電力市場改革初期，月度競價由于可供研究的數(shù)據(jù)少、環(huán)境變化大、市場參與者行為不確定等特點(diǎn)難以分析預(yù)測。
本文將監(jiān)督式機(jī)械學(xué)習(xí)算法與當(dāng)前電力市場規(guī)則和競價者行為特征相結(jié)合，提出了一種具有自適應(yīng)能力的競價預(yù)測方法，引入遺忘機(jī)制和慣性機(jī)制來模擬真實(shí)市場參與者競價行為，設(shè)計了自我驗(yàn)證機(jī)制修正不合理的預(yù)測結(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價的實(shí)驗(yàn)市場數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了所提方法的有效性。
隨著我國生產(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)，我國自2015年開始正式起動新一輪電力市場改革（電改“9號文”）[1-3]。本輪改革中，國家陸續(xù)出臺了一系列指導(dǎo)規(guī)章和準(zhǔn)則，建立了大范圍的電力綜合改革試點(diǎn)和售電市場試點(diǎn)。根據(jù)世界其他開展電力市場改革區(qū)域的經(jīng)驗(yàn)[4-6]，電力市場從時間上主要劃分為中長期市場和現(xiàn)貨市場。
目前，中國電力市場發(fā)展尚處于初始階段，市場的參與者都期待采用優(yōu)化的競價策略來最大化利潤，并避免因錯誤競價策略而導(dǎo)致?lián)p失。然而，當(dāng)前月度競價存在以下特點(diǎn)：①市場規(guī)則存在變數(shù)；②準(zhǔn)入供需比不斷調(diào)整；③用戶不理性報價。這些特點(diǎn)使用戶難以預(yù)測和把握市場走向，進(jìn)而無法找到最優(yōu)的競價策略。
因此，如何幫助售電公司和發(fā)電集團(tuán)找到優(yōu)化的競價策略成為熱門話題[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)營混合型市場和雙邊交易市場下的購電策略。
文獻(xiàn)[8]從售電公司購售兩側(cè)來研究售電公司參與市場的最優(yōu)化策略，通過條件風(fēng)險價值（CVAR）方法對風(fēng)險進(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)購電和售電價格。
基于時間序列模型理論，文獻(xiàn)[9]主要是建立自回歸積分滑動平均模型（ARIMA）對電價序列進(jìn)行表示，并利用最小均方誤差為準(zhǔn)則對其預(yù)測。
為了減少原始數(shù)據(jù)中可能存在不良數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié)果造成不利影響，文獻(xiàn)[10]在對序列進(jìn)行ARIMA預(yù)測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間連續(xù)的電價預(yù)測值。
本文將機(jī)器學(xué)習(xí)方法與廣東電力市場規(guī)則、用戶行為特征相結(jié)合以及市場初期月度競價表現(xiàn)出的特點(diǎn)，即數(shù)據(jù)少、用戶行為差異大、競價存在學(xué)習(xí)過程，提出了一套基于時間序列的自適應(yīng)競價預(yù)測監(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行為和用戶競價延后性的實(shí)際問題，僅需要根據(jù)少量市場的數(shù)據(jù)，就可以學(xué)習(xí)用戶行為并適應(yīng)市場變化，通過自我修正機(jī)制，給出有價值的競價決策建議。今后隨著市場逐漸成熟，可將該算法推廣應(yīng)用于其他省份的月度電力市場競價以及現(xiàn)貨市場中。
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)競價預(yù)測模型。該策略下，采用改進(jìn)的時間序列加監(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。
針對數(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)。同時進(jìn)行輔助反饋?zhàn)兞扛拢贡O(jiān)督預(yù)測模型價格向優(yōu)于前時間節(jié)點(diǎn)方向移動從而進(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中。這對售電公司及大用戶在今后電力現(xiàn)貨市場中的競價具有一定的借鑒意義。
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