基于組合預(yù)測模型的能源消費(fèi)總量預(yù)測分析

李默松

摘 要：能源是為社會發(fā)展提供力量的關(guān)鍵物質(zhì)，能源的消耗對于人類和自然界都產(chǎn)生著相應(yīng)的影響，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所需關(guān)注的重要內(nèi)容。借助創(chuàng)建能源消費(fèi)量模型，對我國在能源消費(fèi)總量上進(jìn)行精準(zhǔn)的測定，有助于在以后的能源消費(fèi)上進(jìn)行合理的調(diào)整和規(guī)劃，有助于為我國提供健康、穩(wěn)定的發(fā)展環(huán)境。本文就通過組合預(yù)測模型，以電力能源為分析對象，對其消費(fèi)總量進(jìn)行預(yù)測，以期為推進(jìn)我國可持續(xù)發(fā)展的工作的落實(shí)貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：組合預(yù)測模型;能源消費(fèi);總量預(yù)測分析

1 研究背景

電力資源為我國的資源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，我國當(dāng)下者工業(yè)化水平逐漸深入的背景中，對電力資源的需求量愈加增長。在堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展理念的當(dāng)下，環(huán)保型電力資源被逐漸興起，例如風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電等均被研發(fā)出來，而且在電力供應(yīng)中所占據(jù)的比例愈加增長。所以，在社會和國家發(fā)展勢頭正勁的當(dāng)下，展開對電力資源的未來消費(fèi)的總量、構(gòu)造以及方向的預(yù)測的工作十分有必要，這樣能夠?yàn)檎谫Y源分配利用以及環(huán)境水平的預(yù)測和政策的制定上起到十分關(guān)鍵的促進(jìn)效果。還有就是，因?yàn)樾枨蠖仁巧a(chǎn)的主要決定因素，若是在電力資源的供應(yīng)中出現(xiàn)供不應(yīng)求或者生產(chǎn)過剩的現(xiàn)象對于資源來說會造成一定的浪費(fèi)，對于社會來說會阻礙到發(fā)展。由此可見，科學(xué)合理地進(jìn)行電力資源的消費(fèi)預(yù)測，無論是對電力資源市場的均衡性的維持還是對電力資源企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都展現(xiàn)出十分重要的意義。

預(yù)測理論為一類借助將已有信息實(shí)現(xiàn)分析處理，展現(xiàn)其所隱藏的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對將來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行預(yù)測的形式。當(dāng)下，我國在此領(lǐng)域所展開的研究項(xiàng)目已經(jīng)存在一定的數(shù)量，其中有借助邏輯斯蒂回歸方程實(shí)現(xiàn)預(yù)測，還有借助灰色預(yù)測得到結(jié)果后又借助馬爾可夫修正，以及多種預(yù)測方式進(jìn)行組合的形式。鑒于對當(dāng)下的電力資源的消費(fèi)量的發(fā)展趨向的了解，以及對相關(guān)資料的查詢得到，若是僅僅依賴于灰色預(yù)測的方式進(jìn)行電力資源的預(yù)測不夠全面。由此此次研究就將邏輯斯蒂預(yù)測進(jìn)行結(jié)合，得到一類能夠?qū)⑽磥黼娏Y源發(fā)展充分展現(xiàn)的符合現(xiàn)實(shí)狀況的預(yù)測的模型。

2 模型介紹

2.1 灰色預(yù)測模型

灰色系統(tǒng)中的信息特點(diǎn)為部分已知部分未知，并且所有的因素間的關(guān)系處于不確定的狀態(tài)?；疑A(yù)測為一類對灰色系統(tǒng)實(shí)施預(yù)測的形式。其對系統(tǒng)中的相關(guān)因素的發(fā)展方向的區(qū)別度進(jìn)行鑒定，也就是對其實(shí)施關(guān)聯(lián)分析操作，同時(shí)將原始值進(jìn)一步加以生成處理，進(jìn)而充分展現(xiàn)出系統(tǒng)變動的特點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)序列的形式將其展現(xiàn)出來，之后再進(jìn)行相關(guān)的微分方程創(chuàng)建，達(dá)到對相關(guān)事務(wù)的未知的發(fā)展方向的預(yù)測的效果。由于傳統(tǒng)的預(yù)測方法存在些許不足，所以對其進(jìn)行改進(jìn)，得到滑動無偏GM（1，1）預(yù)測模型：

設(shè)原始序列：

對原始序列實(shí)施一次加權(quán)滑動操作：

這里：

把數(shù)列以傳統(tǒng)的GM（1，1）流程得到參數(shù)a，b，參照相關(guān)資料求得參數(shù)u，A：

原始數(shù)據(jù)的預(yù)測模型：

2.2 邏輯斯蒂預(yù)測

邏輯斯蒂曲線還叫做邏輯斯蒂預(yù)測函數(shù)，為一類被普遍使用的S形函數(shù)，其最早被用來進(jìn)行展現(xiàn)人口增長狀況。此類曲線最被應(yīng)用在描述一些限定狀況中的種群增長模型。其特點(diǎn)為初期曲線呈指數(shù)增長，之后逐漸飽和，增長放緩，最終完全飽和便不再增長。

邏輯斯蒂方程如下：

這里的M具體是指種群數(shù)量，A具體是指環(huán)境容量，r具體是指增長率，t具體是指時(shí)間變量，B是指常數(shù)。

邏輯斯蒂預(yù)測的主要優(yōu)勢為其杜宇波動幅度較低的數(shù)據(jù)組能夠精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)擬合。

2.3 馬爾可夫模型修正

由于灰色預(yù)測模型應(yīng)用在長期預(yù)測方面具有缺陷，但是所以借助馬爾科夫模型進(jìn)行補(bǔ)充，通過此模型來實(shí)現(xiàn)將組合模型的預(yù)測結(jié)果加以修正，能夠使得結(jié)果在精準(zhǔn)度上被有效提升。主要內(nèi)容如下：

在組合模型的預(yù)測與真實(shí)數(shù)據(jù)的殘差曲線Y（k）的上下側(cè)做n，m條和Y（k）向平行的曲線，所以，m+n+1條平行曲線構(gòu)成m+n個(gè)狀態(tài)區(qū)間Q1，Q2，…，Qm+n。

創(chuàng)建1步轉(zhuǎn)移概率的矩陣：

這里，pij指的是數(shù)據(jù)自狀態(tài)Qi進(jìn)行1步轉(zhuǎn)移后達(dá)到Qj的概率，nij指的是自狀態(tài)Qi進(jìn)行1步轉(zhuǎn)移后達(dá)到Qj的數(shù)目，Ni指的是在狀態(tài)Qi下的所有點(diǎn)的數(shù)量。所以得到1步轉(zhuǎn)移概率的矩陣如下：

預(yù)測數(shù)值求解：ω（t）=e（t）+0.5（θ1+θ2）。這里，ω（t）具體是指進(jìn)行修正的預(yù)測數(shù)據(jù)，具體是指滑動無偏GM（1，1）模型得到的預(yù)測數(shù)據(jù)，θ1與θ2具體是指殘差所處的狀態(tài)區(qū)間的上下值。

3 組合預(yù)測

借助將灰色預(yù)測與邏輯斯蒂預(yù)測的模型進(jìn)行組合的方式來實(shí)現(xiàn)在對具有不確定性的因素?cái)?shù)據(jù)組進(jìn)行處理的情況下還可以使其精準(zhǔn)度符合標(biāo)準(zhǔn)的效果。

3.1 創(chuàng)建組合模型

設(shè)定將時(shí)間當(dāng)成指標(biāo)的電力消費(fèi)量序列{A（t）}，t=1，2，…n，借助滑動無偏GM（1，1）預(yù)測的序列為{A1（t）}，邏輯斯蒂方程預(yù)測的序列為{A2（t）}，得到組合預(yù)測模型：e（t）=ω1A1（t）+ω2A2（t）;t=1，2，…n。這里A1（t）指的為滑動無偏GM（1，1）的預(yù)測數(shù)據(jù)，A2（t）指的是邏輯斯蒂方程的預(yù)測數(shù)據(jù)，ω1，ω2使每個(gè)預(yù)測數(shù)據(jù)所占權(quán)重。

3.2 權(quán)重?cái)?shù)據(jù)計(jì)算

將組合預(yù)測模型中殘差平方和S最小當(dāng)做目標(biāo)函數(shù)，就得到以下非線性規(guī)劃模型：

這里A（t）指的是真實(shí)值，A1（t）指的是第一種預(yù)測方式中的預(yù)測數(shù)據(jù)，A2（t）指的是第二種預(yù)測方式里的預(yù)測數(shù)據(jù)，ω1，ω2使每個(gè)預(yù)測數(shù)據(jù)所占權(quán)重。

3.3 預(yù)測結(jié)果

在對近五年我國在電力資源的消費(fèi)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后，借助以上三種預(yù)測模型進(jìn)行預(yù)測，得到以下相應(yīng)的未來三年的預(yù)測結(jié)果，詳見表1。

4 結(jié)束語

綜上所述，我國在高速發(fā)展的同時(shí)，對于電力資源的需求量在不斷地增加，能夠看出，電力能源對于維持我國穩(wěn)定發(fā)展起到十分重要的影響。社會在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)還對資源不斷地需求，且與日俱增，能源消耗量逐步地提升，我國在以后的能源供應(yīng)上是不是能夠?yàn)樯鐣目沙掷m(xù)的發(fā)展提供動力，是當(dāng)下社會各界所重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。所以要想使得社會和國家維持健康、穩(wěn)定的發(fā)展步伐，就一定要將能源消耗和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步兩者間的聯(lián)系解決好，提升在能源節(jié)省上的技術(shù)的研發(fā)與管控，學(xué)習(xí)其他國家在此方面的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到真正的可持續(xù)發(fā)展。還要不斷地進(jìn)行新能源的發(fā)掘，將技術(shù)創(chuàng)新的進(jìn)行提速，對能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良。

參考文獻(xiàn)：

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