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基于灰色—马尔柯夫链的用电量预测模型

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:如表3-5所示的某县1996~2006年电力消费量表明,该数据系列呈上升的趋势性,同时又具有较大的波动性,因而可用灰色—马尔柯夫预测法进行预测和分析。由表3-6可知,灰色—马尔柯夫预测法的精度比较高。农村电力需求因受社会、经济、技术、和自然条件的影响,其数据序列往往呈现一定的趋势性和较大的波动性,因而,采用灰色—马尔柯夫预测法预测农村电力需求是比较合适的。

基于灰色—马尔柯夫链的用电量预测模型

农村电力需求的增长受到经济发展、产业结构、居民收入水平、气候、国家政策(电价)等诸多因素的影响,其中一些因素是确定的,而另一些因素是不确定的,因此农村电力的年需求量变化很大。如表3-5所示的某县1996~2006年电力消费量表明,该数据系列呈上升的趋势性,同时又具有较大的波动性,因而可用灰色—马尔柯夫预测法进行预测和分析。

表3-5 某县历年电力总消费量 单位:万kW·h

1. 建立GM(1,1)模型

并利用GM(1,1)模型求出2006年的农村电力需求量预测值为:390695.63096×104kW·h。

2. 划分状态区间

作为基准线,再根据农村电力需求量的历史数据情况,并考虑到计算的方便性,划分成如下四个状态区间:

其中:为历年电力消费量的年平均值,=148458.7×104kW·h。

将观测数据、趋势曲线和划分的四个状态区间表示如图3-1所示。由图3-1可看出,上述状态划分形成了四个与趋势曲线平行的条形区域。

图3-1 历年农村电力需求量预测曲线

3. 计算状态转移概率

根据划分的状态,考查各原始数据可得:

M1=1;M2=3;M3=4;M4=1(www.xing528.com)

Mi为处于状态Ei的原始数据样本数(i=1~4)。由状态E1一步转移到状态E1,E2,E3,E4的原始数据样本数分别为 M11(1)=0,M12(1)=0,M13(1)=1,M14(1)=0。同样可计算Mij(1)(i=2,3,4;j=1,2,3,4)的值。则由(3-19)式可计算各状态间的一步转移概率Pij(1)(i,j=1,2,3,4)。并构成状态转移概率矩阵如下:

根据以上矩阵可预测农村电力需求量的未来转移状态。由于2005年的实际用电量落在第三区间,而P31=P32=P34,因此还要看第三区间的二次转移概率:

因此,2006年农村电力需求量的预测值最可能落在第二区间。

4. 计算预测值

由式(3-21),可以计算2006年农村电力需求量最可能的预测值(单位:×104kW·h)为:

5. 灰色—马尔柯夫法与灰色GM(1,1)模型预测精度的比较

利用表3-6的数据,采用灰色GM(1,1)模型建立预测模型进行预测分析比较,两种预测方法对农村电力需求量的预测结果如表3-6所示。由表3-6可知,灰色—马尔柯夫预测法的精度比较高。

表3-6 两种预测方法预测结果的比较分析 单位:万kW·h

(1)灰色—马尔柯夫预测法能充分利用时间序列数据给予的信息进行分析预测,与其他常用的时间序列预测方法比较,该方法具有计算简便,精度高的特点。

(2)该法的预测精度,与状态划分的关系较大,但状态划分尚无统一标准,需视历史数据列和研究的具体要求而定。一般历史数据较少时,宜将状态区域划分得大一些,状态数目少一些;而历史数据较多时,则可增加状态数目,将状态区域划分得小一些。这样更能客观地反映状态之间的转移规律。

(3)农村电力需求因受社会、经济、技术、和自然条件的影响,其数据序列往往呈现一定的趋势性和较大的波动性,因而,采用灰色—马尔柯夫预测法预测农村电力需求是比较合适的。

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