基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建方法和装置与流程

本发明属于电力系统调度自动化，特别是涉及一种基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建方法和装置。

背景技术：

1、电力现货市场是新型电力系统中反映电能供需关系和系统运行状态的重要交易环节，市场电价通常受到负荷变化、新能源出力、机组运行状态以及市场申报行为等多类因素影响。随着风电、光伏等新能源装机规模提升，新能源出力的随机性和间歇性增强，电力现货市场电价在不同日期、不同时段之间呈现出更复杂的波动特征。电价预测样本构建通常需要从历史数据中选取与待预测场景接近的历史样本，以便为后续电价走势分析提供参考。

2、现有相似日搜索方法通常会将历史日和待预测日表示为多维特征向量，并根据负荷、新能源出力、电价等特征之间的距离判断样本接近程度。该类方法在电价变化相对平缓、历史样本分布较稳定的场景下，能够为电价预测样本构建提供一定参考。在实际应用中，相似日搜索结果的质量会受到输入特征维度、时段数量、历史样本覆盖范围以及电价波动程度等因素影响。

3、但是，在高比例新能源接入背景下，电价序列的波动形态更加复杂。新能源出力骤增骤减、系统净负荷变化以及市场供需状态切换等因素，均可能使部分时段电价出现快速变化。此时，不同历史日之间即使在部分运行特征上较为接近，其电价曲线形态也可能存在明显差异，进而影响相似日搜索结果与待预测场景之间的匹配程度。

4、此外，当参与比对的特征种类和时段数量增加时，多维特征空间中的距离度量容易受到样本分布、局部波动和特征尺度差异的影响，表现为距离区分度下降或匹配结果稳定性不足。在这类情况下，现有相似日搜索结果可能难以稳定反映待预测电价场景与历史电价场景之间的真实接近程度，导致用于电力现货电价预测样本构建的历史参考样本可靠性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建方法和装置，能够降低非平稳电价波动对相似日搜索结果的干扰，提高电力现货电价预测样本构建的稳定性和准确性。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面，提供了一种基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建方法，包括：

4、获取历史数据集中各历史日的电价序列以及待预测电价场景对应的电力运行数据；

5、对每一历史日的电价序列进行滑动窗口处理，根据窗口稳定性指标识别平稳特征窗口，并将同一历史日对应的平稳特征窗口整合为该历史日的电价平稳窗口集；

6、对所述历史数据集中各历史日对应的电价平稳窗口集进行时间轴对齐和发生频率统计，根据统计结果确定所述历史数据集对应的关键平稳特征窗口集合；

7、以所述待预测电价场景与所述历史数据集中的历史电价场景为比对对象，基于所述关键平稳特征窗口集合覆盖时段内的多类关键特征距离，并结合全时段特征距离，生成所述待预测电价场景与所述历史电价场景之间的相似度指标；

8、根据所述相似度指标从所述历史电价场景中筛选相似电价场景，输出用于电力现货电价预测样本构建的相似日集合。

9、进一步的，所述窗口稳定性指标根据滑动窗口内的最大电价、最小电价和平均电价确定，满足：

10、

11、其中，表示窗口稳定性指标，表示滑动窗口内的最大电价，表示滑动窗口内的最小电价，表示滑动窗口内的平均电价，表示稳定性判据的设定阈值；在所述窗口稳定性指标小于所述稳定性判据的设定阈值的情况下，将对应滑动窗口确定为满足平稳条件的候选平稳窗口。

12、进一步的，对每一历史日的电价序列进行滑动窗口处理，根据窗口稳定性指标识别平稳特征窗口，包括：

13、从满足平稳条件的候选平稳窗口中确定最长窗口作为平稳特征窗口，并使同一历史日内的不同平稳特征窗口之间时段互不重叠，记录各平稳特征窗口的开始时段和结束时段，所述平稳特征窗口表示为：

14、

15、其中，表示第个历史日的第个平稳特征窗口，表示第个平稳特征窗口的开始时段，表示第个平稳特征窗口的结束时段。

16、进一步的，将同一历史日对应的平稳特征窗口整合为该历史日的电价平稳窗口集，包括：

17、将同一历史日内识别得到的各平稳特征窗口进行集合化处理，得到该历史日的电价平稳窗口集，所述电价平稳窗口集表示为：

18、

19、其中，表示第个历史日的电价平稳窗口集，表示第个历史日内平稳特征窗口的数量。

20、进一步的，对所述历史数据集中各历史日对应的电价平稳窗口集进行时间轴对齐和发生频率统计，根据统计结果确定所述历史数据集对应的关键平稳特征窗口集合，包括：

21、计算各平稳特征窗口在所述历史数据集中的发生概率，并将发生概率大于关键特征窗口发生频率阈值的平稳特征窗口确定为关键平稳特征窗口，所述关键平稳特征窗口集合表示为：

22、

23、其中，表示关键平稳特征窗口集合，表示第个关键平稳特征窗口，表示第个关键平稳特征窗口的发生概率，表示关键特征窗口发生频率阈值。

24、进一步的，生成所述待预测电价场景与所述历史电价场景之间的相似度指标，包括：

25、对所述关键平稳特征窗口集合中各关键平稳特征窗口覆盖时段内的多类关键特征距离进行叠加，并叠加所述待预测电价场景与所述历史电价场景之间的全时段特征距离，得到所述相似度指标，所述相似度指标满足：

26、

27、其中，表示相似度指标，表示关键平稳特征窗口中的时段，表示单日的全时段，表示关键特征数量，表示待比对日期第个特征在第个时段的特征值，表示待预测日期第个特征在第个时段的特征值。

28、进一步的，根据所述相似度指标从所述历史电价场景中筛选相似电价场景，输出用于电力现货电价预测样本构建的相似日集合，包括：遍历所述历史数据集中的历史电价场景，分别计算所述待预测电价场景与各历史电价场景之间的相似度指标，按照相似度指标由小到大的顺序对各历史电价场景进行排序，并将满足相似度指标阈值要求的历史电价场景确定为相似电价场景，生成相似日集合，所述相似日集合表示为：

29、

30、其中，表示相似日集合，表示满足相似度指标阈值要求的最后一个相似日，表示满足相似度指标阈值要求的最后一个相似日的相似度指标，表示相似度指标阈值。

31、本发明第二方面，提供了一种基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建装置，包括：

32、数据获取模块，用于获取历史数据集中各历史日的电价序列以及待预测电价场景对应的电力运行数据；

33、平稳窗口识别模块，用于对每一历史日的电价序列进行滑动窗口处理，根据窗口稳定性指标识别平稳特征窗口，并将同一历史日对应的平稳特征窗口整合为该历史日的电价平稳窗口集；

34、关键窗口确定模块，用于对所述历史数据集中各历史日对应的电价平稳窗口集进行时间轴对齐和发生频率统计，根据统计结果确定所述历史数据集对应的关键平稳特征窗口集合；

35、相似度生成模块，用于以所述待预测电价场景与所述历史数据集中的历史电价场景为比对对象，基于所述关键平稳特征窗口集合覆盖时段内的多类关键特征距离，并结合全时段特征距离，生成所述待预测电价场景与所述历史电价场景之间的相似度指标；

36、集合输出模块，用于根据所述相似度指标从所述历史电价场景中筛选相似电价场景，输出用于电力现货电价预测样本构建的相似日集合。

37、本发明第三方面，提供了一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建方法。

38、本发明第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现基于电价平稳性的电力现货电价预测样本构建方法。

39、与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

40、1、通过获取历史数据集中各历史日的电价序列以及待预测电价场景对应的电力运行数据，识别各历史日的平稳特征窗口并形成电价平稳窗口集，再基于历史数据集对应的关键平稳特征窗口集合生成相似度指标并输出相似日集合，能够降低局部非平稳电价波动对相似日搜索结果的干扰，提高电力现货电价预测样本构建的稳定性和准确性。

41、2、通过根据滑动窗口内最大电价、最小电价和平均电价确定窗口稳定性指标，并将满足平稳条件的候选平稳窗口进一步确定为最长且互不重叠的平稳特征窗口，能够更准确地表征历史日中电价波动相对平缓的时间区间，减少重复窗口和短碎窗口对后续关键平稳特征窗口统计的影响。

42、3、通过对各历史日的电价平稳窗口集进行时间轴对齐和发生频率统计，筛选关键平稳特征窗口集合，并在关键平稳特征窗口覆盖时段内叠加多类关键特征距离和全时段特征距离生成相似度指标，能够使相似度计算兼顾平稳时段特征匹配和全时段整体差异，提高相似日集合与待预测电价场景的匹配可靠性。