野草算法和支持向量機(jī)相融合的短期負(fù)荷預(yù)測

摘 要： 短期負(fù)荷受到天氣、季節(jié)的綜合影響，具有一定的混沌性，為了準(zhǔn)確描述短期負(fù)荷的變化趨勢，以提高預(yù)測精度，提出一種野草算法和支持向量機(jī)相融合的短期負(fù)荷預(yù)測模型（WA?SVM）。首先收集大量的短期負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，并對它們進(jìn)行混沌分析和處理，建立支持向量機(jī)的訓(xùn)練和測試樣本集；然后采用支持向量機(jī)建立短期負(fù)荷預(yù)測模型，并通過野草算法找到支持向量機(jī)最優(yōu)參數(shù)；最后采用短期負(fù)荷預(yù)測仿真對比實(shí)驗(yàn)測試其性能。結(jié)果表明，WA?SVM獲得了比其他模型更高的短期負(fù)荷預(yù)測精度，為短期負(fù)荷建模與預(yù)測提供了一種新的研究方法。

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng)； 短期負(fù)荷； 野草算法； 相空間重構(gòu)

中圖分類號： TN915?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）19?0099?03

Abstract： The short?term load has the chaos characteristic due to the comprehensive influence of weather and seasons. In order to describe the change trend of short?load accurately and improve the prediction accuracy， a short?term load forecasting model fusing weed algorithm with support vector machine （WA?SVM） is proposed. A large number of short?term load historical data is collected， and performed with the chaotic analysis and processing to establish the training and testing data sets of support vector machine. And then the support vector machine is used to establish the short?term load forecasting model， and the weed algorithm is used to find out the optimal parameters of support vector machine. The performance of the short?term load forecasting was tested with simulation contrast experiment. The results show that the short?term load forecasting accuracy of WA?SVM model is higher than that of other models， and this model provides a new research method for short term load modeling and forecasting.

Keywords： electric power system； short?term load； weed algorithm； phase space reconstruction

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)在許多領(lǐng)域越來越重要，為了準(zhǔn)確、有效地管理電力系統(tǒng)，電力負(fù)荷是其中一種重要手段。負(fù)荷預(yù)測是對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找到負(fù)荷變化趨勢，以便于對電力系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的管理，短期負(fù)荷預(yù)測的實(shí)際應(yīng)用性強(qiáng)，因此提高短期負(fù)荷預(yù)測的精度已成為電力系統(tǒng)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問題[1]。

當(dāng)前短期負(fù)荷預(yù)測模型劃分為線性模型和非線性模型[2]。線性模型假設(shè)短期負(fù)荷呈線性趨勢變化，主要采用時(shí)間序列方法[3?4]，其易實(shí)現(xiàn)、結(jié)果解釋性好。但負(fù)荷受到多種因素影響，變化十分復(fù)雜，具有時(shí)變性、非線性，時(shí)間序列方法無法捕捉到負(fù)荷數(shù)據(jù)隱含的變化趨勢，預(yù)測結(jié)果不理想[5]。非線性模型有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)（Support Vector Machine，SVM）等，相對于線性模型，它們可以更好地?cái)M合短期負(fù)荷變化特征，獲得更高的短期負(fù)荷預(yù)測精度[6?7]。但在短期負(fù)荷的建模與預(yù)測中，非線性模型同樣有不足，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在收斂速度慢、過擬合[8]；SVM參數(shù)直接影響到短期負(fù)荷預(yù)測精度[9]，為了獲得更優(yōu)的SVM參數(shù)，當(dāng)前采用網(wǎng)格搜索法、遺傳算法等進(jìn)行SVM參數(shù)尋優(yōu)，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，網(wǎng)格搜索法執(zhí)行時(shí)間長、遺傳算法尋優(yōu)結(jié)果不穩(wěn)定[10]。同時(shí)短期負(fù)荷具有一定的混沌性，建模時(shí)需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行混沌分析和處理[11]。

為了準(zhǔn)確描述短期負(fù)荷變化趨勢，以提高預(yù)測精度，提出一種野草算法和支持向量機(jī)相融合的短期負(fù)荷預(yù)測模型（WA?SVM）。首先對短期負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行混沌分析和處理，然后采用野草算法和支持向量機(jī)建立短期負(fù)荷預(yù)測模型，最后進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測仿真實(shí)驗(yàn)，對模型預(yù)測性能進(jìn)行驗(yàn)證。

1 支持向量機(jī)和野草算法

4 結(jié) 語

短期負(fù)荷具有不確定性與復(fù)雜性，為了獲得更高精度的短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，提出一種WA?SVM的短期負(fù)荷預(yù)測模型，并與其他模型進(jìn)行了對比分析，測試了WA?SVM進(jìn)行短期電力負(fù)荷預(yù)測的有效性和優(yōu)越性，結(jié)果表明，WA?SVM準(zhǔn)確地描述了短期負(fù)荷變化趨勢，獲得了比對比模型更優(yōu)的短期負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果，而且訓(xùn)練時(shí)間更少，在電力管理領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。

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