電價(jià)預(yù)測(cè)

根據(jù)預(yù)測(cè)點(diǎn)的類(lèi)型，將電價(jià)預(yù)測(cè)分為系統(tǒng)邊際電價(jià)或者市場(chǎng)統(tǒng)一出清電價(jià)預(yù)測(cè)、區(qū)域邊際電價(jià)預(yù)測(cè)、節(jié)點(diǎn)邊際電價(jià)預(yù)測(cè)。通常情況下，們所說(shuō)的電價(jià)預(yù)測(cè)都是對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)一出清電價(jià)的預(yù)測(cè)，在系統(tǒng)不發(fā)生阻塞的情況下，各個(gè)地區(qū)的區(qū)域出清電價(jià)和系統(tǒng)統(tǒng)一出清電價(jià)是相同的 。

根據(jù)預(yù)測(cè)內(nèi)容的不同，可以分為確定性預(yù)測(cè)和電價(jià)空間分布預(yù)測(cè)，前者是當(dāng)前討論比較多的熱點(diǎn)，主要針對(duì)短期電價(jià)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的結(jié)果就是給出一個(gè)確定的電價(jià)預(yù)測(cè)數(shù)值，后者主要基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，確定預(yù)測(cè)結(jié)果的可能波動(dòng)范圍及其一段時(shí)期內(nèi)的電價(jià)均值，主要是針對(duì)中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)，目前國(guó)內(nèi)外在這方面研究得還比較少。

根據(jù)預(yù)測(cè)機(jī)理的不同，將電價(jià)預(yù)測(cè)分為短期預(yù)測(cè)和中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。由于電價(jià)波動(dòng)大的特點(diǎn)，具體分為小時(shí)預(yù)測(cè)舊預(yù)測(cè)、月度、季度預(yù)測(cè)。針對(duì)周末邊際電價(jià)的特殊性，還將周末邊際電價(jià)進(jìn)行單獨(dú)預(yù)測(cè)。

電價(jià)預(yù)測(cè)是電力市場(chǎng)化以后新出現(xiàn)的研究方向。研究尚不夠充分，目前還沒(méi)有一種通用的預(yù)測(cè)方法能較好地適合于所有的電力市場(chǎng)，因此有必要充分地利用各個(gè)電力市場(chǎng)本身的特點(diǎn)進(jìn)一步展開(kāi)研究，從而提高預(yù)測(cè)精度。下文將根據(jù)電價(jià)預(yù)測(cè)機(jī)理的不同，分別針對(duì)短期電價(jià)預(yù)測(cè)和中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)進(jìn)行深入的分析。

短期電價(jià)預(yù)測(cè)是電價(jià)預(yù)測(cè)的重要組成部分，它主要用于預(yù)測(cè)未來(lái)幾小時(shí)、1天至幾天的電價(jià)。準(zhǔn)確的短期電價(jià)預(yù)測(cè)將有助于發(fā)電商最優(yōu)報(bào)價(jià)策略的選擇，從而最大化其利潤(rùn)，使購(gòu)電方的動(dòng)態(tài)成本控制成為可能，同時(shí)也為監(jiān)管部門(mén)的實(shí)時(shí)監(jiān)管提供了重要的科學(xué)依據(jù)，保證電力市場(chǎng)的正常運(yùn)行。目前，短期電價(jià)預(yù)測(cè)主要有四種方法 :

1.時(shí)間序列法，

2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANI})預(yù)測(cè)法，

3.基于小波理論的預(yù)測(cè)方法，

4.組合預(yù)測(cè)方法等。

電價(jià)預(yù)測(cè)時(shí)間序列預(yù)測(cè)法

時(shí)間序列模型分為自回歸(AR)模型、動(dòng)平均(MA膜型、ARMA模型、累積式自回歸一動(dòng)平均(AR MA膜型，已被廣泛應(yīng)用于短期負(fù)荷預(yù)測(cè)中，考慮到各時(shí)段系統(tǒng)邊際電價(jià)本身就構(gòu)成一個(gè)等間距的隨機(jī)時(shí)間序列，因此有不少學(xué)者嘗試將時(shí)間序列模型應(yīng)用于短期電價(jià)預(yù)測(cè)，當(dāng)前比較常用的主要是ARMA模型!7.A]和AR MA模型!9‘。]。 時(shí)間序列方法的主要難點(diǎn)在于如何選擇恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?，如果模型選擇不準(zhǔn)確，則即使參數(shù)估計(jì)再準(zhǔn)確，預(yù)測(cè)的效果也不會(huì)好?？紤]到在時(shí)間序列分析中，選用何種因子和用何種表達(dá)式有時(shí)只是一種推測(cè)，影響電價(jià)的因子的多樣性和某些因子的不可測(cè)，使得時(shí)間序列分析在某些情況下受到限制，預(yù)測(cè)的精度較低。

電價(jià)預(yù)測(cè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法

由于時(shí)間序列方法僅依靠分析電價(jià)自身發(fā)展規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，無(wú)法處理多變量問(wèn)題，存在一定的片面J陛，為此可采用多變量模型，從而提高時(shí)間序列法的預(yù)測(cè)精度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有自適應(yīng)功能，能夠有效處理多變量和非線(xiàn)性問(wèn)題，從而成為目前國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者研究得比較多的一種申‘價(jià)預(yù)測(cè)方法

電價(jià)預(yù)測(cè)基于小波理論的預(yù)測(cè)方法

小波理論是在傅里葉分析基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種信號(hào)處理方法，小波變換能將各種織在一起的不同頻率混合信號(hào)分解成不同頻帶上的塊信號(hào)，然后在各個(gè)時(shí)頻區(qū)域分別進(jìn)行觀察和處理，在時(shí)域和頻域都具有良好的分辨能力。

小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，預(yù)測(cè)精度和收斂性方面都有明顯的提高。但是在用輔助式小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，需注意小波基和分解尺度的選擇，同時(shí)處理好小波變換過(guò)程中的邊界問(wèn)題，否則即使各個(gè)子序列預(yù)測(cè)得再準(zhǔn)確，總體的預(yù)測(cè)效果也不會(huì)很好。而在用嵌套式小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，需注意小波基的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)初始參數(shù)的選擇，選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)收斂速度緩慢甚至出現(xiàn)不收斂。

電價(jià)預(yù)測(cè)組合預(yù)測(cè)方法

由于電價(jià)的影響因素比較多而且關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，有時(shí)候無(wú)論采用時(shí)間序列法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等都難以達(dá)到理想的預(yù)測(cè)效果。鑒于單一預(yù)測(cè)方法的一些弊端，有些學(xué)者開(kāi)始對(duì)組合預(yù)測(cè)方法進(jìn)行探索，當(dāng)前的主要思路是直接從電價(jià)預(yù)測(cè)機(jī)理的角度將單一預(yù)測(cè)模型進(jìn)行組合，即先對(duì)各種已有的單一預(yù)測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，然后通過(guò)將兩種或者多種方法進(jìn)行組合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而建立最優(yōu)的組合預(yù)測(cè)模型。

基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，能從大量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用的規(guī)律、規(guī)則、聯(lián)系、模式等知識(shí)，有學(xué)者!26]提出一種基于數(shù)據(jù)挖掘中的相似搜索技術(shù)和加權(quán)回歸技術(shù)相組合的電價(jià)預(yù)測(cè)方法:即對(duì)臨近日和相似搜索所得到的相似日的負(fù)荷—電價(jià)數(shù)據(jù)用加權(quán)回歸進(jìn)行電價(jià)預(yù)測(cè)，這種方法比較適合于負(fù)荷與電價(jià)強(qiáng)相關(guān)性的電力市場(chǎng)如加州電力市場(chǎng)。

隨著全球電力市場(chǎng)化的不斷發(fā)展，電價(jià)在電力市場(chǎng)中的核心地位受到人們?cè)絹?lái)越多的重視，近年來(lái)人們開(kāi)始對(duì)電價(jià)進(jìn)行了比較深入的研究，提出了不少電價(jià)預(yù)測(cè)方法。電價(jià)預(yù)測(cè)就是指:在考慮市場(chǎng)供求關(guān)系，市場(chǎng)參與者的市場(chǎng)力，電力成本，以及電力市場(chǎng)體制結(jié)構(gòu)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)等重要因素影響的條件下，通過(guò)利用數(shù)學(xué)工具對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究，探索事物之間的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展變化規(guī)律，在滿(mǎn)足一定精度和速度的情況下，對(duì)未來(lái)電力市場(chǎng)中的電力交易價(jià)格進(jìn)行預(yù)測(cè) 。

電價(jià)預(yù)測(cè)除具有與負(fù)荷預(yù)測(cè)一樣的周期性特點(diǎn)外，還具有自身的特殊性:它不具備總體上的增長(zhǎng)和上升趨勢(shì)，而是處于不斷的波動(dòng)變化之中。一般來(lái)說(shuō)，電價(jià)的波動(dòng)除受燃料價(jià)格，競(jìng)價(jià)機(jī)組可用容量，水力發(fā)電量，用電需求彈性，輸電阻塞等電力系統(tǒng)特有約束的影響外，還受到電力市場(chǎng)體制結(jié)構(gòu)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，發(fā)電商實(shí)施市場(chǎng)力等主客觀因素影響。因此，電價(jià)預(yù)測(cè)相對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)難度要大，一些用于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法也就無(wú)法用來(lái)進(jìn)行有效的電價(jià)預(yù)測(cè)，如用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)倍比法、一元線(xiàn)性回歸法進(jìn)行電價(jià)預(yù)測(cè)的結(jié)果往往都是不準(zhǔn)確的 。

準(zhǔn)確的中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)能夠?yàn)榘l(fā)電企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的制定和電力投資商的長(zhǎng)期投資提供很好的參考，為監(jiān)管部門(mén)制定和實(shí)施有效的監(jiān)管措施提供客觀依據(jù)，同時(shí)也有助于電網(wǎng)企業(yè)合理安排電網(wǎng)運(yùn)行與發(fā)供電平衡。所以，對(duì)電力市場(chǎng)中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)的研究具有非常重要的意義 。

由于影響電價(jià)水平的因素較多，而且這些因素本身存在極大的不確定性，加上中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的周期較長(zhǎng)，所以中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)的難度相當(dāng)大。目前為止，國(guó)內(nèi)外關(guān)于中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)}的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于短期預(yù)測(cè)。在中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)中，往往將電價(jià)看成隨機(jī)變量，一般研究它的分布函數(shù)，建立其分布區(qū)間的預(yù)測(cè)模型。

模糊方法對(duì)長(zhǎng)周期不確定性處理的思想與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論有所不同，不是追求確定性預(yù)測(cè)的精度，而是尋求預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的最小分布;而回歸分析方法是通過(guò)對(duì)變量的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定變量之間的相關(guān)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)的目的!G}，故常將模糊方法和回歸方法相結(jié)合應(yīng)用于中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)。文

電價(jià)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)中輸入?yún)?shù)的選擇

電力系統(tǒng)的預(yù)測(cè)問(wèn)題并不僅僅局限于電力系統(tǒng)內(nèi)部，它實(shí)際上要受到許多外界因素的影響。因此如何在預(yù)測(cè)輸入?yún)?shù)中引入一些主要的相關(guān)因素來(lái)高預(yù)測(cè)精度，就成為一個(gè)非常值得深入研究的關(guān)鍵問(wèn)題。

電價(jià)受到許多諸如發(fā)電方報(bào)價(jià)模式等人為因素的影響，但這些人為因素在數(shù)學(xué)模型中是難以確定的，由于歷史報(bào)價(jià)在一定程度上反映了發(fā)電方的報(bào)價(jià)模式，所以通常將其作為影響未來(lái)電價(jià)的一個(gè)主要因素!ao }。除此之外，人們普遍認(rèn)為電價(jià)受電力需求的影響比較大，所以常將負(fù)荷作為模型的另一個(gè)主要輸入?yún)?shù)，但有學(xué)者!at]指出:并非所有的市場(chǎng)模式下負(fù)荷與電價(jià)都強(qiáng)相關(guān)，因此，僅僅以預(yù)測(cè)負(fù)荷和歷史電價(jià)作為模型的輸入?yún)?shù)并非一定是合理的?？紤]到電價(jià)受電力市場(chǎng)供求狀況的影響比較大，因而近年來(lái)不少學(xué)者定義并選取了一些能較好反映市場(chǎng)供求狀況的指標(biāo)作為模型輸入?yún)?shù)，如表1所示。文獻(xiàn)[38]通過(guò)引入衡量市場(chǎng)力的新指標(biāo)一必須運(yùn)行率(MRR }從而充分考慮了發(fā)電方實(shí)施市場(chǎng)力對(duì)電價(jià)走勢(shì)的影響。

為了更好地提高電價(jià)預(yù)測(cè)精度，預(yù)測(cè)模型的研究應(yīng)基于對(duì)實(shí)際電力市場(chǎng)的細(xì)致研究，與相關(guān)因素分析相配合，嘗試對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，從而找出影響預(yù)測(cè)精度的主要相關(guān)因素作為模型輸入?yún)?shù)。

電價(jià)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)中重近輕遠(yuǎn)原則

預(yù)測(cè)中“重近輕遠(yuǎn)”原則即:物理量未來(lái)的變化趨勢(shì)更多地取決于歷史時(shí)段中近期的發(fā)展規(guī)律，遠(yuǎn)期的歷史數(shù)據(jù)與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的相關(guān)性較弱。在考慮“重近輕遠(yuǎn)”原則的情況下，其處理思路應(yīng)該是:區(qū)別對(duì)待各時(shí)段的擬合殘差，近期的發(fā)展規(guī)律應(yīng)該得到更好的擬合，遠(yuǎn)期歷史數(shù)據(jù)的擬合程度可以稍低。

為實(shí)現(xiàn)“重近輕遠(yuǎn)”原則，主要采用加權(quán)參數(shù)估計(jì)的方法，即對(duì)近期數(shù)據(jù)給予較大的權(quán)值，遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)給予較小的權(quán)值。在短期預(yù)測(cè)中，可以通過(guò)輸入?yún)?shù)的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)“重近輕遠(yuǎn)”原則，即選擇與預(yù)測(cè)時(shí)段比較接近的時(shí)段信息構(gòu)成主要的輸入?yún)?shù)，如前一時(shí)段、前一天的電價(jià)、負(fù)荷、反映供求關(guān)系的參數(shù)等，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)考慮電價(jià)的周期性，即前一周相同時(shí)段的電價(jià)作為輸入?yún)?shù)之一。

電價(jià)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)中對(duì)電價(jià)形成機(jī)理的分析

文獻(xiàn)[39]通過(guò)比較14個(gè)電力市場(chǎng)工作日和節(jié)假日的電價(jià)模式，發(fā)現(xiàn)不同電力市場(chǎng)的電價(jià)因市場(chǎng)模式的不同存在很大的差別，因此，在做電價(jià)預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)深入分析實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況，在找出影響電價(jià)變化的主要因素及進(jìn)一步弄清電價(jià)發(fā)展變化內(nèi)在規(guī)律的基礎(chǔ)之上，對(duì)實(shí)際電價(jià)形成機(jī)理進(jìn)行深入分析研究，提出適合本地區(qū)實(shí)際情況的電價(jià)預(yù)測(cè)模型，優(yōu)化模型參數(shù)，提高電價(jià)預(yù)測(cè)精度。如果直接套用已有的一些預(yù)測(cè)方法，則很難達(dá)到預(yù)期的效果。2100433B

根據(jù)預(yù)測(cè)點(diǎn)的類(lèi)型，將電價(jià)預(yù)測(cè)分為系統(tǒng)邊際電價(jià)或者市場(chǎng)統(tǒng)一出清電價(jià)預(yù)測(cè)、區(qū)域邊際電價(jià)預(yù)測(cè)、找點(diǎn)邊際電價(jià)預(yù)測(cè)。常情況不我們所說(shuō)的電價(jià)預(yù)測(cè)都是對(duì)系統(tǒng)的統(tǒng)一出清電價(jià)的預(yù)測(cè)。在系統(tǒng)不發(fā)生阻塞的情況下，各個(gè)地區(qū)的區(qū)域出清電價(jià)和系統(tǒng)統(tǒng)一出清電價(jià)是相同的。

根據(jù)預(yù)測(cè)內(nèi)容的不同，可以分為確定性預(yù)測(cè)和電價(jià)空間分布預(yù)測(cè)，前者是當(dāng)前討論比較多的熱點(diǎn)，主要針對(duì)短期電價(jià)預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)的結(jié)果就是給出一個(gè)確定的電價(jià)預(yù)測(cè)數(shù)值;后者主要基于概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，確定預(yù)測(cè)結(jié)果的可能波動(dòng)范圍及其一段時(shí)期內(nèi)的電價(jià)均值，主要是針對(duì)中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)，日前國(guó)內(nèi)外在這方面的研究還比較少 。

電價(jià)預(yù)測(cè)根據(jù)其預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短可分為中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)和短期電價(jià)預(yù)測(cè)。中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)指月度和年度電價(jià)預(yù)測(cè)，由于中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)包含太多不確定影響因素，預(yù)測(cè)的可信度較低，這方面的研究也相對(duì)很少。短期電價(jià)預(yù)測(cè)則包含周電價(jià)預(yù)測(cè)、日前電價(jià)預(yù)測(cè)和小時(shí)前電價(jià)預(yù)測(cè)。

中長(zhǎng)期電價(jià)預(yù)測(cè)能夠?yàn)槭袌?chǎng)參與者的中長(zhǎng)期交易(如雙邊合同價(jià)格的談判、合同的最優(yōu)合同電量等)提供決策依據(jù)，同時(shí)也為電力監(jiān)管部門(mén)提供市場(chǎng)監(jiān)管的客觀依據(jù)。短期電價(jià)預(yù)測(cè)可為市場(chǎng)參與者的短期競(jìng)價(jià)策略提供指導(dǎo)，參與者可根據(jù)預(yù)測(cè)電價(jià)來(lái)制定相應(yīng)的競(jìng)價(jià)參數(shù)和競(jìng)價(jià)策略。準(zhǔn)確的短期電價(jià)預(yù)測(cè)能減少參與者的競(jìng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，為市場(chǎng)參與者帶來(lái)穩(wěn)定的收益。但是，由于影響長(zhǎng)期電價(jià)的因素很多，所以日前這方面的研究較少，并且準(zhǔn)確性不高。

隨著電力市場(chǎng)的建立和發(fā)展，監(jiān)管機(jī)構(gòu)和市場(chǎng)成員對(duì)邊際電價(jià)預(yù)測(cè)精度的要求越來(lái)越高，學(xué)者們都在努力尋找能精確預(yù)測(cè)邊際電價(jià)的算法?；诮y(tǒng)計(jì)學(xué)的方法有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)模型雖然簡(jiǎn)單但預(yù)測(cè)精度并未因此而降低，非常適合對(duì)波動(dòng)比較平緩的電價(jià)序列進(jìn)行預(yù)測(cè)，但是差分、取對(duì)數(shù)、小波變換等預(yù)處理措施有時(shí)是必需的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能處理方法強(qiáng)大的時(shí)間演化能力，非常適合對(duì)波動(dòng)比較劇烈的電價(jià)序列進(jìn)行預(yù)測(cè)。為提高預(yù)測(cè)精度，基于市場(chǎng)模擬的方法需要對(duì)市場(chǎng)力、博弈、串謀、容量持留等各種投機(jī)行為建模，工程實(shí)現(xiàn)的難度較大 。2100433B

通過(guò)上述分析可以知道，單一的預(yù)測(cè)模型不能精確地對(duì)電價(jià)進(jìn)行預(yù)測(cè)，組合預(yù)測(cè)模型能集結(jié)盡可能多的有用信息，充分利用了不同數(shù)學(xué)方法的各白優(yōu)點(diǎn)，將是未來(lái)電價(jià)預(yù)測(cè)方法發(fā)展的趨勢(shì)。但是我們也應(yīng)該意識(shí)到并非任意兩個(gè)或者多個(gè)數(shù)學(xué)方法的組合就一定能取得更好的預(yù)測(cè)結(jié)果，這需要實(shí)踐檢驗(yàn)其預(yù)測(cè)效果，才能評(píng)價(jià)某種新的數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用。2100433B