電力市場(chǎng)改革初期，月度競(jìng)價(jià)由于可供研究的數(shù)據(jù)少、環(huán)境變化大、市場(chǎng)參與者行為不確定等特點(diǎn)難以分析預(yù)測(cè)。
本文將監(jiān)督式機(jī)械學(xué)習(xí)算法與當(dāng)前電力市場(chǎng)規(guī)則和競(jìng)價(jià)者行為特征相結(jié)合，提出了一種具有自適應(yīng)能力的競(jìng)價(jià)預(yù)測(cè)方法，引入遺忘機(jī)制和慣性機(jī)制來模擬真實(shí)市場(chǎng)參與者競(jìng)價(jià)行為，設(shè)計(jì)了自我驗(yàn)證機(jī)制修正不合理的預(yù)測(cè)結(jié)果，改進(jìn)了正則化參數(shù)，有效避免了過擬合的發(fā)生。本文實(shí)驗(yàn)算例采用廣東月度競(jìng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)市場(chǎng)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所提方法的有效性。
隨著我國(guó)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，電力需求增速減緩。為了進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，我國(guó)自2015年開始正式起動(dòng)新一輪電力市場(chǎng)改革（電改“9號(hào)文”）[1-3]。本輪改革中，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了一系列指導(dǎo)規(guī)章和準(zhǔn)則，建立了大范圍的電力綜合改革試點(diǎn)和售電市場(chǎng)試點(diǎn)。根據(jù)世界其他開展電力市場(chǎng)改革區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)[4-6]，電力市場(chǎng)從時(shí)間上主要?jiǎng)澐譃橹虚L(zhǎng)期市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)。
目前，中國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展尚處于初始階段，市場(chǎng)的參與者都期待采用優(yōu)化的競(jìng)價(jià)策略來最大化利潤(rùn)，并避免因錯(cuò)誤競(jìng)價(jià)策略而導(dǎo)致?lián)p失。然而，當(dāng)前月度競(jìng)價(jià)存在以下特點(diǎn)：①市場(chǎng)規(guī)則存在變數(shù)；②準(zhǔn)入供需比不斷調(diào)整；③用戶不理性報(bào)價(jià)。這些特點(diǎn)使用戶難以預(yù)測(cè)和把握市場(chǎng)走向，進(jìn)而無法找到最優(yōu)的競(jìng)價(jià)策略。
因此，如何幫助售電公司和發(fā)電集團(tuán)找到優(yōu)化的競(jìng)價(jià)策略成為熱門話題[7-10]。文獻(xiàn)[7]通過用隨機(jī)規(guī)劃方法來考慮電價(jià)的不確定性，研究了有自發(fā)電設(shè)備的電力大用戶在聯(lián)營(yíng)混合型市場(chǎng)和雙邊交易市場(chǎng)下的購(gòu)電策略。
文獻(xiàn)[8]從售電公司購(gòu)售兩側(cè)來研究售電公司參與市場(chǎng)的最優(yōu)化策略，通過條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（CVAR）方法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行處理，并使用混合整數(shù)隨機(jī)規(guī)劃方法求解出最優(yōu)購(gòu)電和售電價(jià)格。
基于時(shí)間序列模型理論，文獻(xiàn)[9]主要是建立自回歸積分滑動(dòng)平均模型（ARIMA）對(duì)電價(jià)序列進(jìn)行表示，并利用最小均方誤差為準(zhǔn)則對(duì)其預(yù)測(cè)。
為了減少原始數(shù)據(jù)中可能存在不良數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果造成不利影響，文獻(xiàn)[10]在對(duì)序列進(jìn)行ARIMA預(yù)測(cè)之前先通過小波變換過濾掉不良數(shù)據(jù)，再通過逆小波變換得到時(shí)間連續(xù)的電價(jià)預(yù)測(cè)值。
本文將機(jī)器學(xué)習(xí)方法與廣東電力市場(chǎng)規(guī)則、用戶行為特征相結(jié)合以及市場(chǎng)初期月度競(jìng)價(jià)表現(xiàn)出的特點(diǎn)，即數(shù)據(jù)少、用戶行為差異大、競(jìng)價(jià)存在學(xué)習(xí)過程，提出了一套基于時(shí)間序列的自適應(yīng)競(jìng)價(jià)預(yù)測(cè)監(jiān)督式學(xué)習(xí)算法策略。
本策略全面考慮了用戶不成熟的市場(chǎng)行為和用戶競(jìng)價(jià)延后性的實(shí)際問題，僅需要根據(jù)少量市場(chǎng)的數(shù)據(jù)，就可以學(xué)習(xí)用戶行為并適應(yīng)市場(chǎng)變化，通過自我修正機(jī)制，給出有價(jià)值的競(jìng)價(jià)決策建議。今后隨著市場(chǎng)逐漸成熟，可將該算法推廣應(yīng)用于其他省份的月度電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)以及現(xiàn)貨市場(chǎng)中。
圖2 反饋修正流程圖
結(jié)論
本文提出一套基于監(jiān)督式學(xué)習(xí)的自適應(yīng)競(jìng)價(jià)預(yù)測(cè)模型。該策略下，采用改進(jìn)的時(shí)間序列加監(jiān)督式學(xué)習(xí)算法。為了模擬逐漸成熟的市場(chǎng)行為，引入了遺忘機(jī)制，通過加入遺忘機(jī)制，削減歷史擬合誤差的權(quán)重來起到“遺忘”的作用。
針對(duì)用戶的延后反應(yīng)，本文將獨(dú)立生成一組現(xiàn)有參數(shù)非線性組合產(chǎn)生的新參數(shù)最為額外的輸入，在保持優(yōu)化模型線性特征的情況下，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)。
針對(duì)數(shù)據(jù)量少而出現(xiàn)的過擬合問題，除了提出具有多重共線性特征的輸入來避免過擬合外，還加入了正則化參數(shù)。同時(shí)進(jìn)行輔助反饋?zhàn)兞扛?，使監(jiān)督預(yù)測(cè)模型價(jià)格向優(yōu)于前時(shí)間節(jié)點(diǎn)方向移動(dòng)從而進(jìn)行反饋修正。
經(jīng)算例驗(yàn)證可知，可將該策略有效應(yīng)用于廣東電力交易市場(chǎng)中。這對(duì)售電公司及大用戶在今后電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的競(jìng)價(jià)具有一定的借鑒意義。
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