許光斌

（華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，杭州 310052）

1 引言

電力系統(tǒng)由電力網(wǎng)、電力用戶共同組成，電力的生產(chǎn)與使用難以大量的存儲(chǔ)，這就要求系統(tǒng)發(fā)電應(yīng)隨時(shí)緊跟系統(tǒng)負(fù)荷的變化動(dòng)態(tài)平衡，以滿足用戶的需求。因此，電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展起來(lái)，尤其是電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)作為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，需解決好當(dāng)前負(fù)荷及未來(lái)負(fù)荷的預(yù)測(cè)問(wèn)題。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)法，解決了數(shù)學(xué)模型法的不足，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的確定隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)，目前沒(méi)有一個(gè)明確的確定方法。

2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型及隱含層網(wǎng)元分析

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般分為四層：輸入層、隱含層、承接層和輸出層。如圖1所示[1]。隱含層的傳遞函數(shù)為Sigmoid函數(shù)，輸出層和關(guān)聯(lián)層都為線性函數(shù)。其中隱含層的輸出通過(guò)承接層的延遲與存儲(chǔ)，自聯(lián)到隱含層的輸入。如果給出系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)，利用軟件matlab就可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真及預(yù)測(cè)。

如圖1所示，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的非線性狀態(tài)空間表達(dá)式為[1][2]：

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用BP算法進(jìn)行權(quán)值修正，學(xué)習(xí)指標(biāo)函數(shù)采用誤差矢量積函數(shù)，如下式所示[2]：

圖1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中隱含層數(shù)學(xué)模型如圖2所示[4]，

圖2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)話務(wù)預(yù)測(cè)模型基本結(jié)構(gòu)圖

圖2結(jié)構(gòu)中隱含層輸出為[2]：

輸出層輸出為：

要得到精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)需對(duì)隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)進(jìn)行分析，以使得預(yù)測(cè)最接近實(shí)際電網(wǎng)負(fù)荷。取n為最小誤差時(shí)的隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)，如下式所示：

3 仿真及結(jié)果

選取9天的3個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)作為仿真數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 各時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷情況

通過(guò)對(duì)表1數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練驗(yàn)證，如圖3所示，訓(xùn)練次數(shù)為2000次，得到訓(xùn)練有效權(quán)重，其中誤差最小的為隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)為n=65時(shí)誤差最小，誤差值為0.00053229，如圖4所示，所以采用隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)為65個(gè)進(jìn)行訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并得到各權(quán)重值來(lái)做后續(xù)預(yù)測(cè)。

圖3 訓(xùn)練數(shù)據(jù)

圖4 隱含層不同網(wǎng)元個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)訓(xùn)練誤差

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的分析，并將電網(wǎng)負(fù)荷的9天三個(gè)時(shí)段數(shù)據(jù)進(jìn)行matlab仿真，驗(yàn)證了得到誤差最小的最佳學(xué)習(xí)訓(xùn)練的隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)，通過(guò)該隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)的，得到最佳的負(fù)荷預(yù)測(cè)。由于隱含層網(wǎng)元個(gè)數(shù)的取定應(yīng)結(jié)合計(jì)算量綜合考慮，后續(xù)需進(jìn)一步對(duì)完善計(jì)算復(fù)雜度和誤差兩個(gè)方面進(jìn)行更加深入的分析。