目录
MATLAB实现基于模拟退火算法（SA）进行电力负荷预测的详细项目实例 1
项目背景介绍 1
项目目标与意义 2
提升短期负荷预测精度 2
增强模型鲁棒性与可迁移性 2
缩短建模与运维周期 2
强化业务对齐与可解释性 2
适配不同算力与时限要求 2
促进数据治理与质量提升 3
支撑市场交易与需求响应 3
形成可扩展方法论资产 3
项目挑战及解决方案 3
多源数据异质性与缺失 3
非线性与长短期耦合 3
超参数空间维度高 3
不平稳与极端天气冲击 4
工程时限与算力约束 4
可解释性与合规要求 4
项目模型架构 4
数据接入与治理层 4
特征工程与编码层 4
候选模型库 4
目标函数与评估协议 5
模拟退火全局寻优层 5
结果融合与不确定性输出 5
部署与监控接口 5
项目模型描述及代码示例 5
数据读取与基础预处理（MATLAB） 5
特征构建与滚动窗切分（MATLAB） 6
目标函数（交叉验证）与评分（MATLAB） 6
模拟退火主循环（MATLAB） 7
邻域生成策略（MATLAB） 8
运行寻优与训练最终模型（MATLAB） 8
结果可视化与轨迹导出（MATLAB） 8
特征重要度与敏感性分析（MATLAB） 9
项目应用领域 9
调度计划与机组组合 9
电力市场交易与偏差考核 9
需求侧响应与负荷管理 9
分布式能源与微网运行 10
资产健康与运维决策 10
项目特点与创新 10
目标函数业务化加权 10
参数—特征一体编码 10
多阶段退火与再热机制 10
并行批评估与缓存 10
稳健损失与异常友好 11
可解释性产物标准化 11
统一接口与可扩展库 11
线上监测与自动回滚 11
项目应该注意事项 11
数据时间对齐与分辨率统一 11
缺失与异常处理策略 11
评估协议与数据泄漏防范 12
随机性管理与可复现 12
上线稳定性与容灾 12
项目模型算法流程图 12
项目数据生成具体代码实现 13
项目目录结构设计及各模块功能说明 14
项目目录结构设计 14
各模块功能说明 15
项目部署与应用 15
系统架构设计 15
部署平台与环境准备 15
模型加载与优化 15
实时数据流处理 16
可视化与用户界面 16
GPU/TPU 加速与性能 16
系统监控与自动化管理 16
自动化 CI/CD 与集成 16
项目未来改进方向 16
在线自适应与概念漂移治理 16
生成式特征增强与相似日库扩容 17
统一多目标与代价敏感优化 17
知识蒸馏与轻量化部署 17
项目总结与结论 17
程序设计思路和具体代码实现 18
第一阶段：环境准备 18
清空环境变量 18
关闭报警信息 18
关闭开启的图窗 18
清空变量 18
清空命令行 18
检查环境所需的工具箱 18
检查环境是否支持所需的工具箱，若没有安装所需的工具箱则安装所需的工具箱。 19
配置GPU加速 19
第二阶段：数据准备 20
数据导入和导出功能 20
文本处理与数据窗口化 20
数据处理功能 21
数据处理功能（填补缺失值和异常值的检测和处理功能） 21
数据分析 22
数据分析（平滑异常数据、归一化和标准化等） 22
特征提取与序列创建 22
划分训练集和测试集 23
参数设置 23
第三阶段：算法设计和模型构建及参数调整 23
算法设计和模型构建 23
优化超参数 24
防止过拟合与超参数调整 27
第四阶段：模型训练与预测 27
设定训练选项 27
模型训练 28
用训练好的模型进行预测 28
保存预测结果与置信区间 28
第五阶段：模型性能评估 29
多指标评估 29
设计绘制训练、验证和测试阶段的实际值与预测值对比图 30
设计绘制误差热图 30
设计绘制残差分布图 31
设计绘制预测性能指标柱状图 31
第六阶段：精美GUI界面 31
完整代码整合封装 42
电力系统正向低碳化、数字化与韧性并重的阶段迈进，负荷预测已从“给出单点数值”演进为“面向多时段、多来源数据的全局优化问题”。传统统计模型在结构可解释与快速部署方面具有优势，但在复杂非线性与多约束耦合场景中容易出现偏差累积；深度学习模型具备强表征能力，却常见超参数众多、训练成本高、对样本规模与噪声敏感等问题。为在精度、稳定性、可解释性与工程可落地之间取得平衡，引入模拟退火（Simulated Annealing, SA）作为全局优化引擎，对负荷预测模型的关键环节进行自动化寻优，包括超参数、特征子集、损失加权、异常处理阈值与滑窗长度等。SA 通过“能量函数—温度—马尔可夫链”机制在解空间内进行受控随机搜索，可跳出局部最优，兼顾探索与收敛；当目标函数设计为综合误差指标（MAPE、nRMSE、PICP、QLike 等）时，能够直接对业务目标优化，避免“训练精度高但上线表现弱”的错配。结合 MATLAB 完整的数值优化、时序分析与并行计算生态，可构建从数据治理、特征工程、多模型候选库、SA 全局调度到评估与 ...