电力市场条件下的短期电价预测研究

摘要

电力市场下的电价预测是十分复杂的问题，短期电价预测是本文研究的重点。电价序列是一个时间序列，由于受众多因素的影响，电价曲线具有多周期性、波动性大、多个价格尖峰等特点，因此要比负荷预测难得多。 本文采用自组织数据挖掘组合预测模型对短期电价预测问题进行研究，它可以实现对预测模型的优化组合，其中本文所采用的三个单一预测模型分别是累积式自回归-滑动平均(ARIMA)模型、基于减法聚类的自适应模糊神经网络(ANFIS)模型、残差周期修正的灰色模型。这三个单一模型的特点是：ARIMA模型利用历史电价数据建立电价的时间序列模型，认为影响电价的各种因素已隐含在历史电价数据当中，模型物理意义明确、易理解；ANFIS模型基于 T-S模型(Takagi-Sugeno)，采用减法聚类方法确定自适应模糊神经网络的结构，然后利用混合学习算法训练自适应模糊神经网络的前件参数和结论参数，最后输入影响未来日电价的相关因素于训练好的自适应模糊神经网络中进行电价预测；残差周期修正灰色模型改进了初值条件，进行残差周期修正能跟踪波动性变化的电价曲线，更精确的反映原始数据的变化规律。 在建立上述三种模型的基础上，应用自组织数据挖掘技术，实现了多个模型的优化组合，并充分利用了单个预测模型的信息。这种组合预测方法的优点是：采用非线性组合方式，所建立的模型具有显式表达，可以直接用于建模结果的分析和解释，此外，它是利用新信息来选择最优复杂度模型，从而保证模型具有较好的预测能力。 采用美国加州电力市场公布的电价数据分别建立了三个单一预测模型和组合预测模型，结果表明预测精度有了较大的提高，是令人满意的。鉴于电价预测工作的频繁性，也是日前市场的各交易主体进行交易前的一个重要参考依据，利用MATLAB软件和SPSS软件设计了电价预测系统，实现次日电价的预测。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1．1电力市场简介

1．1．1电力市场的几个基本概念

1．1．2国外电力市场改革的进程

1．1．3我国电力市场建设的现状

1．2电力市场中研究电价预测的意义

1．3电价预测方法研究的现状

1．4本文的主要工作

2电价的基本理论及电价预测

2．1电价的基本理论

2．1．1电价的形成

2．1．2电价的制定原则及分类

2．1．3电价的影响因素

2．2电力市场价格预测的研究

2．2．1预测的理论知识

2．2．2电价预测的分类

2．2．3电价预测的特点

2．3电价预测中几个基本问题的分析

2．3．1电价预测基础数据的预处理

2．3．2电价预测中输入影响因素的选择

2．3．3电价预测中考虑“重近轻远”原则

2．3．4电价预测评价标准指标

2．4预测源数据的统计分析

2．5本章小结

3电价预测的三个单一电价预测模型

3．1累积式自回归-滑动平均(ARIMA)电价预测模型

3．1．1ARIMA预测模型的概念及组成

3．1．2ARIMA预测模型的基本原理

3．1．3算例分析

3．2基于减法聚类的自适应模糊神经网络电价预测模型

3．2．1减法聚类的概念、功能和基本原理

3．2．2自适应模糊神经网络的概念及意义

3．2．3自适应模糊神经网络预测模型的基本原理

3．2．4算例分析

3．3基于残差周期修正的灰色电价预测模型

3．3．1灰色预测理论及数据预处理

3．3．2传统GM(1，1)模型及其改进

3．3．3残差周期修正灰色预测模型

3．3．4算例分析

3．4本章小结

4自组织数据挖掘组合预测模型在电价预测中的应用

4．1自组织数据挖掘组合预测方法的理论基础

4．1．1组合预测方法简介

4．1．2自组织数据挖掘理论及其基本思想

4．2自组织数据挖掘组合预测模型的基本原理

4．2．1自组织数据挖掘组合预测方法的计算步骤

4．2．2自组织数据挖掘组合预测的核心——数据处理方法

4．2．3自组织数据挖掘组合预测方法的选择准则

4．3自组织数据挖掘组合预测方法的优点

4．3．1与人工神经网络方法的比较

4．3．2与回归分析方法的比较

4．4算例分析

4．5本章小结

5电力市场中电价预测系统的设计与实现

5．1系统开发环境介绍

5．1．1系统的开发软件——MATLAB软件

5．1．2系统的数据管理——SPSS软件

5．2电价预测系统的功能设计

5．3系统的设计与实现

5．3．1GUI可视化界面设计

5．3．2SPSS数据管理功能

5．3．3MATLAB软件与SPSS软件的接口

5．3．4系统的实现及预测结果的显示

5．4本章小结

6结论与展望

6．1全文总结

6．2进一步的研究方向

参考文献

附录A

附录B

作者简历