中国电力 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (9): 183-193.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202502005
吴问足1(
), 王旭辉2(
), 卢苑3(
), 陈婉1, 田石金4, 陈娴5
收稿日期:2025-02-07
发布日期:2025-09-26
出版日期:2025-09-28
作者简介:基金资助:
WU Wenzu1(
), WANG Xuhui2(
), LU Yuan3(
), CHEN Wan1, TIAN Shijin4, CHEN Xian5
Received:2025-02-07
Online:2025-09-26
Published:2025-09-28
Supported by:摘要:
针对高比例新能源接入下电力现货市场出清电价的复杂波动特性,提出一种基于分形理论的出清电价预测方法。从单重分形与多重分形2个维度分析出清电价的波动特征,并构建相应的预测模型。单重分形预测方法通过计算hurst指数和盒维数,量化出清电价的长期记忆性和自相似性;多重分形预测方法通过相似模式匹配,精准应对新能源出力突变引发的局部波动异常。通过对5个地区的出清电价数据进行验证,结果表明,所提方法相比传统的“ARIMA+神经网络”方法,最大误差从43.95%降至8.41%,预测精度显著提升。进一步的适用性场景分析表明,当出清电价的hurst指数较大时,考虑单重分形特征的预测方法适用性较高;而当多重分形特征显著时,考虑多重分形特征的预测方法适用性较高。
吴问足, 王旭辉, 卢苑, 陈婉, 田石金, 陈娴. 基于分形理论的电力现货市场出清电价预测方法[J]. 中国电力, 2025, 58(9): 183-193.
WU Wenzu, WANG Xuhui, LU Yuan, CHEN Wan, TIAN Shijin, CHEN Xian. A Forecast Method for Electricity Spot Market Clearing Prices Based on Fractal Theory[J]. Electric Power, 2025, 58(9): 183-193.
| 地区 | ||||||||||||
| A | 58 | |||||||||||
| B | 12 | |||||||||||
| C | 32 | |||||||||||
| D | 29 | |||||||||||
| E | 63 |
表 1 各地区分形波动分析参数表
Table 1 Fractal wave analysis parameters for various regions
| 地区 | ||||||||||||
| A | 58 | |||||||||||
| B | 12 | |||||||||||
| C | 32 | |||||||||||
| D | 29 | |||||||||||
| E | 63 |
| 预测方法 | 误差类型 | A | B | C | D | E | ||||||
| 单重分形法 | 最大误差/% | 8.41 | 7.48 | 13.94 | 6.04 | 4.84 | ||||||
| 最小误差/% | 0.03 | 0.21 | 0.00 | 1.07 | 0.09 | |||||||
| 平均误差/% | 4.13 | 3.69 | 5.16 | 3.14 | 2.39 | |||||||
| 多重分形法 | 最大误差/% | 4.97 | 10.09 | 8.46 | 9.70 | 6.86 | ||||||
| 最小误差/% | 0.11 | 0.88 | 0.66 | 0.34 | 0.34 | |||||||
| 平均误差/% | 2.54 | 5.13 | 3.77 | 4.31 | 3.49 | |||||||
| “ARIMA+ 神经网络”法 | 最大误差/% | 43.95 | 23.72 | 30.26 | 59.84 | 77.91 | ||||||
| 最小误差/% | 0.54 | 0.11 | 0.19 | 0.52 | 1.10 | |||||||
| 平均误差/% | 16.88 | 6.23 | 9.80 | 12.65 | 24.46 |
表 2 各方法预测误差对比表
Table 2 Comparison of prediction errors by various methods
| 预测方法 | 误差类型 | A | B | C | D | E | ||||||
| 单重分形法 | 最大误差/% | 8.41 | 7.48 | 13.94 | 6.04 | 4.84 | ||||||
| 最小误差/% | 0.03 | 0.21 | 0.00 | 1.07 | 0.09 | |||||||
| 平均误差/% | 4.13 | 3.69 | 5.16 | 3.14 | 2.39 | |||||||
| 多重分形法 | 最大误差/% | 4.97 | 10.09 | 8.46 | 9.70 | 6.86 | ||||||
| 最小误差/% | 0.11 | 0.88 | 0.66 | 0.34 | 0.34 | |||||||
| 平均误差/% | 2.54 | 5.13 | 3.77 | 4.31 | 3.49 | |||||||
| “ARIMA+ 神经网络”法 | 最大误差/% | 43.95 | 23.72 | 30.26 | 59.84 | 77.91 | ||||||
| 最小误差/% | 0.54 | 0.11 | 0.19 | 0.52 | 1.10 | |||||||
| 平均误差/% | 16.88 | 6.23 | 9.80 | 12.65 | 24.46 |
| 地区 | 平均误差/% | h | ||
| E | 2.39 | |||
| D | 3.14 | |||
| B | 3.69 | |||
| A | 4.13 | |||
| C | 5.16 |
表 3 考虑单重分形的各地区预测误差与hurst指数对照表
Table 3 Comparison of regional prediction errors and Hurst indices for monofractal models
| 地区 | 平均误差/% | h | ||
| E | 2.39 | |||
| D | 3.14 | |||
| B | 3.69 | |||
| A | 4.13 | |||
| C | 5.16 |
| 地区 | 平均误差/% | |||
| A | 2.54 | |||
| E | 3.49 | |||
| C | 3.77 | |||
| D | 4.31 | |||
| B | 5.13 |
表 4 考虑多重分形的各地区预测误差与$\Delta {f}\left({\alpha }\right) $对照表
Table 4 Comparison of multifractal-based prediction errors and $ \Delta {f}\left({\alpha }\right) $ by various regions
| 地区 | 平均误差/% | |||
| A | 2.54 | |||
| E | 3.49 | |||
| C | 3.77 | |||
| D | 4.31 | |||
| B | 5.13 |
| 地区 | 单重分形法 平均误差/% | 多重分形法 平均误差/% | h | |||||
| A | 4.13 | 2.54 | ||||||
| B | 3.69 | 5.13 | ||||||
| C | 5.16 | 3.77 | ||||||
| D | 3.14 | 4.31 | ||||||
| E | 2.39 | 3.19 |
表 5 两种预测方法的平均误差与分形参数对照表
Table 5 Comparison of average errors and fractal parameters by two prediction methods
| 地区 | 单重分形法 平均误差/% | 多重分形法 平均误差/% | h | |||||
| A | 4.13 | 2.54 | ||||||
| B | 3.69 | 5.13 | ||||||
| C | 5.16 | 3.77 | ||||||
| D | 3.14 | 4.31 | ||||||
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