Interval Prediction of Aggregated Power for Electric Water Heaters Considering Ramp Characteristic and Prediction Interval Optimization

Yang YU; Li QUAN; Yulong JIA; Zengqiang MI; Hui FAN

doi:10.7500/AEPS20191022006

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Interval Prediction of Aggregated Power for Electric Water Heaters Considering Ramp Characteristic and Prediction Interval Optimization

Special Topic on Forecasting Technology and Its Application in Power Systems with Renewable Energy Sources | 更新时间：2025-06-16

- Interval Prediction of Aggregated Power for Electric Water Heaters Considering Ramp Characteristic and Prediction Interval Optimization
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 1, Pages: 88-96(2021)
- 作者机构：
  
  1.河北省分布式储能与微网重点实验室（华北电力大学），河北省保定市 071003
  2.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），河北省保定市 071003
  3.国网河北省电力有限公司，河北省石家庄市 050000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China;State Grid Corporation of China
- DOI：10.7500/AEPS20191022006
  CLC：
- Received：22 October 2019，
  
  Revised：2020-02-11，
  
  Published Online：15 June 2020，
  
  Published：10 January 2021
- 稿件说明：
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余洋,权丽,贾雨龙等.考虑爬坡特性与预测区间优化的电热水器集群功率区间预测[J].电力系统自动化,2021,45(1):88-96.

YU Yang,QUAN Li,JIA Yulong,et al.Interval Prediction of Aggregated Power for Electric Water Heaters Considering Ramp Characteristic and Prediction Interval Optimization[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(1):88-96.
余洋,权丽,贾雨龙等.考虑爬坡特性与预测区间优化的电热水器集群功率区间预测[J].电力系统自动化,2021,45(1):88-96. DOI： 10.7500/AEPS20191022006.

YU Yang,QUAN Li,JIA Yulong,et al.Interval Prediction of Aggregated Power for Electric Water Heaters Considering Ramp Characteristic and Prediction Interval Optimization[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(1):88-96. DOI： 10.7500/AEPS20191022006.

摘要

根据电热水器(EWH)集群功率的波形特征，提出了一种考虑爬坡特性和区间优化的EWH集群功率短期区间预测方法。首先，针对EWH负荷功率的不确定性，提出了一种考虑样本分布多源异构特性的结合集合经验模态分解(EEMD)、主成分分析(PCA)和多核相关向量机(MKRVM)的高精度组合点预测模型。然后，为获得期望预测覆盖率下宽度更窄的预测区间，综合区间预测覆盖率、区间平均宽度和累积宽度偏差等区间评价指标，设计了一种核密度估计(KDE)与粒子群优化相结合的改进预测区间优化方法，改善了MKRVM-KDE区间结构性能，避免了参数选择的随意性。最后，采用EWH聚合功率数据对算法有效性进行了验证。结果表明，该预测方法具有较高的预测精度和较好的清晰度，能够提供高质量的预测区间。

Abstract

According to the waveform feature of the aggregated power for electric water heaters (EWHs)

a short-term interval prediction method is proposed

which considers the ramp characteristic and interval optimization. Firstly

in view of the uncertainty of load power for EWH

a combinatorial point prediction model with high-precision considering multi-source heterogeneous characteristics of the sample distribution is presented

which combines with ensemble empirical mode decomposition (EEMD)

principal component analysis (PCA) and multi-kernel relevant vector machine (MKRVM). Secondly

to obtain a narrower prediction interval with the expected prediction coverage

the evaluation indices of the interval prediction coverage

interval average width

and cumulative width deviation are combined to design an improved prediction interval optimization method integrating the kernel density estimation (KDE) and particle swarm optimization

which enhances the performance of MKRVM-KDE in interval structure and avoids the randomness in parameter selection. Finally

the aggregated power data of EWH is used to verify the effectiveness of the approach. The results show that the prediction method has high prediction accuracy and better clarity

and it can also provide prediction intervals with high quality.

关键词

Keywords

references

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