电力系统负荷的混沌预测方法研究

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1、电力系统负荷的混沌预测方法研究【摘要】电力系统的负荷预测在我国的电力事业中占据着重要的地位。随着对电力系统负荷预测的研究不断不断取得新进展，混沌预测作为一种新兴且有效的预测方法引起了人们的重点关注。本文基于混沌理论,对电力系统负荷的混沌预测方法做了简要的阐述，并介绍了几种常用且有效的混沌预测方法。【关键词】混沌理论；预测；电力系统；负荷1•前言随着我国电力事业的不断发展，对电力负荷的预测方法也不断进步。精确的电力负荷预测不仅是电力系统规划的基础，也关系着我国的电力系统经济、安全地运行。影响电力负荷预测精确性的因素很多，涉及到政治、经济、文化以及日照

2、、雨量、温度、湿度等。因此电力负荷预测是一项十分复杂的工作，具有不确定性和非线性的特点。混沌是一种由确定性系统产生，对初始条件有敏感依赖性的非周期运动，是介于确定性与随机性Z间的一种行为。把混沌理论用于电力负荷预测是一种科学上的创新。人们根据已有的电力负荷信息，结合混沌理论对电力负荷的客观规律进行预测，由于这种方法排出了避免了人的主观能动性，因此具有较高的精确度。2.电力负荷的预测方法总的来说，现在我们常用的电力负荷预测方法大致可以分为两类，第一类是传统预测方法。这类方法包括时间序列法、回归模型法、最小二乘法等，其基础是数学理论；第二类是现代预测方

3、法，是利用人工智能领域的模糊数学、神经网络、专家系统、灰色理论等研究成果不断发展起来的负荷预测方法经常使用的卡尔曼滤波法、吋间序列法、指数平滑法、回归分析法等电力负荷预测方法都存在着局限性，预测的精度不高。而当前我国各行各业对电力的需求愈来愈大，这就需要我们研究新的负荷预测方法。3.电力负荷的混沌特征分析3.1重构相空间根据重构相空间理论，时间序列分析是可以引用混沌理论的，电力负荷的混沌预测方法即是根据重构相空间理论而产生的。我们可以将电力负荷序列用叽m2,m3,…,叫表示，空间向量用以下方程表示表示:Ni二(mbml+s,N2=(mbm2fs,…

4、,m2Hx-ns)TNj—(m、,m、+s,***,在以上表达式屮，j为嵌入维数,s为延迟时间,N=j-(x-l)s为向量序列的有效长度。选择适当的s和x,微分同胚意义下的原系统的“动力学等价”即为集合在嵌入空间的“轨线”。合理的选择延迟时间s和嵌入维数x,是电力负荷序列的相空间重构的关键。选择的s和x数值过大或过小均会引起都会使负荷序列的相空间不能充分展现负荷动力特性。3.2电力负荷的混沌特征影响电力负荷的因素较多，包括政治条件、季节不同、气候条件以及社会发展状况等，因此使得实际上混沌的电力负荷序列在我们看来是随机变化的。混沌预测的前提是对电力负

5、荷序列的混沌性识别。我们识别电力负荷序列的混沌性可以从负荷序列的谱特征Poincare映彖、相空间图形等角度着手。我们在对混沌系统的奇怪吸引子进行描述时，应该先着手研究在整个吸引子或无穷长的轨道上的动力系统之特征量，如Kolmogorov爛、Lyapunov指数、饱和关联维数等⑵。此外，我们还可以依据-C方法、信息论法、真实矢量场法等方法对负荷序列的混沌性进行识别。在识别电力负荷的混沌性特征时，应该用不同方法、从不同角度，以达到准确识别的目的。4混沌预测方法最近儿年来，电力负荷的混沌预测方法逐渐兴起。在采用混沌方法对电力负荷进行预测时，主要依据电力

6、负荷的历史时间序列而不需要引入假设，排除了人的主观性，因此预测比较精确可信提高了预测的精度和可信度。电力负荷的混沌预测方法包括以下几种：4.1全域法将轨迹中的全部点作为拟合对象，找出拟合对象规律的方法即所谓的全域法。在使用全域法进行预测时，由于拟合对彖中有些离预测的时间点比较远数据,难以反映未来的变化情况，再加上实际历史数据的有限性等，影响了预测的精确性。因此这种方法并不实用。3.2局域法局域法的原理是根据拟合的相关点估计轨迹下一点走向，进而根据轨迹点的坐标得出预测值的坐标，以达到预测的目的。其中的相关点是指离相空间某个中心点最近的一些列轨迹点。局

7、域法适用的范围较广而且具有实用性。4.3加权零阶局域法在上述重构电力负荷相相空间的算法屮，在对相空间屮轨迹点进行拟合时，考虑中心点与相空间中各个轨迹点之间的距离。在采用加权零阶局域法对电力负荷进行预测时，一个重要的参数就是中心点与各轨迹点之间的距离，与相空间中的中心点距离最近的那些轨迹点是决定预测是否准确的主要因素。因此，加权零阶局域法将中心点与轨迹点之间的空间距离作为电力负荷预测参数引入预测过程可以可以提高对电力负荷预测的准确性⑸。在加权零阶局域法中，轨迹点在负荷预测中所占的比重与轨迹点到中心点的空间距离是成正比的。4.4基于最大Lyapunov

8、指数的预测运动状态对运动的初值条件极为敏感混沌运动最基本的特点。很接近的两个运动初值所产生的运动轨道将按指数的方式随时间推