣F，即：
[0016]
[0017] 上式中，F(xiàn)矩陣中的元素fii就表示第j個(gè)影響因素對第i個(gè)區(qū)間變化因素的影響 程度，即相對評價(jià)值；
[0018] 利用相對評價(jià)矩陣F構(gòu)造判斷矩陣P，P由F和F轉(zhuǎn)置矩陣的乘積構(gòu)成，即：P=FFT
[0019]
[0020] 其中P矩陣中的元素P。表示在綜合影響因素下第i個(gè)負(fù)荷區(qū)間變化因素和第j 個(gè)區(qū)間變化因素的相對比較值；
[0021] (3)確定區(qū)間灰數(shù)可信度 陽02引求解構(gòu)造的式似判斷矩陣P的最大特征值A(chǔ)m。,，即求得滿足特征方程：IP-入E=0的根的最大值；
[002引將求得的最大特征根Am。,代入方程：(P-Am。瓜X= 0,得到對應(yīng)最大特征根的一 個(gè)非零特征向量X(J=(X1，X2,......，Xm)T，對求得的非零特征向量進(jìn)行歸一化，得到X= (又1，而，......，Xm)T，令區(qū)間變化因素Ui的可信度ai=Xi(i= 1，2,......，m)，即可得到 對應(yīng)區(qū)間變化因素U;(i= 1,2,......，m)的可f曰度a;;
[0024] 步驟=模糊綜合評判
[00巧]按照公式（3)，計(jì)算綜合評判值；
[0029] 1^為負(fù)荷區(qū)間變化因素的綜合評判值，品為區(qū)間變化因素的白化值，曰1為區(qū)間灰 數(shù)的可信度值。
[0030] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述yi,的取值規(guī)則為：在同一個(gè)影響因素S,下設(shè)定不 同的數(shù)值表示相對評價(jià)等級，用較大的數(shù)值表示在同一影響因素下區(qū)間變化因素發(fā)生的可 能性較大，分別對S，做相對評價(jià)向量，得到所有區(qū)間變化因素在各個(gè)影響因素下的相對評 價(jià)值。
[0031] 本發(fā)明所提供的含有多種不確定因素影響的規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測方法的實(shí)現(xiàn)流程圖見 附圖1所示，設(shè)計(jì)原理具體如下：
[0032] 1、盲數(shù)模型構(gòu)建
[0033] 電力負(fù)荷預(yù)測中的不確定性信息是多方面的，并且受很多方面因素的共同影響， 因此在電力負(fù)荷預(yù)測中對不確定性信息進(jìn)行描述和處理要兼顧多個(gè)方面，必須對多個(gè)相關(guān) 因素做出綜合評判。影響負(fù)荷預(yù)測的因素主要有：負(fù)荷預(yù)測區(qū)域范圍經(jīng)濟(jì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào) 整及政策的影響；需求側(cè)管理措施的影響；地區(qū)居民收入水平和消費(fèi)觀念變化的影響；季 節(jié)和氣候變化影響；電價(jià)的影響等。運(yùn)些因素均是未確定因素，包含的信息各有不同，影響 因素具有模糊性、隨機(jī)性W及未確知性等多種特性，處理運(yùn)些影響因素用常規(guī)的方法丟失 信息較多，得到的結(jié)果不僅合理，考慮具有多重性質(zhì)的不確定信息，及對負(fù)荷預(yù)測影響的不 相同程度，盲數(shù)理論將運(yùn)些不確定的信息統(tǒng)一描述為盲信息，引入模糊集概念，將不確定的 盲信息劃分成多個(gè)可能出現(xiàn)的區(qū)間及各區(qū)間的可信度來描述，可把不定量的信息定量化， 有助于工程實(shí)際應(yīng)用中的綜合評判。
[0034] (1)建立盲數(shù)模型，首先確定預(yù)測區(qū)域負(fù)荷的可能變化區(qū)間，設(shè)預(yù)測負(fù)荷變化因素 集為：U= {叫，％，......，山}，滿足i聲j時(shí)，Ui聲U.j，且
其中：Ui(i= 1，2,......，m)。U表示該區(qū)域未來負(fù)荷的可能變化區(qū)間，若g(I)為區(qū)間型灰數(shù)集，那么 UiGg(I)。U為預(yù)測區(qū)域負(fù)荷提供了區(qū)間灰數(shù)值，即：該地區(qū)負(fù)荷為m階盲數(shù)模型，盲數(shù)模 型的階數(shù)表示信息的不確定程度，不確定程度越高，階數(shù)越大。 陽03引 似設(shè)不確定影響因素集為：S= {si，S2,......，S。}，其中：s.j(j= 1，2,......， n)表示影響負(fù)荷變化的某一因素，n為不確定影響因素的個(gè)數(shù)。要得到該盲數(shù)模型還需要 求得區(qū)間因素Ui的可信度a1，由于曰1是表示各個(gè)區(qū)間因素在綜合影響因素下的可信度，從 模糊綜合評判的角度出發(fā)，運(yùn)是一個(gè)模糊擇優(yōu)的問題，即相當(dāng)于要求出因素論域U上的模 糊子集A= {曰1，曰2,......，a。}，其中：ai(i= 1，2,......，m)是區(qū)間因素u;對A的隸屬 度，是所求盲數(shù)模型的可信度值。
[0036] 2、區(qū)間灰數(shù)可信度的確定
[0037] 區(qū)間灰數(shù)可信度值的確定的方法有：專家調(diào)查分析法、德爾菲法及判斷矩陣法，由 于影響負(fù)荷預(yù)測的多種因素相互作用，僅通過主觀判斷的方法難W得到貼合實(shí)際的可信度 值，因此，構(gòu)造一個(gè)影響因素集對負(fù)荷變化的相對評價(jià)向量矩陣，然后通過所有參與因素兩 兩之間的相互比較來確定判斷矩陣，借助數(shù)學(xué)方法求解得到判斷矩陣的最大特征根及其對 應(yīng)的特征向量。運(yùn)個(gè)對應(yīng)最大特征根的特征向量就是所要求得的盲數(shù)模型的可信度?？尚?度的確定方法如下： 陽0測 （1)確定相對評價(jià)向量。在影響因素集：S= {Si，S2,......，S。}中取一個(gè)Sj(j= 1,2,......，11)，考察預(yù)測負(fù)荷變化因素集1]={111，112,......，lU中的各個(gè)區(qū)間因素在該 影響因素下的相對評價(jià)值，得到相對評價(jià)向量Yj={yu，y2j，......，y"u}(j= 1，2,......， n)。相對評價(jià)向量Yj中的元素yli表示在同一個(gè)影響因素si下第i個(gè)區(qū)間變化因素的相對 評價(jià)值，yu的取值規(guī)則為：在同一個(gè)影響因素S，下設(shè)定不同的數(shù)值表示相對評價(jià)等級，比 如用1、2、3、4(也可W使用其它的數(shù)字來表示）表示評價(jià)等級，運(yùn)些數(shù)值表示該影響因素對 各個(gè)區(qū)間變化因素的影響程度，取值只是采用相對的概念，用較大的數(shù)值表示在同一影響 因素下區(qū)間變化因素發(fā)生的可能性較大，分別對Sj做相對評價(jià)向量，得到所有區(qū)間變化因 素在各個(gè)影響因素下的相對評價(jià)值。由于評價(jià)向量中的值均是相對值，其既能夠反映影響 因素對各個(gè)區(qū)間變化因素的影響，又能夠?qū)⒂绊懸蛩刂械牟淮_定信息量化。
[0039] (2)構(gòu)造判斷矩陣。對于每個(gè)影響因素s,(j= 1，2,......，n)均可得到一個(gè)相 對評價(jià)向量Yj={yU，y2j，......，y"u}，將所有的影響因素集形成的相對評價(jià)向量跨構(gòu)成 相對評價(jià)矩陣F，即：
[0040]
[00川上式中，F(xiàn)矩陣中的元素fi,就表示第j個(gè)影響因素對第i個(gè)區(qū)間變化因素的影響 程度，即相對評價(jià)值。利用相對評價(jià)矩陣F構(gòu)造判斷矩陣P，P由F和F轉(zhuǎn)置矩陣的乘積構(gòu) 成，即：P=fft
[0042]
[00創(chuàng)上式中，P矩陣中的元素Pi,表示在綜合影響因素下第i個(gè)負(fù)荷區(qū)間變化因素和第j個(gè)區(qū)間變化因素的相對比較值，可見，P矩陣為m階實(shí)對稱陣，因此其特征方程具有全實(shí)數(shù) 根，即m階方陣P的特征值A(chǔ)1，A2,......，入m全是實(shí)數(shù)。 W44] 做確定區(qū)間灰數(shù)可信度。求解步驟似中構(gòu)造的判斷矩陣P的最大特征值A(chǔ)m。、， 即求得滿足