粗糙集信息熵与自适应神经网络模糊系统相结合的电力短期负荷预测模型及方法

电力系统短期负荷预测不仅要考虑负荷本身的历史时间序列,而且与气象因素密切相关,自适应神经网络模糊系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Sysrem,ANFIS)模型是一种有效的预测方法,而系统输入变量的合理性选择是影响预测效果的关键所在.作者通过粗糙集理论中的信息熵概念对解决这一问题进行了尝试,选取与待预测量相关性大的参数作为输入.所构造ANFIS系统是基于数据进行建模并进行参数辨识的,这样有效地避免了模糊推理系统(Fuzzy Inference System,FIS)中人为主观因素对预测的负面影响,客观地反映了相关变量与负荷值之间的复杂关系.用该方法与常用BP神经网络及常用FIS分别对重庆市某区进行了一周的日负荷预测,通过对实例的对比分析表明了该方法具有较好的收敛性和预测精度.     

带温度补偿的神经网络用于电力系统短期负荷预测

带温度补偿的神经网络结构和短期负荷预测方法在前向神经网络的输入和输出节点上对负荷引入了相应的温度补偿,其中所涉及的临界温度和温度补偿系数将与前向神经网络本身的权系数一起通过训练而自动获得.对陕西电网2001年1月开始连续45个月的预测试验结果表明,高温日期的平均负荷预测精度比用常规前向神经网络高3%～6%.神经网络的训练采用求解无约束最优化问题的BFGS算法,不但保证了神经网络学习的收敛性,而且可以减少隐节点的数目,使神经网络的推广能力和预测精度显著提高.     

基于深度学习的电网短期负荷预测方法研究

深度模型通过学习一种深层非线性网络结构以实现复杂函数逼近,具有很强的自适应感知能力。本文为了提高电力负荷预测精度,提出一种基于栈式自编码神经网络的深度学习预测方法。该方法结合自编码器和逻辑回归分类器构建一个多输入单输出预测模型,并将重构后的历史负荷、气象信息等数据输入到预测模型中,用栈式自编码器逐层学习并提取深层特征,最后在网络顶层连接逻辑回归模型进行短期负荷预测。实例分析表明,所提预测模型能够有效刻画日负荷变化规律,泛化能力较强,其预测精度达到96.2%,比支持向量回归和模糊神经网络两种浅层学习模型更高。     

模糊神经网络负荷模型的内插外推能力

为了分析综合负荷模型的实用性,研究了综合负荷模型的内差外推能力。通过分析模糊神经网络综合负荷模型建模数据的特征,确定模糊模型的初始结构;通过模糊神经网络对建模数据的学习,获取模糊推理规则并调整隶属度函数的参数,进而辨识出模糊模型并调整隶属度函数;将电压、有功和无功作为模糊神经网络的广义模型输入,对综合负荷进行解耦建模。在综合负荷构成成分相同的3组数据中,用其中1组建模数据训练得出模糊模型的结构和参数去拟合其它2组建模实测数据,获得良好的拟合效果,从而验证了模糊神经网络综合负荷模型的良好的内插外推能力和收敛性。该特性对于综合负荷模型的实用化具有重要的指导意义。     

模糊聚类分析和代数算法结合的短期负荷预测

为了提高短期负荷预测速度和精度,提出了将模糊聚类分析和神经网络代数算法相结合的短期负荷预测方法.综合考虑天气、日类型、历史负荷等对未来负荷变化的影响,通过模糊聚类分析选取学习样本,找出同预测目相符的预测类别,采用神经网络代数算法训练样本,对24小时负荷(24点)每点建立一个预测模型.该方法充分发挥了神经网络和模糊理论处...     

基于小波分解模糊灰色聚类和BP神经网络的短期负荷预测

提出基于小波分解、模糊灰色聚类和BP神经网络的短期负荷预测方法.通过小波分解将负荷序列分解成低频分量和高频分量,找出负荷各频率分量的规律;通过模糊灰色关联聚类方法选取待预测日的负荷相似日;针对不同频段负荷的规律采用相对应的神经网络模型进行负荷预测,获得不同频段的待预测日负荷各分量,将各分量的预测结果叠加得到负荷预测值.采用所提方法对某地区2010年实际负荷进行预测,并与已有的负荷预测方法比较,结果表明所提方法可提高负荷预测的精度.     

基于减法聚类及自适应模糊神经网络的短期电价预测

提出了基于Takagi-Sugeno模型的自适应模糊神经网络的短期电价预测方法。首先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该网络的前件参数和结论参数，最后将影响未来日电价的相关因素输入到训练好的自适应模糊神经网络中进行电价预测。以美国加州电力市场公布的1999年负荷与电价数据进行模型训练和预测，结果表明采用该方法所建立的预测模型具有较高的预测精度。     

带温度补偿的神经网络用于电力系统短期负荷预测

带温度补偿的神经网络结构和短期负荷预测方法在前向神经网络的输入和输出节点上对负荷引入了相应的温度补偿,其中所涉及的临界温度和温度补偿系数将与前向神经网络本身的权系数一起通过训练而自动获得。对陕西电网2001年1月开始连续45个月的预测试验结果表明,高温日期的平均负荷预测精度比用常规前向神经网络高3％-6％。神经网络的训练采用求解无约束最优化问题的BFGS算法,不但保证了神经网络学习的收敛性,而且可以减少隐节点的数目,使神经网络的推广能力和预测精度显著提高。     

基于自适应双向加权最小二乘支持向量机的超短期负荷预测

应用模糊加权最小二乘支持向量机对超短期负荷进行预测,为了体现离预测点越远的历史负荷数据对预测点负荷值的影响越不明显的特点,即"近大远小"的原则,在双向,即横向(输入样本)与纵向(训练样本集)引入时间域的隶属分布.并用快速留一法在线优化模型的参数,实现了相关参数的自适应选择,克服了应用固定系数进行预测的缺点.应用某地区的负荷数据进行了仿真预测,并应用不同的方法进行了对比.结果表明,所提出的方法与传统方法相比提高了超短期负荷的预测精度.     

中长期负荷预测的模糊竞争学习聚类神经网络算法

电力系统中长期负荷预测受大量不确定因素的影响,聚类方法能够将各种影响因素综合引入预测模型,提高了预测精度.本文将神经网络引入到模糊聚类分析中,建立了中长期负荷预测的新方法,并且对聚类神经网络的学习算法进行了改进,利用模糊竞争学习完成网络运算,弥补了网络输出结果二值性的不足,使得学习规则中权值矩阵的改变速度加快,因而算法的收敛速度有很大提高.运用文中所述模型及算法综合考虑了历史负荷情况和未来不确定因素等对未来负荷变化的影响.通过与传统方法进行中长期负荷预测比较,结果表明该方法可以提高负荷预测的精度.     

基于人工神经网络和模糊集的电力系统短期负荷预测方法

综合考虑到温度、日期类型和天气等因素对短期电力负荷的影响,提出了一种将人工神经网络(ANN)RBF模型和模糊逻辑相结合的短期负荷预测方法.该方法将电力负荷分为周期性的基本负荷和受多种因素影响的变动负荷两部分,对于周期负荷用ANN进行预测,采用负荷预测中比较精确的RBF算法;变动负荷采用模糊逻辑对天气因素、温度、日期类型分别做不同的模糊处理,然后利用模糊推理规则对基本负荷预测结果进行修正.通过典型算例与普通BP法预测结果相比较,结果表明该方法具有较高的预测精度.     

Short-term load forecasting for the holidays using fuzzy linear regression method

Average load forecasting errors for the holidays are much higher than those for weekdays. So far, many studies on the short-term load forecasting have been made to improve the prediction accuracy using various methods such as deterministic, stochastic, artificial neural net (ANN) and neural network-fuzzy methods. In order to reduce the load forecasting error of the 24 hourly loads for the holidays, the concept of fuzzy regression analysis is employed in the short-term load forecasting problem. According to the historical load data, the same type of holiday showed a similar trend of load profile as in previous years. The fuzzy linear regression model is made from the load data of the previous three years and the coefficients of the model are found by solving the mixed linear programming problem. The proposed algorithm shows good accuracy, and the average maximum percentage error is 3.57% in the load forecasting of the holidays for the years of 1996-1997.     

基于负荷内部特性和外部随机因素的短期负荷预测模型

根据电力系统负荷序列的混沌特性,提出将其划分为基本混沌负荷分量和外部随机因素负荷分量,依据不同的理论分别构造预测模型。前者通过混沌动力学机理和动态递归时延神经网络融合来构造模型;后者在依据日类型和气象特征进行数据挖掘聚类的基础上利用统计分析与智能识别融合来构造模型。大量的仿真计算证明了所提出的短期负荷预测模型能有效保证全年的预测精度及其稳定性,对夏季高温区和特殊类型日的预测精度有明显提高。     

Short-term load forecasting for special days in anomalous loadconditions using neural networks and fuzzy inference method

Conventional artificial neural network (ANN) based short-term load forecasting techniques have limitations in their use on holidays. This is due to dissimilar load behaviors of holidays compared with those of ordinary weekdays during the year and to insufficiency of training patterns. The purpose of this paper is to propose a new short-term load forecasting method for special days in anomalous load conditions. These days include public holidays, consecutive holidays, and days preceding and following holidays. The proposed method uses a hybrid approach of ANN based technique and fuzzy inference method to forecast the hourly loads of special days. In this method, special days are classified into five different day-types. Five ANN models for each day-type are used to forecast the scaled load curves of special days, and two fuzzy inference models are used to forecast the maximum and the minimum loads of special days. Finally, the results of the ANN and the fuzzy inference models are combined to forecast the 24 hourly loads of special days. The proposed method was tested with actual load data of special days for the years of 1996-1997. The test results showed very accurate forecasting with the average percentage relative error of 1.78%     

基于人工神经网络和模糊推理的短期负荷预测方法

电力系统短期负荷预测是电力系统调度部门制定发电运行计划的依据，也是制定电力市场交易计划的基础。人们提出了许多种短期负荷预测方法，如时间序列法、状态空间法、人工神经网络法等，但是这些方法都无法精确地描述电力负荷模型。在对大量历史负荷数据进行统计分析的基础上，作者提出了一种基于人工神经网络和模糊推理的预测新方法，其中首先根据实际经验将负荷日类型划分为周一、工作日、周六、周日和节假日5种类型；然后根据不同的类型日建立相应的人工神经网络模型用以预测负荷归一化系数，最后通过模糊推理策略预测日最大负荷和日最小负荷。实际算例表明，所提出的方法能够提高短期负荷预测的精度。     

动态相似与静态相似相结合的短期负荷预测方法

气温对负荷的影响存在累积效应,这导致气象条件与日类型相同两天的负荷仍然可能有较大的差异。因此,现有的以当天气象条件和日类型为特征参量的相似日选取方法不能保证预测的准确率。针对目前累积效应带来的影响,提出了一种动态相似的思路,并且将其与现有的静态相似方法相结合得到一种新的短期负荷预测方法。运用解耦模型分别对待预测日的日平均负荷和负荷曲线形状进行预测。采用动态相似的思路进行日平均负荷预测,采用静态相似日的思路进行负荷曲线形状的预测。算例中,分别以对节假日的负荷预测以及连续高温日期的负荷预测为例,通过对北京某地区的实例计算,结果表明,该预测方法可以提高短期负荷预测的准确率。     

基于改进的模糊神经网络的短期负荷预测

影响短期电力负荷预测的因素是多方面的,除节假日、日期类型和气象因素外,还有拉电或限电行为、持续高温等许多干扰因素。针对这些干扰因素,引入了"干预项",进而提出了一种改进的模糊神经网络预测的新方法;阐述了应用该方法进行短期负荷预测的基本原理、网络模型和预测过程。实例分析中分别给出了经"干预项"和未经"干预项"处理后的预测结果,未经"干预项"处理的预测误差明显偏大。同时采用三种方法对不同日期类型进行预测,结果表明新方法的预测误差最小,预测精度较高。     

Next day load curve forecasting using hybrid correction method

This work presents an approach for short-term load forecast problem, based on hybrid correction method. Conventional artificial neural network based short-term load forecasting techniques have limitations especially when weather changes are seasonal. Hence, we propose a load correction method by using a fuzzy logic approach in which a fuzzy logic, based on similar days, corrects the neural network output to obtain the next day forecasted load. An Euclidean norm with weighted factors is used for the selection of similar days. The load correction method for the generation of new similar days is also proposed. The neural network has an advantage of dealing with the nonlinear parts of the forecasted load curves, whereas, the fuzzy rules are constructed based on the expert knowledge. Therefore, by combining these two methods, the test results show that the proposed forecasting method could provide a considerable improvement of the forecasting accuracy especially as it shows how to reduce neural network forecast error over the test period by 23% through the application of a fuzzy logic correction. The suitability of the proposed approach is illustrated through an application to actual load data of the Okinawa Electric Power Company in Japan.     

基于增量约简算法确定电力负荷预测模型输入参数

针对电力系统中有众多因素影响负荷预测精度的问题,文中引入粗糙集理论中的属性约简算法来挖掘与待预测量相关性大的各属性,保证预测模型输入参数的合理性,解决了神经网络模型输入参数的确定问题.针对基于区分矩阵约简算法是NP问题的弱点,提出了基于属性优先级函数的启发式约简算法(RAPHF);针对负荷预测过程中样本数据是滚动更新的特点,在RAPHF的基础上提出了具有动态挖掘能力的粗糙集增量算法RAPHF-I.通过短期负荷预测的实例研究,证实了文中改进算法的有效性.     

基于区间二型模糊逻辑的电力负荷预测研究

针对电力负荷具有强随机性而难以准确预测的问题,引入二型模糊逻辑以减小预测误差。建立了区间二型模糊模型用于电力负荷的短期时间序列预测,先利用反向传播算法来调节模型的参数,再利用相似度来精简冗余模糊集合,最后利用奇异值分解法来优选模糊规则。同时,建立了基于反向传播算法的一型模糊模型与区间二型模糊模型,以及基于反向传播-奇异值分解混合迭代算法的区间二型模糊模型,将其预测结果作为检验性能的基准。仿真结果表明,反向传播-相似度-奇异值分解混合迭代算法能够有效地消除冗余模糊集合与模糊规则带来的不良影响,基于其建立的预测模型具有较高的预测精度,能较好地跟踪实际负荷曲线,性能优于另外三个模型。