縣城電力需求ARIMA模型及預(yù)測(cè)

縣城電力需求ARIMA模型及預(yù)測(cè)07級(jí)工程造價(jià)2班江旺200712214063摘要：縣城年度電能消耗數(shù)據(jù)雖有隨機(jī)成分，但又非常明顯的內(nèi)在規(guī)律，類(lèi)似的如用水量，城鎮(zhèn)人均消費(fèi)等等。科學(xué)預(yù)測(cè)電力需求是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，用時(shí)間序列模型來(lái)進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)，較為簡(jiǎn)易且有足夠的精度。以1996-2005年度各月的全社會(huì)用電量作為時(shí)間序列，用求和自回歸移動(dòng)平均（ARIMA）乘積模型建模，并且做出1年期的電能消耗預(yù)測(cè).將預(yù)測(cè)結(jié)果和2006年1-12月份的實(shí)際用電量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果比較不錯(cuò)，說(shuō)明可以用ARIMA模型對(duì)縣城電力需求做中期預(yù)測(cè)。關(guān)鍵詞：時(shí)間序列；ARIMA模型；預(yù)測(cè)；SASAbstract:Therearesomerandomfactors,aswellasobviousintrinsicrules,inthecounties'year'sdataofelectricityconsume.Forecastingcounties'electricitydemandscientificallyisanimportantbasictasks,andneedanforecastingmethodwitheasiertouseandhavingsufficientprecision.Forthepurposeofpressingclosetopracticeandeasiertocheckout,anARIMAmodeloftimeseriesaccordingtothe1996-2005electricityconsumeinShizhuisproposed.Forecastofone-year'selectricitydemandismadeusingthismodel,andtheforecastingresultsarecontrastedwiththeactualelectricityconsumeduring1-12monthsof2006.TheResultsshowthatthemethodcanbeappliedtomediumterm'sforecastingofcounties'electricitydemand.Keywords:timeseries;ARIMAmodel;forecasting;SAS科學(xué)預(yù)測(cè)縣城電力負(fù)荷需求，是合理安排擴(kuò)大發(fā)電能力計(jì)劃的依據(jù)，也是有效實(shí)施電力需求側(cè)管理的重要手段。建立一個(gè)簡(jiǎn)單易行又有較高預(yù)測(cè)精度的模型是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作。1968年美國(guó)威斯康星大學(xué)的鮑克斯和詹金斯提出了一套比較完善的時(shí)間序列和建模理論，獲得了廣泛的應(yīng)用。時(shí)間序列預(yù)測(cè)法的自變量是負(fù)荷自身的歷史值，因變量是待預(yù)測(cè)的電力負(fù)荷。在本文中，嘗試用求和和自回歸移動(dòng)平均（ARIMA）乘積模型來(lái)建立石柱縣電力負(fù)荷需求預(yù)測(cè)模型。1.建模方法由于各種不穩(wěn)定因素的影響，一個(gè)地區(qū)的電能消耗表現(xiàn)出一個(gè)隨機(jī)過(guò)程的特征。電能消耗的歷史數(shù)據(jù)是時(shí)間序列，因此可以利用歷史數(shù)據(jù)用隨機(jī)型時(shí)間序列預(yù)測(cè)技術(shù)來(lái)預(yù)測(cè)電力需求。在最一般的情況下，時(shí)間序列既含有非季節(jié)性成分，又含有季節(jié)性成分，為了取得理想的預(yù)測(cè)結(jié)果，采用乘積模型ARIMA（p，d，q）X（P,D,Q），數(shù)字表達(dá)式為【1】：其中，為時(shí)間序列；為非季節(jié)性差分算子；d為差分階數(shù)；為季節(jié)性差分算子；s為季節(jié)周期；D為差分階次。為非季節(jié)性自回歸算子，p為自回歸階數(shù)，，，…，為自回歸參數(shù)，B為后移算子。為季節(jié)性自回歸算子，P為季節(jié)性自回歸階數(shù)，，，…，為季節(jié)性自回歸參數(shù)。為非季節(jié)性移動(dòng)平均算子，q為移動(dòng)平均階數(shù)，，，…，為移動(dòng)平均參數(shù)。為季節(jié)性移動(dòng)平均算子，Q為移動(dòng)平均階數(shù)，，，…，為移動(dòng)平均參數(shù)。2.數(shù)據(jù)必要的數(shù)據(jù)是進(jìn)行時(shí)間序列分析的首要環(huán)節(jié)。表1所示1996-2005年度石柱縣全社會(huì)按月統(tǒng)計(jì)的用電量是由石柱縣供電局提供的，該時(shí)間序列的曲線圖如圖1所示。圖1的曲線有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是用電量逐年上升；二是有明顯的周期性。一年的用電量中2月份最低，7，8月最高，12月又有一個(gè)小高潮。每年的波動(dòng)情況基本相似，但波動(dòng)幅度逐年增大。從圖1明顯可見(jiàn)，這個(gè)序列是一個(gè)非平穩(wěn)序列。圖1石柱縣1996-2004年度全社會(huì)用電量端3.擁預(yù)處禽理死AR橡IM慚A建容模方騰法是起以序悶列的墳平穩(wěn)海性為骨前提偷的，你因此革首先推要把辭非平第穩(wěn)序風(fēng)列轉(zhuǎn)菜換為俘平穩(wěn)亂序列食。針?lè)藢?duì)原更始時(shí)喚間序恭列具攝有季塔節(jié)性河變化透同時(shí)純有增微大的輕趨勢(shì)撐，先箏用對(duì)提數(shù)變首換消龜除增租幅越錫來(lái)越乞大的史現(xiàn)象求。消敗除增飼幅后塘的時(shí)憂間序勉列如猾圖2紋所示兆。圖2對(duì)原始序列取對(duì)數(shù)后的序列圖2對(duì)原始序列取對(duì)數(shù)后的序列幻藥秒對(duì)原塘始時(shí)擇間序殃列對(duì)眉數(shù)變悲換后艦的新雕序列伙，明刷顯存估在季早節(jié)性義和增檔長(zhǎng)趨艱勢(shì)，閑需要塌對(duì)這榜個(gè)新稻序列導(dǎo)再進(jìn)執(zhí)行滯京后1流次和單滯后深12教次釣—叼（季旁節(jié)周姨期s絕=1守2）勝的差童分運(yùn)脫算，遇使其伍轉(zhuǎn)換財(cái)為平唯穩(wěn)序涌列【巴2】福。轉(zhuǎn)娃換后途的序駝列如昆圖3盯所示蜘。勇圖3文驅(qū)差分盡運(yùn)算務(wù)后的雀序列屯4.鉛模型盈識(shí)別初進(jìn)行丘上述匙差分酬運(yùn)算析之后孕，就月可用盾軟件廉進(jìn)行爭(zhēng)運(yùn)算襯。A卵RI撲MA輸建模間分為勞三個(gè)泉階段孩：模幸型識(shí)葵別、潤(rùn)參數(shù)比估計(jì)叮、和深診斷庫(kù)檢驗(yàn)岔。首弄先，止并非仍所有棚平穩(wěn)茂序列塌都值搖得建骨模，紹只有廳那些娃序列雞值之倍間具找有親僑密的螞相關(guān)票關(guān)系背，歷腫史數(shù)控?fù)?jù)對(duì)睜未來(lái)童發(fā)展明有一絲定影辮響的滔序列粒，才贊值得項(xiàng)我們獵去挖孕掘歷每史數(shù)旨據(jù)中踩的有擇效信刷息，壁用來(lái)原預(yù)測(cè)旁序列黑未來(lái)黎的趨搜勢(shì)。戚本文資用S斬AS看軟件茫對(duì)差扒分后蛋的序用列進(jìn)繩行了孫自相大關(guān)分茶析，花其結(jié)染果是棟自相五關(guān)系質(zhì)數(shù)的蹄白噪悄聲監(jiān)牌測(cè)拒兵絕序有列為祥白噪滾聲的踐原假龍?jiān)O(shè)，這因此有該序都列應(yīng)樹(shù)該繼讀續(xù)建兔模進(jìn)邪行分饅析。嶺序列筒的自早相關(guān)制圖和照偏自放相關(guān)掌圖分桶別示想于圖植4和優(yōu)圖5薯。買(mǎi)圖4載舅序列寺自相醋關(guān)圖疲圖5泊貫序列倦偏自勢(shì)相關(guān)東圖值從圖藏上看栽出，贏偏自老相關(guān)眾系數(shù)丈顯示料非截案尾的果性質(zhì)襪，自槐相關(guān)炮系數(shù)幕圖中案延遲牧1階涌和1笛2階廈的自青相關(guān)椅系數(shù)爺明顯胞超過(guò)叨2倍拼標(biāo)準(zhǔn)膏差范扣圍（膀自相京關(guān)圖致中第蹲一行鬼對(duì)應(yīng)炮0階喪，第洲二行紡對(duì)應(yīng)怕1階帶，以恒下類(lèi)洞推。館虛線歐內(nèi)為彼2倍巴標(biāo)準(zhǔn)坐差范芳圍）南。根理?yè)?jù)建芬模原硬理，葡綜合感考慮貍前面串所進(jìn)鎮(zhèn)行的先差分譯運(yùn)算激，A垮RI宵MA堂模型盜現(xiàn)簡(jiǎn)蹦化為僅IM性A模遮型，白可選擦擇M惱A的腹階數(shù)喬位1幫﹑真12誕，即耕可采添用q勢(shì)=（鎖1）甘（1毀2）殊來(lái)進(jìn)脾行參袖數(shù)估脹計(jì)。過(guò)5.偶參數(shù)候估計(jì)惹參數(shù)循估計(jì)屠中，初兩個(gè)夢(mèng)系數(shù)鐮都明抬顯拒報(bào)絕為秧零的凱假設(shè)突，可虜以保敵留（汗見(jiàn)圖瓣6）傭。對(duì)勉模型迷的殘構(gòu)差為案白噪思聲的滑原假些設(shè)，格觀察喘白噪僑聲殘間差的可卡方拔統(tǒng)計(jì)籃量和四對(duì)應(yīng)循的概刻率值燙，明太顯大案于顯抱著水崇平，錢(qián)故不使能拒拳絕殘聽(tīng)差為杜白噪證聲，六說(shuō)明剩該模賽型是板成立聞的。異MA尾的兩弦個(gè)因哥子為央（1榮-0鑄.6炭77申89山B局）和購(gòu)（1蹄-0星.8屬41悟81頓B仿12除）。聞代入度IM查A模剩型的櫻估計(jì)舞形式梁，確膏定的效具體游模型袍為:QUOTE毯\預(yù)*燒ME今RG敞EF舒OR混MA宜T絕其中運(yùn)，F(xiàn)QUOTE晝\決*棋ME帝RG壘EF譯OR飼MA問(wèn)T鑒。槍圖6塔授估計(jì)晶結(jié)果草6.遣預(yù)拘測(cè)汗利用宅上述鹽模型磨，做堆以月引為單剃位的闊12劍期預(yù)描測(cè)，快并把清原時(shí)斥間序幟列和盤(pán)預(yù)測(cè)床序列乏以及從置信窗系數(shù)誰(shuí)為9幻5%羽的置目信上中限和激下限插同時(shí)底顯示譜在圖鴉7中川，如珠下：六客圖7乳治圖中正，帶英*號(hào)府的是病原時(shí)同間序局列，紅不帶匙*號(hào)蠢的折蛇線是擴(kuò)預(yù)測(cè)球結(jié)果已。從腰擬合厚情況寸看基生本令述人滿波意。疼表2侵是2稠00維6年略預(yù)測(cè)棉數(shù)據(jù)靠和1稱(chēng)～鋼12脊月份懼實(shí)際端數(shù)據(jù)年的對(duì)營(yíng)比（乎20秘06蝴年數(shù)壟據(jù)取胡自石赤柱供錄電公滅司內(nèi)碼部數(shù)兇據(jù)）在。由——刺——膏——老——質(zhì)——頁(yè)——春預(yù)測(cè)窩值華和實(shí)際渡值黨劫相對(duì)撿誤差紐15判6.瘦56慘1芽歷17尸2.舊23斜2復(fù)礦0.知09遣09凡85雄15青5.徑52賓3竹貢11止5.律76代2集線0.紡34同34筑64動(dòng)17枝8.雨80憤2六龜18含2.完94超5禁溉0.枕02沈26甲46籃17饅4.慘90奇0演閣18茶0.治15你7跑油0.決02數(shù)91軟80冠17天7.將07丙4慕催18粘2.辣66泛6泡發(fā)0.域03壞06賓14脆17迫7.文84獲1釘餐19抽0.授76貧8禍星0.烈06何77照64鉛19州6.乏00遮9得侍21孔1.錢(qián)88奉3溉尼0.適07刻49替20棗19究6.神58耀7霧歐21皂2.挽98雷8連間0.柜07返70川05傅18熔9.蛇21繼5稿隸20鑰2.器06妖2墻昌0.洗06妹35否82信18勾4.胖28筐3詞酷18啄8.紛19軋1如距0.宮02齡07催65姿18戀7.置20達(dá)2熱宇18縮9.循29近5王完0.邊01射10方59潔19牙7.折33妻4沈坡20星5.的99頸1饅洪0.唉04憑20謝26經(jīng)——冒——財(cái)——券——冠——豆——胖——表2肥7.隔討遺論縮從數(shù)態(tài)據(jù)對(duì)姿比來(lái)攪看，查總的派趨勢(shì)株是一報(bào)致的律，誤得差不琴大，覽均在保置信蝦區(qū)間懸內(nèi)。胖平均庫(kù)相對(duì)冒誤差哄為歷0.鍬07仿2擔(dān)，可午見(jiàn)預(yù)史測(cè)效挑果良搖好。前仔細(xì)摔觀察趕表2本數(shù)據(jù)家，2織月份須的數(shù)猾據(jù)偏未離一鞋般規(guī)登律較洋遠(yuǎn)。秋如果直忽略錦這個(gè)駕月的刊數(shù)據(jù)穩(wěn)，其丑余1懲1個(gè)鎮(zhèn)月平煮均相逃對(duì)誤舉差為克0.短04扇8嘉，即揭小于泥5豎％臭，警效果區(qū)很理榨想。禮實(shí)際腐數(shù)據(jù)棕要比黃預(yù)測(cè)逆數(shù)據(jù)擔(dān)稍大型一些界，說(shuō)己明增儲(chǔ)長(zhǎng)的睜勢(shì)頭棄比以營(yíng)往要渡強(qiáng)勁膏。預(yù)猜測(cè)結(jié)膽果表懸明，掛由于辭以年拾、月井為單待位的搖城市肯電能黎消耗脾規(guī)律位性較憲強(qiáng)，膝擾動(dòng)祥影響步不明欺顯，廳因此做用A岸RI敞MA駝模型琴的預(yù)體測(cè)方裙法效貢果比逆較好爪。由另于原伐時(shí)間航序列庸只有切10醉年的奏范圍憂，對(duì)李預(yù)測(cè)賠精度騾是個(gè)猴不利初的因恥素，圾隨著究時(shí)間壺的推辛移，菠原始竊時(shí)間槐序列暫的數(shù)政據(jù)更抽多之起后，膝預(yù)測(cè)捷精度熊可以爆進(jìn)一屑步提據(jù)高。蹈在模者型識(shí)翠別過(guò)掘程中打，曾斬嘗試煎過(guò)其篇他可口能的妻模型固，但挎其他載參數(shù)雙的t豐值太阻小，蹤這些役系數(shù)漸為零躲的假器設(shè)檢佩驗(yàn)并匯不顯呆著，逐所以慰仍然伐使用因上述村模型泄。哀參考綱文獻(xiàn)應(yīng)[1谷]劉否定祥邀，[照M]重.統(tǒng)執(zhí)計(jì)學(xué)側(cè)基礎(chǔ)威.北模京