一種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，包括如下步驟：(1)基于整合信息技術接受與使用模型，分析可中斷負荷項目中的用戶參與度影響要素，建立可中斷負荷項目的用戶參與模型；(2)對用戶參與度影響要素進行量化處理；(3)基于支持向量機，建立用戶參與度預測模型。本發(fā)明提供的方法建立了可中斷負荷項目用戶參與模型，基于可中斷負荷項目用戶參與度影響要素，對用戶參與模型影響因素進行量化處理，采用支持向量機對用戶參與度進行預測，為可中斷負荷項目的高效實施提供基礎。
【專利說明】
一種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，屬于電力系統(tǒng)及其自動化 技術。
【背景技術】
[0002] 近年來，電力消費保持較快增長，用電峰谷差加大，季節(jié)性電力緊缺時有發(fā)生。需 求響應技術為解決這一問題提供了許多靈活的方案，可以利用成本相對低廉的需求響應技 術從用戶側(cè)角度實現(xiàn)負荷削減，保證供需平衡。
[0003] 作為需求響應的一種重要方式，可中斷負荷可有效緩解用電高峰期電力供需矛 盾，具有較強的現(xiàn)實意義和長遠意義。傳統(tǒng)對可中斷負荷項目的研究中往往并不涉及電力 用戶的參與度，然而在可中斷負荷項目實施過程中，由于不同用戶對經(jīng)濟補貼、規(guī)章制度和 宣傳引導等因素的接受度不同，用戶對可中斷負荷項目的參與度往往存在較大的不確定 性。因此建立用戶參與度預測模型具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種可中斷負荷項目用 戶參與度預測方法，通過深入剖析可中斷負荷項目中電力用戶參與度的影響因素，建立用 戶參與度模型，并采用支持向量機構建用戶參與度預測模型，從而實現(xiàn)可中斷負荷項目中 用戶參與度的計算，為可中斷負荷項目的高效率的實施提供基礎。
[0005] 技術方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0006] -種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，包括如下步驟：
[0007] (1)基于整合信息技術接受與使用模型（Unified Theory of Acceptance and Use of Technology Model，簡稱UTAUT)，分析可中斷負荷項目中的用戶參與度影響要素， 建立可中斷負荷項目的用戶參與模型；
[0008] (2)對用戶參與度影響要素進行量化處理；
[0009] (3)基于支持向量機，建立用戶參與度預測模型。
[0010]具體的，所述步驟（1)中，用戶參與度影響要素包括期望效用PE、努力期望EE和社 會影響SI，建立的用戶參與模型表示為：
[0011] B = f(PE,EE,SI) (1)
[0012] 其中：期望效用PE表征用戶參與可中斷負荷項目所期望的獲利(節(jié)省電費或其他 一些有利結(jié)果）的程度，努力期望EE表征用戶參與可中斷負荷項目的難易程度，社會影響SI 表征用戶考慮參與可中斷負荷項目時所受的社會影響程度，用戶參與度B表征用戶響應次 數(shù)與可中斷負荷項目發(fā)布需求響應次數(shù)的比值;上述用戶參與模型認為可中斷負荷項目中 的用戶參與度B主要是由期望效用PE、努力期望EE和社會影響SI三個關鍵因素所決定的。
[0013] 具體的，所述步驟(2)中，對用戶參與度影響要素進行量化處理，具體為：
[0014] (2-1)期望效用PE的量化處理：
[0015] 可中斷負荷項目中，用戶的期望效用PE與可中斷負荷項目的經(jīng)濟補貼息息相關； 我們基于經(jīng)濟補貼計算用戶參與可中斷負荷項目的益本比，以得到用戶的期望效用PE;
[0016] 在需求響應協(xié)議中規(guī)定，對于用戶在可中斷負荷項目中所削減的電量，用戶能夠 獲得的單位電量的補貼為ri;則用戶i參與可中斷負荷項目的收益Bi, PE為：
[0017] Bi,PE = Xi Xri Xnu (2)
[0018] 其中：^表示用戶i每次參與可中斷負荷項目所削減的電量，Hi1表示用戶i參與可中 斷負荷項目的次數(shù)；
[0019] 用戶參與可中斷負荷項目的成本用單位電量成本的增加值表示，即用戶參與可中 斷負荷項目的過程中，每響應單位電量所需要增加的成本;設用戶i參與可中斷負荷項目 時，每響應單位電量所需要增加的成本為r 2,i，則用戶i參與可中斷負荷項目的成本為Ci,pE:
[0020] CijPE = Xi Xr2,i Xnii (3)
[0021] 基于用戶i參與可中斷負荷項目的收益和成本，計算用戶i參與可中斷負荷項目的 益本比BCRi為：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025] 其中：BCRi, min和BCRi, max分別為用戶i的益本比BCRi的下限閾值和上限閾值；
[0026] (2-2)努力期望EE的量化處理：
[0027]首先，將努力期望EE的影響因素限定為如下三個:①用戶參與可中斷負荷項目的 難易程度，②用戶從可中斷負荷項目中獲利的難易程度，③用戶妥善安排生產(chǎn)的難易程度； 然后，將每個影響因素細化拆分為三個相關問題，并對每個相關問題采用李克特五分量表 進行調(diào)研;接著，采用層次分析法(AHP)求得三個影響因素的權值和九個相關問題的權值； 最后，計算用戶i參與可中斷負荷項目的努力期望分值EE 1'為：
[0028]
[0029] 其中：ω21、ω22和ω23分別為影哬因素⑴、?和?的權值，ω 3」為相關問題j的權值， Sij為用戶i對相關問題j的李克特五分量表打分;j = 1，2，···，9，ω31、ω 32和ω 33分別對應影 響因素①的三個相關問題，《34、ω35和ω36分別對應影響因素②的三個相關問題，ω 37、ω38 和ω 39分別對應影響因素③的三個相關問題；
[0030] 由于各個相關問題在李克特五分量表中的最大分值為5分，因此對努力期望分值 EE1'進行肘一仆,々卜捆·彳縣到用戶i參與可中斷負荷項目的努力期望EE^:
[0031]
(7)
[0032] (2-3))社會影響SI的量化處理：
[0033] 用戶對可中斷負荷項目的參與度會受到社會及他人的影響，因此可中斷負荷項目 的實施機構可通過宣傳引導擴大可中斷負荷項目的社會影響程度，從而使更多的用戶參與 到可中斷負荷項目中去；因此，以宣傳費用為標準，計算用戶i參與可中斷負荷項目的社會 影響SI i為：
[0034]
[0035] 其中：Csi為宣傳費用，Csi, i,min和Csi, i,max為用戶i對于宣傳費用響應的下限閾值和 上限閾值。
[0036] 具體的，所述步驟(2-2)中，ω 21、ω 22、ω 23和ω 的取值方法如下：
[0037] 對用戶i建立的評價指標體系包括目標層、準則層和指標層，其中：目標層為第一 層，代表用戶i的努力期望EE1，記為A= {A};準則層為第二層，代表努力期望EE1的三個影響 因素，記為B= (B1,B2,B3};指標層為第三層，代表三個影響因素的九個相關問題，記為C = {Cl，C2，C3，C4，C5，C6，C7，Cs，C9}; A為B的上一層，B為C的上一層，C為B的下一層，B為A的下一 層；
[0038] 使用P= (P1J2, .",Pm，…，PM}表征上一層，使用Q= (Q1J2r^Qn，…，QN}表征下一 層，上一層的任一元素均對下一層的所有元素有支配關系，建立以元素匕為判斷準則的任 意兩個元素 Qn之間的比較判斷矩陣Rpm;比較判斷矩陣1中的元素 Rlj反映了針對元素匕，元 素弘相對于元素 Qj的重要程度，i = l，2,…，N，j = l，2,…，N;比較判斷矩陣RPm是一個互反矩 陣，Ru有如下性質(zhì)：
[0039]
C9)
[0040]以第一層所有元素的判斷矩陣為準則：
[0041] [Rai] = 1 (10)
[0042] 求解第二層所有元素的判斷矩陣為：
[0043]
(Ii)
[0044] 求解第三層所有元素的判斷矩陣為：
[0045]
[0046] 基于比較判斷矩陣Rb及RC，通過求解式（13)得到第二層各元素的權重矩陣WB，通過 求解式(14)得到第三層各元素的權重矩陣Wc:
[0047]
[0048]
[0049]
[0050]
[0051]
[0052]
[0053] 其中：Amax,B為Rb的最大特征值，Wb是對應Amax,B的特征向量;A max,c為Rc的最大特征 值，Wc是對應Amax, c的特征向量。
[0054]具體的，所述步驟(3)中，針對用戶i，支持向量機有三個輸入量，分別為期望效用 PEi、努力期望EEi和社會影響SIi,支持向量機有一個輸出量，為用戶參與度Bi;基于已知的 期望效用PE 1、努力期望EE1、社會影響SI1和用戶參與度仏對支持向量機進行訓練，即可得到 用戶參與預測模型。
[0055]有益效果:本發(fā)明提供的可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，深入剖析可中斷 負荷項目中電力用戶參與度的影響因素，建立用戶參與度模型，并采用支持向量機構建用 戶參與度預測模型，從而實現(xiàn)可中斷負荷項目中用戶參與度的計算，為可中斷負荷項目的 高效率的實施提供基礎。
【附圖說明】
[0056]圖1為本發(fā)明方法的實時流程圖；
[0057]圖2為努力期望EE的量化過程和李克特五分量表組成。
【具體實施方式】
[0058]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0059]如圖1所示為一種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，下面就整個實施過程加 以具體說明。
[0060] 步驟一:基于整合信息技術接受與使用模型，分析可中斷負荷項目中的用戶參與 度影響要素，建立可中斷負荷項目的用戶參與模型。
[0061] 用戶參與度影響要素包括期望效用PE、努力期望EE和社會影響SI，建立的用戶參 與模型表示為：
[0062] B = f(PE,EE,SI) (1)
[0063] 其中：期望效用PE表征用戶參與可中斷負荷項目所期望的獲利(節(jié)省電費或其他 一些有利結(jié)果）的程度，努力期望EE表征用戶參與可中斷負荷項目的難易程度，社會影響SI 表征用戶考慮參與可中斷負荷項目時所受的社會影響程度，用戶參與度B表征用戶響應次 數(shù)與可中斷負荷項目發(fā)布需求響應次數(shù)的比值;上述用戶參與模型認為可中斷負荷項目中 的用戶參與度B主要是由期望效用PE、努力期望EE和社會影響SI三個關鍵因素所決定的。
[0064] 步驟二:對用戶參與度影響要素進行量化處理。
[0065] (2-1)期望效用PE的量化處理：
[0066]可中斷負荷項目中，用戶的期望效用PE與可中斷負荷項目的經(jīng)濟補貼息息相關； 我們基于經(jīng)濟補貼計算用戶參與可中斷負荷項目的益本比，以得到用戶的期望效用PE。
[0067] 在需求響應協(xié)議中規(guī)定，對于用戶在可中斷負荷項目中所削減的電量，用戶能夠 獲得的單位電量的補貼為ri;則用戶i參與可中斷負荷項目的收益Bi, PE為：
[0068] BijPE = Xi Xri Xnu (2)
[0069] 其中：^表示用戶i每次參與可中斷負荷項目所削減的電量，Hi1表示用戶i參與可中 斷負荷項目的次數(shù)；
[0070] 用戶參與可中斷負荷項目的成本用單位電量成本的增加值表示，即用戶參與可中 斷負荷項目的過程中，每響應單位電量所需要增加的成本;設用戶i參與可中斷負荷項目 時，每響應單位電量所需要增加的成本為r 2,i，則用戶i參與可中斷負荷項目的成本為Ci,PE:
[0071] CijPE = Xi Xr2,i Xnii (3)
[0072] 基于用戶i參與可中斷負荷項目的收益和成本，計算用戶i參與可中斷負荷項目的 益本比BCRi為：
[0073]
[0074]
[0075]
[0076] 其中：BCRi, min和BCRi, max分別為用戶i的益本比BCRi的下限閾值和上限閾值。
[0077] (2-2)努力期望EE的量化處理：
[0078]首先，將努力期望EE的影響因素限定為如下三個:①用戶參與可中斷負荷項目的 難易程度，②用戶從可中斷負荷項目中獲利的難易程度，③用戶妥善安排生產(chǎn)的難易程度； 然后，將每個影響因素細化拆分為三個相關問題，并對每個相關問題采用李克特五分量表 進行調(diào)研;接著，采用層次分析法(AHP)求得三個影響因素的權值和九個相關問題的權值； 最后，計算用戶i參與可中斷負荷項目的努力期望分值EE1'為：
[0079]
[0080] 其中：ω21、ω 22和ω 23分別為影響因素①、②和③的權值，co3j為相關問題j的權值， Sij為用戶i對相關問題j的李克特五分量表打分;j = 1，2，···，9，ω31、ω 32和ω 33分別對應影 響因素①的三個相關問題，《34、ω35和ω36分別對應影響因素②的三個相關問題，ω 37、ω38 和ω 39分別對應影響因素③的三個相關問題。
[0081 ]由于各個相關問題在李克特五分量表中的最大分值為5分，因此對努力期望分值 EE1'進行歸一化處理，得到用戶i參與可中斷負荷項目的努力期望EE1*:
[0082]
(7)
[0083] 本步驟中，ω 21、ω 22、ω 23和ω 3j的取值方法如下：
[0084] 對用戶i建立的評價指標體系包括目標層、準則層和指標層，其中：目標層為第一 層，代表用戶i的努力期望EE1，記為A= {A};準則層為第二層，代表努力期望EE1的三個影響 因素，記為B= (B1,B2,B3};指標層為第三層，代表三個影響因素的九個相關問題，記為C = {Cl，C2，C3，C4，C5，C6，C7，Cs，C9}; A為B的上一層，B為C的上一層，C為B的下一層，B為A的下一 層；
[0085] 使用P= (P1J2r^Pm,，··，Ρμ}表征上一層，使用Q= …，QN}表征下一 層，上一層的任一元素均對下一層的所有元素有支配關系，建立以元素匕為判斷準則的任 意兩個元素 Qn之間的比較判斷矩陣Rpm;比較判斷矩陣1中的元素 Rlj反映了針對元素匕，元 素弘相對于元素 Qj的重要程度，i = l，2,…，N，j = l，2,…，N;比較判斷矩陣RPm是一個互反矩 陣，Ru有如下性質(zhì)：
[0086]
[0087]
[0088]
[0089]
[0091 ]以第一層所有元素的判斷矩陣為準則：
[0092] [Rai] = 1 (9)
[0093] 求解第二層所有元素的判斷矩陣為：
[0094]
[0095]
[0096]
[0097] 基于比較判斷矩陣Rb及RC，通過求解式（12)得到第二層各元素的權重矩陣WB，通過 求解式(13)得到第三層各元素的權重矩陣Wc:
[0098]
[0099]
[0100]
[0101]
[0102]
[0103]
[0104] 其中：Amax,B為Rb的最大特征值，Wb是對應λΜ,B的特征向量;A max,C為Re的最大特征 值，Wc是對應Amax, c的特征向量。
[0105] (2-3)社會影響SI的量化處理：
[0106] 用戶對可中斷負荷項目的參與度會受到社會及他人的影響，因此可中斷負荷項目 的實施機構可通過宣傳引導擴大可中斷負荷項目的社會影響程度，從而使更多的用戶參與 到可中斷負荷項目中去；因此，以宣傳費用為標準，計算用戶i參與可中斷負荷項目的社會 影響SI i為：
[0107]
[0108] 其中：Csi為宣傳費用，Csi, i,min和Csi, i,max為用戶i對于宣傳費用響應的下限閾值和 上限閾值。
[0109]步驟三:基于支持向量機，建立用戶參與度預測模型。
[0110]針對用戶i，支持向量機有三個輸入量，分別為期望效用PEi、努力期望EEi和社會影 響Sli，支持向量機有一個輸出量，為用戶參與度Bi;基于已知的期望效用PEi、努力期望EEi、 社會影響SI1和用戶參與度仏對支持向量機進行訓練，即可得到用戶參與預測模型。
[0111] 如一般現(xiàn)有技術，支持向量機的訓練過程如下：
[0112] 對于樣本集(xi，yi)，（X2，y2)，···，（xi，yi)，首先尋找一個輸入空間（χι，Χ2，···，χι)到 輸出空間( yi，y2，~，yi)的非線性映射Φ，然后將樣本集的數(shù)據(jù)映射到高維空間F，用下述線 性函數(shù)對樣本集進行線性回歸，BP:
[0113] f(x)=w· Φ (x)+b, Φ :Rn^F,weF (18)
[0114] 其中:b為閾值。引進結(jié)構風險函數(shù)，如下式所示：
[0115]
(19)
[0116] 其中：I |w| I為描述函數(shù)，1表示樣本的數(shù)目，ε( ·)為損失函數(shù)，具體定義如下式：
[0117]
(20)
[0118] 為控制函數(shù)的復雜性應使線性回歸函數(shù)盡量平坦，即使W的歐拉范圍I |w| I2最小， 并考慮可能超出精度的擬合誤差，引入松弛因子使得下式的解存在：
[0119]
[0120] 利用拉格朗日函數(shù)和對偶原理，可以對偶優(yōu)化問題：
[0121]
[0122]其中：Ci1，<為拉格朗日乘子。求解此二次規(guī)劃問題可求得α的值，同時求得
[0124] 其中:K(x,Xi) = Φ (Xi) · Φ (X)，K(x,Xi)為核函數(shù)。選擇不同形式的核函數(shù)可生成 不同的支持向量機，常用的核函數(shù)有:徑向基函數(shù)、多項式函數(shù)、感知器(Sigmoid)函數(shù)、線 性函數(shù)等。
[0125] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 基于整合信息技術接受與使用模型，分析可中斷負荷項目中的用戶參與度影響要 素，建立可中斷負荷項目的用戶參與模型； (2) 對用戶參與度影響要素進行量化處理； (3) 基于支持向量機，建立用戶參與度預測模型。2. 根據(jù)權利要求1所述的可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，其特征在于:所述步驟 (1) 中，用戶參與度影響要素包括期望效用PE、努力期望EE和社會影響SI，建立的用戶參與 模型表示為： B = f(PE,EE,SI) (1) 其中：期望效用PE表征用戶參與可中斷負荷項目所期望的獲利的程度，努力期望EE表 征用戶參與可中斷負荷項目的難易程度，社會影響SI表征用戶考慮參與可中斷負荷項目時 所受的社會影響程度，用戶參與度B表征用戶響應次數(shù)與可中斷負荷項目發(fā)布需求響應次 數(shù)的比值。3. 根據(jù)權利要求1所述的可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，其特征在于:所述步驟 (2) 中，對用戶參與度影響要素進行量化處理，具體為： (2-1)期望效用PE的量化處理： 在需求響應協(xié)議中規(guī)定，對于用戶在可中斷負荷項目中所削減的電量，用戶能夠獲得 的單位電量的補貼為ri;設用戶i參與可中斷負荷項目時，每響應單位電量所需要增加的成 本為r2,i;則用戶i參與可中斷負荷項目的益本比BCRi為：由此計算用戶i的期望效用PE1:其中：BCRi, min和BCRi, max分別為用戶i的益本比BCRi的下限閾值和上限閾值； (2-2)努力期望EE的量化處理： 首先，將努力期望EE的影響因素限定為如下三個:①用戶參與可中斷負荷項目的難易 程度，②用戶從可中斷負荷項目中獲利的難易程度，③用戶妥善安排生產(chǎn)的難易程度;然 后，將每個影響因素細化拆分為三個相關問題，并對每個相關問題采用李克特五分量表進 行調(diào)研;接著，采用層次分析法求得三個影響因素的權值和九個相關問題的權值;最后，計 算用戶i參與可中斷負荷項目的努力期望分值EEi'為：其中：ω21、ω22和ω23分別為影響因素①、②和③的權值，co 3j為相關問題j的權值，Sij為 用戶i對相關問題j的李克特五分量表打分;j = 1，2，…，9, ω 31、ω 32和ω 33分別對應影響因 素①的三個相關問題，ω 34、ω35和ω 36分別對應影響因素②的三個相關問題，ω 37、ω 38和 ω 39分別對應影響因素③的三個相關問題； 對努力期望分值EEi'進行歸一化處理，得到用戶i參與可中斷負荷項目的努力期望EEi 為：(2-3))社會影響SI的量化處理： 計算用戶i參與可中斷負荷項目的社會影響SL·為：其中：Csi為宣傳費用，Csi,i,min和Csi,i,max為用戶i對于宣傳費用響應的下限閾值和上限 閾值。4.根據(jù)權利要求3所述的可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，其特征在于:所述步驟 (2_2)中，ω 21、ω 22、ω 23和ω 3j的取值方法如下： 對用戶i建立的評價指標體系包括目標層、準則層和指標層，其中：目標層為第一層，代 表用戶i的努力期望EEi，記為A={A};準則層為第二層，代表努力期望EEi的三個影響因素， 記為B = {Bi，B2，B3};指標層為第三層，代表三個影響因素的九個相關問題，記為C= {&，C2， Gb，C4，C5，C6，C7，Cs，C9}; A為B的上一層，B為C的上一層，C為B的下一層，B為A的下一層； 使用P= {Pl，P2，···，Pm，···，Pm}表征上一層，使用Q= {Ql，Q2，···，Qn，···，Qn}表征下一層，上 一層的任一元素均對下一層的所有元素有支配關系，建立以元素匕為判斷準則的任意兩個 元素 Qn之間的比較判斷矩陣RPm;比較判斷矩陣1中的元素叫反映了針對元素1\，元素&相 對于元素^的重要程度，i = l，2,…，1」=1，2，一，化比較判斷矩陣1?[^是一個互反矩陣，1^ 有如下性質(zhì)：以第一層所有元素的判斷矩陣為準則： [Rai] = 1 (8) 求解第二層所有元素的判斷矩陣為：求解第三層所有元素的判斷矩陣為：基于比較判斷矩陣Rb及RC，通過求解式（11)得到第二層各元素的權重矩陣WB，通過求解 式(12)得到第三層各元素的權重矩陣WC: RbWb = A腹，BWB (11) Rcffc = Amax；cffc (12) 求得Wa、Wb和Wc如下：其中:Amax,B為RB的最大特征值，WB是對應λ_, Β的特征向量;Amax,c為RC的最大特征值，W C是 對應Xmax, C的特征向量。5.根據(jù)權利要求1所述的可中斷負荷項目用戶參與度預測方法，其特征在于:所述步驟 (3)中，針對用戶i，支持向量機有三個輸入量，分別為期望效用PEi、努力期望EEi和社會影響 SL·，支持向量機有一個輸出量，為用戶參與度B1;基于已知的期望效用PEi、努力期望EEi、社 會影響SL·和用戶參與度仏對支持向量機進行訓練，即可得到用戶參與預測模型。
【文檔編號】G06Q50/06GK106056248SQ201610394905
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】高賜威, 孫玲玲
【申請人】東南大學