用于月度用電預(yù)測(cè)模型的先行性指數(shù)構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到用電預(yù)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種用于月度用電預(yù)測(cè)模型的先行性指數(shù) 構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的用電預(yù)測(cè)模型有GM灰色預(yù)測(cè)模型、ARB1A模型、回歸模型等。
[0003] 1、GM灰色預(yù)測(cè)模型
[0004] 基于用電數(shù)據(jù)本身的趨勢(shì)，通過實(shí)際數(shù)據(jù)的累加生成灰色系統(tǒng)，得到規(guī)律較強(qiáng)的 曲線之后，用指數(shù)曲線擬合生成模型，再利用生成模型得到的數(shù)據(jù)通過累加逆運(yùn)算一一累 減生成得到還原模型，由還原模型作為預(yù)測(cè)模型。
[0005] 2、電力彈性系數(shù)
[0006] -種系數(shù)計(jì)算法，把影響用電的因素（如氣溫)和用電量?jī)烧咧g計(jì)算彈性系數(shù)， 即氣溫每增加1%，帶來用電量變量百分之多少。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)彈性進(jìn)行估算，把得到的 彈性系數(shù)和新的氣溫變化結(jié)合，對(duì)新的用電量的變化進(jìn)行估計(jì)和預(yù)測(cè)。
[0007] 3、ARB1A 模型
[0008] 自回歸移動(dòng)平均模型(ARMA)是基于用電量本身的自身規(guī)律進(jìn)行刻畫的模型。如 果用電序列{yt}的當(dāng)前值不僅與自身過去值有關(guān)，而且還與其以前進(jìn)入系統(tǒng)的外部沖擊e 存在一定依存關(guān)系，則在用模型刻畫這種動(dòng)態(tài)特征時(shí)，模型中既包括自身的滯后項(xiàng)，也包括 過去的外部沖擊。一般模型表達(dá)為AR頂A(p，d，q)其中，p為用電序列{y t}的滯后階數(shù)，q為外 部沖擊e的滯后階數(shù)，d為差分次數(shù)。其一般結(jié)構(gòu)為：
[0009] yt= Φ iyt-1+ Φ 2yt------Φ pyt-p+et+9iet-i+92et- l-0qet-q
[0010] 利用滯后算子，此模型可寫為：
[0011] Φ(Β)γ?= Θ (B)et
[0012] 實(shí)際中，為了保證數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性，常常先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差分，然后建立模型，即：Φ (B)Bdyt= Θ (B)et，這就是ARIMA模型。
[0013] 若序列的當(dāng)前值還受到其他變量的影響，則需要建立AR頂A-X模型，即：
[0014]
[0015] 其中{yt}，{Xt}為平穩(wěn)序列，或者經(jīng)過差分后的平穩(wěn)序列，{yt}為用電量，{ Xt}為影 響用電的因素。
[0016] 4、多元線性回歸
[0017] 為了刻畫多個(gè)因素對(duì)用電的線性影響，線性回歸模型可對(duì)用電量先估計(jì)系數(shù)后， 在使用擬合的模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。其基本回歸表達(dá)式為：
[0018] yt = b〇+bixit+b2X2t+· · .+bqXqt+et
[0019] 其中q個(gè)x為影響用電的因素，y為用電量。通過最小二乘估計(jì)法，估計(jì)系數(shù)b。然后 利用估計(jì)的系數(shù)和X的取值，以及方程式表達(dá)的關(guān)系，求得y的預(yù)測(cè)值。
[0020] 5、隨機(jī)森林模型
[0021] 隨機(jī)森林回歸模型，由很多決策樹回歸組成的組合回歸模型，且參數(shù)集是獨(dú)立同 分布的隨機(jī)向量，在給定自變量X下，每個(gè)決策樹回歸模型都有一票投票權(quán)來選擇最優(yōu)的回 歸結(jié)果，最后輸出所有的投票判別結(jié)果或是得到估計(jì)的平均值。
[0022] 隨機(jī)森林回歸的基本方法是:首先利用自助法從原始訓(xùn)練集抽取k個(gè)樣本，然后對(duì) k個(gè)樣本分別建立k個(gè)決策樹模型，得到k種回歸結(jié)果;最后根據(jù)k種回歸結(jié)果對(duì)每個(gè)記錄進(jìn) 行投票表決決定其最終回歸。不僅可有效抑制訓(xùn)練樣本噪音和解決屬性缺失，還不容易出 現(xiàn)過度擬合。在構(gòu)建隨機(jī)森林的過程中生成一個(gè)泛化誤差的內(nèi)部無偏估計(jì)，使預(yù)測(cè)結(jié)果更 加精確。
[0023] 在上述預(yù)測(cè)模型的輸入量中，指標(biāo)輸入量的常規(guī)做法是:首先，對(duì)用電影響的因素 一般選取外部指標(biāo)，通常選擇宏觀經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，產(chǎn)業(yè)行業(yè)指標(biāo)，如GDP、固定資產(chǎn)投資額等。其 次，使用指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，當(dāng)月輸入量對(duì)當(dāng)月的用電進(jìn)行建模，即同期指標(biāo)預(yù)測(cè)。因此，在預(yù) 測(cè)未來用電指標(biāo)時(shí)，必須使用與未來時(shí)期一致的輸入量。如果沒有未來期的輸入量，則首先 需要對(duì)此時(shí)期的輸入量本身進(jìn)行預(yù)測(cè)，最后再用預(yù)測(cè)值作為輸入量。
[0024] 根據(jù)上述常規(guī)指標(biāo)預(yù)測(cè)方法，其有如下不足。首先，現(xiàn)有預(yù)測(cè)指標(biāo)來自外部宏觀經(jīng) 濟(jì)變量，缺乏反映電力行業(yè)內(nèi)部規(guī)律（內(nèi)生性)的指標(biāo)。宏觀經(jīng)濟(jì)變量發(fā)布滯后，傳導(dǎo)機(jī)制復(fù) 雜。而電力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)核算及時(shí)，信息反應(yīng)靈敏，使用電力行業(yè)內(nèi)生性指標(biāo)，能及時(shí)有效刻畫 生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)運(yùn)行規(guī)律。其次，現(xiàn)有預(yù)測(cè)因素多使用同期指標(biāo)，即預(yù)測(cè)因素和被預(yù)測(cè)的用電量是 同期的。當(dāng)期的用電數(shù)據(jù)獲得較為及時(shí)，而當(dāng)期的其他經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)相比發(fā)布滯后，預(yù)測(cè)期的數(shù) 據(jù)不可獲得。尤其是這種基于同期指標(biāo)的預(yù)測(cè)，需要先對(duì)預(yù)測(cè)期的預(yù)測(cè)因素進(jìn)行預(yù)測(cè)，再使 用預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)作為輸入變量，對(duì)預(yù)測(cè)期的用電進(jìn)行預(yù)測(cè)，這里對(duì)變量的雙重預(yù)測(cè)，會(huì)使預(yù)測(cè)誤 差加大。
[0025] 因此，我們一方面需要使用具有先行意義的指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并科學(xué)地確定指標(biāo)的 先行期；另一方面，我們也要在指標(biāo)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行完善，在外部指標(biāo)的基礎(chǔ)上加入內(nèi)生性指 標(biāo)，從而構(gòu)建完善的預(yù)測(cè)指標(biāo)體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于月度用電預(yù)測(cè)模型的先行性指標(biāo)的 構(gòu)建方法，并且，加入的內(nèi)生性指標(biāo)對(duì)用電的影響更為直接和敏感，相對(duì)于外部經(jīng)濟(jì)指標(biāo)而 言，對(duì)數(shù)據(jù)變動(dòng)的反應(yīng)更有效，預(yù)測(cè)精度提高。
[0027] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0028] -種用于月度用電預(yù)測(cè)模型的先行性指標(biāo)的構(gòu)建方法，包括以下步驟：
[0029] 通過專家評(píng)定法梳理了影響售電量的先行指標(biāo)，其中加入了業(yè)擴(kuò)指標(biāo)，作為反映 行業(yè)內(nèi)生性增長(zhǎng)的因素，與外部指標(biāo)一起形成用電預(yù)測(cè)的先行指標(biāo)體系；
[0030] 將影響因素分為要確定先行期的因素和其他因素，確定先行期的因素稱為影響指 標(biāo)X，其他因素稱為控制指標(biāo)Z，用電量稱為被影響指標(biāo)y，使用售電量y對(duì)其他影響因素 Z進(jìn) 行回歸得到殘差6:，再把要確定先行期的因素 X對(duì)其他影響因素 z進(jìn)行回歸，得到殘差e2，計(jì) 算ei和e2的簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)r，回歸方程為l)yt= F zt+ei，2)xt= nZt+e2,其中，1)式和2)式是 回歸方程，t為時(shí)間下標(biāo)，Γ，Π 為系數(shù)矩陣；
[0031 ]根據(jù)相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式，可得偏相關(guān)系數(shù)r
[0032] 根據(jù)X的每個(gè)時(shí)期，分別計(jì)算所有時(shí)期的偏相關(guān)系數(shù)，選擇相關(guān)系數(shù)較大的期數(shù)， 確定X的