電力系統(tǒng)負荷預(yù)測教材

1、第一章 電力負荷預(yù)測概論 本章介紹了電力負荷預(yù)測的基本概念和作用，論述了負荷預(yù)測常用方法的分類，介紹了負荷預(yù)測的誤差分析手段，并給出了負荷預(yù)測工作的完整步驟，從而使讀者對負荷預(yù)測理論方法達到初步了解，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。第一節(jié) 負荷預(yù)測概念和原理 電力系統(tǒng)的任務(wù)是給廣大用戶不間斷地提供優(yōu)質(zhì)電能，滿足各類負荷的需求。 一、負荷及分類狹義負荷概念指電功率，廣義負荷的概念同時包括電量。 1負荷按物理性能劃分 負荷按物理性能分為有功負荷和無功負荷。 (1)有功負荷：是把電能轉(zhuǎn)換為其他能量，并在用電設(shè)備中真實消耗掉的能量，計算單位為kw(千瓦)。 (2)無功負荷：在電能輸送和轉(zhuǎn)換過程中，需要建立磁

2、場(如變壓器、電動機等)而消耗的功率。它僅完成電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，并不做功，在這個意義上稱為“無功”，計算單位是kvar(千乏)。 2負荷按電能的劃分 負荷按電能的產(chǎn)、供、銷生產(chǎn)過程分為發(fā)電負荷、供電負荷和用電負荷。 (1)發(fā)電負荷：指某一時刻電網(wǎng)或發(fā)電廠的實際發(fā)電出力的總和，計算單位為kw。 (2)供電負荷：指供電地區(qū)內(nèi)各發(fā)電廠發(fā)電負荷之和，減去發(fā)電及供熱用廠用電負荷，加上從供電地區(qū)外輸入的負荷，再減去向供電地區(qū)外輸出的負荷，計算單位為kw。 (3)用電負荷：指地區(qū)供電負荷減去線路和變壓器中的損耗后的負荷。計算單位為kw。 3負荷按時間的劃分 負荷按時間分為年、月、日、時、分負荷、 4售電量

3、及用電量 (1)售電量：是指電力企業(yè)售給用戶(包括躉售戶)的電量及供給本企業(yè)非電力生產(chǎn)(如修配廠用電)、基本建設(shè)、大修理和非生產(chǎn)部門(如食堂、宿舍)等所使用的電量。 (2)用電量，是指電網(wǎng)(或電力企業(yè))的售電量與自備電廠自發(fā)、自用電和其售給附近用戶的電量之和。 5電量的劃分 電量可分為有功電量和無功電量。 (1)有功電量：是指有功負荷與時間的乘積。有功電量可由電能表讀出，也可由有功負荷的平均值乘以時間得出，有功電量的計算單位是kwh。 (2)無功電量：是指無功負荷與時間的乘積。無功電量可由無功電能表讀出，也可由無功負荷的平均值乘以時間得出，無功電量的計算單位是kvarh。二、負荷預(yù)測及分類 在

4、充分考慮一些重要的系統(tǒng)運行特性、增容決策、自然條件與社會影響的條件下、研究或利用套系統(tǒng)地處理過去與未來負荷的數(shù)學(xué)方法，在滿足一定精度要求的意義下，確定未來某特定時刻的負荷數(shù)值，稱為負荷預(yù)測。 1負荷預(yù)測按時間分類 電力負荷預(yù)測中經(jīng)常按時間期限進行分類，通常分為長期、中期、短期和超短期負荷預(yù)測。長期負荷預(yù)測一般指10年以上并以年為單位的預(yù)測，中期指5年左右并以年為單位的預(yù)測。它們的意義在于幫助決定新的發(fā)電機組的安裝(包括裝機容量大小、型式、地點和時間)與電網(wǎng)的規(guī)劃、增容和改建，是電力規(guī)劃部門的重要工作之一。 短期預(yù)測則是指一年之內(nèi)以月為單位的負荷預(yù)測，還指以周、天、小時為單位的負荷預(yù)測，通常預(yù)測

5、未來一個月度、未來一周、未來一天的負荷指標，也預(yù)測未來一天24h中的負荷，其意義在于幫助確定燃料供應(yīng)計劃；對運行中的電廠出力要求提出預(yù)告，使對發(fā)電機組出力變化事先得以估計；可以經(jīng)濟合理地安排本網(wǎng)內(nèi)各機組的啟停，降低旋轉(zhuǎn)儲備容量；可以在保證正常用電的情況下合理安排機組檢修計劃。 超短期負荷預(yù)測指未來1h 、未來0.5h甚至未來10min的預(yù)測。其意義在于可對電網(wǎng)進行計算機在線控制，實現(xiàn)發(fā)電容量的合理調(diào)度，滿足給定的運行要求，同時使發(fā)電成本最小。 2負荷預(yù)測按行業(yè)分類 負荷預(yù)測可以分為城市民用負荷、商業(yè)負荷、農(nóng)村負荷、工業(yè)負荷以及其他負荷的負荷預(yù)測。其中，城市民用負荷預(yù)測主要指城市居民的家用負荷預(yù)

6、測；商業(yè)負荷預(yù)測和工業(yè)負荷預(yù)測是指對各自為商業(yè)與工業(yè)服務(wù)的負荷進行預(yù)測；農(nóng)村負荷預(yù)測是指廣大農(nóng)村所有負荷(包括農(nóng)村民用電、生產(chǎn)與排灌用電以及商業(yè)用電等)的預(yù)測；而其他負荷預(yù)測則包括市政用電(如街道照明等)、公用事業(yè)、政府辦公、鐵路與電車、軍用等等負荷的預(yù)測。 雖然負荷可以大致這樣分類預(yù)測，但并不嚴格，對于按某類負荷進行預(yù)測時，可能發(fā)生把某些實際負荷歸算到哪一類負荷的爭執(zhí)。在這種情況下，就只能由各供電部門自己決定。因此，在一些供電公司中，可以各自有其更具體的負荷預(yù)測分類細目。 3負荷預(yù)測按特性分類 根據(jù)負荷預(yù)測表示的不同特性，常常又分為最高負荷、最低負荷、平均負荷、負荷峰谷差、高峰負荷平均、低谷

7、負荷平均、平峰負荷平均、全網(wǎng)負荷、母線負荷、負荷率等類型的負荷預(yù)測，以滿足供電、用電部門的管理工作的需要。第二節(jié) 負荷預(yù)測基本程序 對電力負荷進行科學(xué)預(yù)測，要有一個基本程序，就是要考慮預(yù)測工作怎樣進行，分幾個階段，先做什么，后做什么。只有把負荷預(yù)測工作的整個程序搞清楚，才能做好負荷預(yù)測工作。根據(jù)所進行的電力負荷預(yù)測的實踐活動，認為其基本程序如下。 一、確定負荷預(yù)測目的，制訂預(yù)測計劃 負荷預(yù)測目的要明確具體，緊密聯(lián)系電力工業(yè)實際需要，并據(jù)以擬定一個負荷預(yù)測工作計劃。在預(yù)測計劃中要考慮的問題主要有：準備預(yù)測的時期，所需要的歷史資料(按年、按季、按月、按周或按日)，需要多少項資料，資料的來源和搜集資

8、料的方法，預(yù)測的方法，預(yù)測工作完成時間，所需經(jīng)費來源等等。關(guān)于所需資料項數(shù)多少，說法不一。有人主張外推預(yù)測的時期數(shù)不能超過歷史資料的時期數(shù)，如設(shè)d歷史資料時期數(shù)，h外推預(yù)測時期數(shù)，則有dh。也有人認為，這種要求低估了短期預(yù)測所需項數(shù)和高估了長期預(yù)測所需項數(shù)，主張用d4計算。按此式，如向前預(yù)測1期，則Al，d=4）即需要4期歷史資料；如向前預(yù)測4期，則需8期歷史資料；如向前預(yù)測100期，就要用40期歷史資料即可?？梢姡眠@個公式計算，照顧了短期預(yù)測的需要，卻不利于長期預(yù)測。實際上，根據(jù)長期的歷史資料進行短期預(yù)測，要比根據(jù)短期的歷史資料進行長期預(yù)測更可靠些，因為這樣根據(jù)更充分些。 二、調(diào)查資料和選

9、擇資料 要多方面調(diào)查收集資料，包括電力企業(yè)內(nèi)部資料和外部資料，國民經(jīng)濟有關(guān)部門的資料，以及公開發(fā)表和未公開發(fā)表的資料，然后從眾多的資料中挑選出有用的一小部分，即把資料濃縮到最小量。挑選資料的標準，一要直接有關(guān)性，二要可靠性，三要最新性。先把符合這三點的資料挑出來，加以深入研究，在這以后，才能考慮是否還需要再收集其他資料。 三、資料整理 對所收集的與負荷有關(guān)的統(tǒng)計資料進行審核和必要的加工整理，是保證預(yù)測質(zhì)量所必須的?？梢哉f，預(yù)測的質(zhì)量不會超過所用資料的質(zhì)量，整理資料的目的是為了保證資料的質(zhì)量，從而為保證預(yù)測質(zhì)量打下基礎(chǔ)。 1衡量統(tǒng)計資料質(zhì)量的標準 衡量一個統(tǒng)計資料質(zhì)量高低的標誰，主要有以下幾方面

10、： (1)資料完整無缺，各期指標齊全； (2)數(shù)字準確無誤，反映的都是正常(而不是反常)狀態(tài)下的水平，資料中沒有異常的“分離項”(outlier)； (3)時間數(shù)列各值間有可比性，口徑、單位、時間間隔一致。 此外，還有歷史資料的表現(xiàn)形式是否適合需要，是否需要變換，以及計量單位是否規(guī)范化等問題也要注意。 2資料的整理 資料整理的主要內(nèi)容有以下幾項： (1)資料的補缺推算。如果中間某一項的資料空缺，則可利用相鄰兩邊資料取平均值近似代替，如果開頭一項資料空缺，則可利用趨勢比例計算代替。 (2)對不可靠的資料加以核實調(diào)整。對能查明原因的異常值，用適當方法加以訂正；對原因未明而又沒有可靠修改根據(jù)的資料，

11、最好刪去，有多少刪多少。 (3)對時間數(shù)列中不可比資料加以調(diào)整。時間數(shù)列資料的可比性主要包括：各期統(tǒng)計指標的口徑范圍是否完全一致，各期價值指標所用價格有無變動；各期時間單位長度是否可比；周期性的季節(jié)變動資料的各期資料是否可比，是否能如實反映周期性變動規(guī)律。 用不同方法處理上述各種可比性問題時，務(wù)必使資料在時間上有可比性。此外，還要根據(jù)研究目的，認真考慮時間數(shù)列的起止時間，即應(yīng)截取哪一段時期的資料使用。 四、對資料的初步分析 在經(jīng)過整理之后，還要對所用資料進行初步分析，包括以下幾方面： (1)畫出動態(tài)折線圖或散點圖，從圖形中觀察資料變動的軌跡，特別注意離群的數(shù)值(異常值)和轉(zhuǎn)折點，研究它是由偶然

12、的，還是其他什么確定的原因所致。 (2)查明異常值的原因后，加以處理，對于異常值，常用的處理方法是，設(shè)負荷歷史數(shù)據(jù)為x1,xn,令，從而使歷史數(shù)據(jù)序列趨于平穩(wěn)。 除此之外，也有用非平穩(wěn)序列的平穩(wěn)化代換方法和灰色系統(tǒng)的累加生成方法進行處理的，這些技術(shù)將在后面講到。 (3)計算一些統(tǒng)計量，如自相關(guān)系數(shù)，以進一步辨明資料軌跡的性質(zhì)，為建立模型做準備。這些統(tǒng)計量將在后面介紹。 五、建立預(yù)測模型 負荷預(yù)測模型是統(tǒng)計資料軌跡的概括，它反映的是經(jīng)驗資料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一般特征，與該資料的具體結(jié)構(gòu)并不完全吻合。模型的具體化就是負荷預(yù)測公式，公式可以產(chǎn)出與觀察值有相似結(jié)構(gòu)的數(shù)值，這就是預(yù)測值。負荷預(yù)測模型是多種多樣的

13、，以適用于不同結(jié)構(gòu)的資料，因此，對一個具體資料，就有選擇適當預(yù)測模型的問題。正確選擇預(yù)測模型在負荷預(yù)測中是具有關(guān)鍵性的一步。有時由于模型選擇不當，造成預(yù)測誤差過大，就需要改換模型。必要時，可同時采用幾種數(shù)學(xué)模型進行運算，以便對比、選擇。 六、綜合分析，確定預(yù)測結(jié)果 通過選擇適當?shù)念A(yù)測技術(shù)，建立負荷預(yù)測數(shù)學(xué)模型，進行預(yù)測運算得到的預(yù)測值，或利用其他方法得到的初步預(yù)測值，還要參照當前已經(jīng)出現(xiàn)的各種可能性，以及新的趨勢與發(fā)展，進行綜合分析、對比、判斷推理和評價。最終對初步預(yù)測結(jié)果進行調(diào)整和修正。這是因為從過去到現(xiàn)在的發(fā)展變化規(guī)律，不能說就是將來的變化規(guī)律。所以要對影響預(yù)測對象的新因素進行分析，對預(yù)測

14、模型進行適當?shù)男拚蟠_定預(yù)測值。 七、編寫預(yù)測報告，交付使用 根據(jù)分析判斷最后確定的預(yù)測結(jié)果，編寫出本次負荷預(yù)測的報告。因為預(yù)測結(jié)果經(jīng)常是多方案的，所以報告中要對取得這些結(jié)果的預(yù)測條件、假設(shè)及限制因素等情況詳細說明。在報告中應(yīng)有數(shù)據(jù)資料、報告分析、數(shù)學(xué)模型、預(yù)測結(jié)果及必要的圖表，讓使用者一日了然，便于應(yīng)用。 八、負荷預(yù)測管理 將負荷預(yù)測報告提交主管部門后，只是本次預(yù)測告一段落。并不等于全部預(yù)測工作的結(jié)束，隨后仍需根據(jù)主客觀條件的變化及預(yù)測應(yīng)用的反饋信息進行檢驗，必要時應(yīng)修正預(yù)測值。例如，預(yù)測值交付使用后，經(jīng)過一段時間的實踐，發(fā)現(xiàn)這一時期的實際值和預(yù)測值之間有差距，就要利用反饋性原理對遠期預(yù)測值

15、進行調(diào)整，這也是對負荷預(yù)測的滾動性管理。 對預(yù)測結(jié)果還要進行預(yù)測誤差分析，如果從分析中發(fā)現(xiàn)預(yù)測誤差偏大，就要檢查原因，是不是影響歷史負荷變動的基本因素發(fā)生了變化，以致負荷的軌跡變了，從而考慮改換模型。對誤差數(shù)列的分析有助于辨明所擬合的模型是否充分，是否適當。第二章 負荷預(yù)測誤差分析 由于負荷預(yù)測是一種對未來負荷的估算，因此，它與客觀實際還是存在著一定的差距，這個差距就是預(yù)測誤差。預(yù)測誤差和預(yù)測結(jié)果的準確性關(guān)系密切。誤差愈大，準確性就愈低；反之，誤差愈小，準確性就愈高?？梢?，研究產(chǎn)生誤差的原因，計算并分析誤差的大小，是有很大意義的。這不但可以認識預(yù)測結(jié)果的準確程度，從而在利用預(yù)測資料作決策時具有

16、重要的參考價值，同時，對于改進負荷預(yù)測工作，檢驗和選用恰當?shù)念A(yù)測方法等方面也有很大幫助。第一節(jié) 預(yù)測誤差產(chǎn)生的原因 產(chǎn)生預(yù)測誤差的原因很多，主要有以下幾個方面： 1進行預(yù)測往往要用到數(shù)學(xué)模型，而數(shù)學(xué)模型大多只包括所研究現(xiàn)象的某些主要因素，很多次要的因素都被略去了。對于錯綜復(fù)雜的電力負荷變化來說，這樣的模型只是一種經(jīng)過簡單化了的負荷狀況的反映，與實際負荷之間存在差距，用它來進行預(yù)測，也就無可避免地會與實際負荷產(chǎn)生誤差。 2負荷所受影響是千變?nèi)f化的，進行預(yù)測的目的和要求又各種各樣，因而就有一個如何從許多預(yù)測方法中正確選用一個合適的預(yù)測方法的問題。如果選擇不當?shù)脑?，也就隨之而產(chǎn)生誤差。 3進行負荷預(yù)

17、測要用到大量資料，而各項資料并不能保證都是準確可靠，這就必然會帶來預(yù)測誤差。 4某種意外事件的發(fā)生或情況的突然變化，也會造成預(yù)測誤差。此外，由于計算或判斷上的錯誤，如平滑常數(shù)的選擇不妥，也會產(chǎn)生不同程度的誤差。 以上各種不同原因引起的誤差是混合在一起表現(xiàn)出來的，因此，當發(fā)現(xiàn)誤差很大，預(yù)測結(jié)果嚴重失實時，必須針對以上各種原因逐一進行審查，尋找根源，加以改進。第二節(jié) 預(yù)測誤差分析方法 計算和分析預(yù)測誤差的方法和指標很多，現(xiàn)主要介紹如下幾種。 1絕對誤差與相對誤差 設(shè)Y表示實際值，表示預(yù)測值，則稱E=Y-為絕對誤差，稱e=為相對誤差。有時相對誤差也用百分數(shù)100%表示。這是一種直觀的誤差表示方法。在

18、電力系統(tǒng)中作為一種考核指標而經(jīng)常使用。 2平均絕對誤差式中 MAE平均絕對誤差；Ei第i個實際值與預(yù)測值的絕對誤差；Yi第i個實際負荷值；第i個預(yù)測負荷值。由于預(yù)測誤差有正有負，為了避免正負相抵消，故取誤差的絕對值進行綜合并計算其平均數(shù)，這是誤差分析的綜合指標法之一。 3均方誤差式中 MSE均方差，其他符號同前，用于還原平方失真程度。均方誤差是預(yù)測誤差平方之和的平均數(shù)，它避免了正負誤差不能相加的問題。是誤差分析的綜合指標法之一。 4均方根誤差式中 RMSE均方根誤差，其他符號同前。這是均方誤差的平方根。由于對誤差E進行了平方，加強了數(shù)值大的誤差在指標中的作用，從而提高了這個指標的靈敏性，是一大

19、優(yōu)點，這也是誤差分析的綜合指標這一。 5標準誤差 （i=1,2,n）式中 SY預(yù)測標準誤差； n歷史負荷數(shù)據(jù)個數(shù)； m自由度，也就是變量的個數(shù)，即自變量和因變量的個數(shù)的總和。 6關(guān)聯(lián)度誤差分析 關(guān)聯(lián)度是灰色系統(tǒng)理論提出的一種技術(shù)方法，是分析系統(tǒng)中各因素關(guān)聯(lián)程度的方法，或者說是關(guān)聯(lián)程度量化的方法。圖2-1 各因素幾何態(tài)勢圖關(guān)聯(lián)度的基本思想，是根據(jù)曲線間相似程度來判斷關(guān)聯(lián)程度，實質(zhì)上是幾種曲線間幾何形狀的分析比較，即認為幾何形狀越接近，則發(fā)展變化態(tài)勢越接近，關(guān)聯(lián)程度越大。用此方法可以來比較幾種預(yù)測模型對應(yīng)的幾條預(yù)測曲線與一條實際曲線的擬合程度，關(guān)聯(lián)度越大，則說明對應(yīng)的預(yù)測模型越優(yōu)，擬合誤差也就越小

20、。圖2-1所示的各因素幾何態(tài)勢圖，曲線1、2間的相似程度大于曲線1、3間的相似程度，因此認為曲線1、2的關(guān)聯(lián)度大，曲線1、3的關(guān)聯(lián)度較小。如果說我們指定參考數(shù)列為x0，被比較數(shù)列（又稱預(yù)測數(shù)列或因素數(shù)列）為xi，其中i=1,2,m，且則稱為曲線x0與xi在第k點的關(guān)聯(lián)系數(shù)。上式中|xo(k)-xi(k)|=i(k)稱為第k點xo與xi的絕對差；稱為兩級最小差，其中是第一級最小差，這表示在第xi曲線上，找各點與x0的最小差，是第二級最小差，表示在各條曲線中找出的最小差基礎(chǔ)上，再按i=1,i=2,i=m找所有曲線xi中的最小差；是兩級最大差，其意義與最小差相似；r稱為分辨系數(shù)，是0與1間的數(shù)，一般

21、取r=0.5。綜合各點的關(guān)聯(lián)系數(shù)，可得出整個xi曲線與參考曲線x0的關(guān)聯(lián)度ri為：對于單位不同，或初值不同的數(shù)列作關(guān)聯(lián)度分析時，首先要做無量綱化、歸一化預(yù)處理，也稱為初值化。為了把所有數(shù)列無量鋼化，并且要求所有數(shù)列有公共交點，用每一數(shù)列的第一個數(shù)xi(1)除其他數(shù)xi(k)，就可解決這兩個問題，使得各數(shù)列之間具有可比性?！纠?-1】設(shè)y0為參考數(shù)列（歷史負荷數(shù)列），1、2為比較數(shù)列（兩種預(yù)測方法所得預(yù)測值數(shù)列），y0、1、2分別為試求1、2分別對y0的關(guān)聯(lián)度。解：第一步，“初值化”第二步，求關(guān)聯(lián)系數(shù)中兩級差記1（k）為又 則 第三步，求關(guān)聯(lián)系數(shù) 由于，|x0(k)-x1(k)|=1(k)，并取

22、r=0.5，將兩級差代入上式，可求得兩級最小差由此可得 即 第四步，求關(guān)聯(lián)度可得r1r2。 這說明x1與x0的關(guān)聯(lián)度大于x2與x0的關(guān)聯(lián)度，從而1與y0的關(guān)聯(lián)度大于2與y0的關(guān)聯(lián)度，也就說明1與y0的擬合程度更優(yōu)，精度更高，誤差更小。因此，可以選擇預(yù)測模型1去進行負荷預(yù)測。 7后驗差檢驗 后驗差檢驗是根據(jù)模型預(yù)測值與實際值之間的統(tǒng)計情況，進行檢驗的方法，這是從概率預(yù)測方法中移植過來的。其內(nèi)容是：以殘差（絕對誤差）e為基礎(chǔ)，根據(jù)各期殘差絕對值的大小，考察殘差較小的點出現(xiàn)的概率，以及與預(yù)測誤差方差有關(guān)指標的大小。具體步驟如下： 設(shè)歷史負荷序列為：x(0)=x(0)(1),x(0)(2),x(0)(

23、n)設(shè)預(yù)測值序列為記k時刻實際值x(0)(k)與計算值（預(yù)測值）之差為e(k)，稱為k時刻殘差記實際值x(0)(k)，k=1，2，n的平均值為，即記殘差e(k)，k=1，2，m的平均值為，有其中，m為預(yù)測殘差數(shù)據(jù)的個數(shù)，一般有mn。記歷史數(shù)據(jù)（實際值）方差為，即記殘差方差為，有則可得驗差檢驗的兩個重要數(shù)據(jù)，即后驗差比值C，小誤差概率P 指標C越小越好，C越小，表示S1越大，而S2越小。S1大，表明歷史數(shù)據(jù)方差大，歷史數(shù)據(jù)離散程度就大。S2就小，表明殘差方差小，殘差離散程度小。C小，表明盡管歷史數(shù)據(jù)很離散，而模型所得的預(yù)測值與實際值之差并不太離散。C0，0P1。 指標P越大越好，P越大，表示殘差

24、與殘差平均值之差小于給定值0.6745S1的點較多。按C與P兩個指標，可以綜合評定預(yù)測模型的精度，如表2-1所示。表2-1 綜合評定預(yù)測模型的小誤差概率（P）和后驗差比值（C）預(yù)測精度等級PC預(yù)測精度等級PC好（一級）合格（二級）0.950.80.350.35C 0.70.70.5C0.650.65 第三章 負荷預(yù)測經(jīng)驗技術(shù)與經(jīng)典技術(shù) 經(jīng)驗預(yù)測方法主要依靠專家或?qū)＜医M的判斷，不是依靠數(shù)量模型。目的不是弄清電力負荷變化的軌跡和結(jié)構(gòu)，而是給出一個方向性的結(jié)論，當然預(yù)測結(jié)果也可能是數(shù)值型的。經(jīng)驗預(yù)測技術(shù)將介紹專家預(yù)測法、類比法、主觀概率預(yù)測法；而負荷預(yù)測的經(jīng)典技術(shù)將介紹單耗法、密度法、比例增長法。第

25、一節(jié) 專家預(yù)測法 專家預(yù)測法分為專家會議法和專家小組法。專家會議法通過召集專家開會，面對面地討論問題，每個專家能充分發(fā)表意見，并聽取其他專家的意見。這種方法缺點是：參加會議的人數(shù)有限，影響代表性；權(quán)威者的意見將起主導(dǎo)作用，一些專家盲從權(quán)威者的意見，或者礙于面子，不堅持與權(quán)威者不同的看法。因此，得出的結(jié)論不能集中所有專家的正確看法。專家小組法可以避免這些問題，專家小組預(yù)測法又稱德爾菲法(Delphi)。古希臘傳說中，在德爾菲有一個阿波羅神殿，希臘神在此可以預(yù)卜未來。本世紀40年代，美國蘭德公司借用德爾菲這個地名，把專家小組預(yù)測法叫做德爾菲預(yù)測法。專家們不通過會議形式，而是通過書面形式獨立地發(fā)表個

26、人見解，專家之間相互保密，經(jīng)過多次反復(fù)，給專家以重新考慮并修改原先意見的機會，最后綜合出預(yù)測結(jié)果。德爾菲法最初用于科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明的預(yù)測，后來逐步用于經(jīng)濟預(yù)測。它在電力系統(tǒng)中可以用來預(yù)測未來哪些電力技術(shù)將有突破性發(fā)展，這種突破將在何時發(fā)生；某一地區(qū)哪一時期的用電水平將有何等顯著性變化；更具體地，未來一年或幾年全國或地區(qū)發(fā)電量及用電量的預(yù)測等。專家小組預(yù)測法分如下幾步進行。 第一步，準備階段。確定專家組成員，他們應(yīng)該對電力預(yù)測問題具有專家級水平，并且熱心回答問題。一般選10-20人為宜；擬定提出的問題，問題提得要明確，便于專家作出簡潔回答；搜集專家們可能用到的資料。 第二步，第一輪預(yù)測。把所需

27、資料及提出的問題分送給各位專家，請他們按要求回答問題，注明回收日期，以便及時收回材料。 第三步，反復(fù)預(yù)測。把專家首次判斷意見加以綜合，歸納出幾種不同意見，再次分送給專家們復(fù)議，請他們在比較自己意見和別人意見的基礎(chǔ)上，確定是否修改自己的意見，然后把第二次判斷意見收集起來，再行歸納分析。這樣反復(fù)35次即可將專家們的意見趨向一致。 第四步，得出預(yù)測結(jié)果。對最后一次專家意見，可用統(tǒng)計方法進行分析得出預(yù)測結(jié)果。 德爾菲法克服了專家會議法的不足缺點，節(jié)約專家們的時間和行程費用，專家們可以方便地安排時間、思考問題。第二節(jié) 類 比 法 類比法是對類似事物作對比分析，通過已知事物對未知事物或新事物作出預(yù)測。例如

28、，要新建一個經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，從動工興建到正常運作，逐年的電量需求是一個新事物，需要在規(guī)劃設(shè)計時作出預(yù)測，以便統(tǒng)籌安排。由于沒有歷史數(shù)據(jù)，不可能進行模型預(yù)測、這種情況下，采用類比法是有效的。找一個已建成的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，與待建開發(fā)區(qū)進行比較、找出他們的共同點，利用相似和比例關(guān)系，對待建開發(fā)區(qū)的電量需求作出預(yù)測，注意他們的不同之處，由此對預(yù)測結(jié)果進行調(diào)整。又如，借助甲國達到國民生產(chǎn)總值時的電力需求。研究乙國的情況，推測出乙國達到同國民生產(chǎn)總值時的電力需求。 在用類比法的時候，用于比較的兩個事物對研究的問題要具有相似的主要特征、這是比較的基礎(chǔ)。兩事物之間的差異要區(qū)別處理，有的可以忽略，有的可用于對預(yù)測作個別

29、調(diào)整或系統(tǒng)調(diào)整。第三節(jié) 主 觀 概 率 預(yù) 測 法 概率是一事件發(fā)生的可能性大小的度量，一般用事件發(fā)生頻率來規(guī)定。例如，擲出質(zhì)量均勻的硬幣n次，記錄出現(xiàn)正面的次數(shù)m，則出現(xiàn)正面的頻率為，當n很大時，會發(fā)現(xiàn)比值以某種方式接近，于是把規(guī)定為擲硬幣時出現(xiàn)正面的概率，這個概率是客觀的，又稱為客觀概率。有的事件不能像拋硬幣那樣多次重復(fù)實驗，因而不能通過頻率規(guī)定概率，有的事件雖然可以做實驗，但由于費用太高、危險性大等原因不去做實驗，也不能計算頻率進而規(guī)定概率，這時人們只能靠感覺、靠印象說出事件發(fā)生的概率，這樣的概率與客觀概率相對叫做主觀概率。 主觀概率法則是請若干專家來估計某特定事件發(fā)生的主觀概率，然后綜

30、合得出該事件的概率。專家們給出的主觀概率P要滿足0P1，一個實驗中，所有可能發(fā)生的事件的概率pi要滿足pi=1。綜合各專家給出的主觀概率，一般用求平均的方法，即式中 N專家人數(shù)； Qi第i個專家給出的主觀概率； 所求的主觀預(yù)測概率。 例如，某地區(qū)請8名專家（Q1-Q8）。預(yù)測本地區(qū)電量需求超過CkWh，記為事件A，或不超過C1kWh，記為事件B，分別給出它們的主觀概率，結(jié)果見表3-1。表3-1 主 觀 概 率 預(yù) 測 統(tǒng) 計 表事件8名專家預(yù)測概率平均值Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8AB0.800.300.750.400.600.250.650.400.600.500.500.200.850

31、.400.700.150.6810.325第四節(jié) 單 耗 法 單耗法即單位產(chǎn)品電耗法，是通過某一工業(yè)產(chǎn)品的平均單位產(chǎn)品用電量以及該產(chǎn)品的產(chǎn)量，得到生產(chǎn)這種產(chǎn)品的總用電量，計算公式是A=bg式中 A用電量； b產(chǎn)品產(chǎn)量； g產(chǎn)品的單位耗電量。 一個地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn)用電，可按照行業(yè)劃分為若干部門，如煤炭、石油、冶金、機械、建筑、紡織、化纖、造紙、食品等，再對每個部門統(tǒng)計出主要產(chǎn)品的單位產(chǎn)品耗電量gi，知道了每種產(chǎn)品的產(chǎn)量bi，就可得到n種工業(yè)產(chǎn)品總用電量 用于預(yù)測時，可以用未來某時段的產(chǎn)品產(chǎn)量預(yù)測值代替公式中的bi，單位產(chǎn)品電耗仍用現(xiàn)在值gi，用電量預(yù)測公式為如果單位產(chǎn)品電耗發(fā)生變化，先用某種方法（

32、如回歸方法）對單位產(chǎn)品電耗作出預(yù)測，再代入上式得 單耗法需要作大量細致的統(tǒng)計調(diào)查工作，近期預(yù)測效果較佳。但實際中很難對所有產(chǎn)品較準確地求出其用電單耗，即使作，工作量也太大。有時考慮用國民生產(chǎn)總值或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值b，結(jié)合其電量單耗（產(chǎn)值單耗）g，計算出用電量A=bg，這就是產(chǎn)值單耗法。 第五節(jié) 負 荷 密 度 法 負荷密度預(yù)測法是從某地區(qū)人口或土地面積的平均耗電量出發(fā)作預(yù)測，計算公式是A=sd式中 A某地區(qū)的年（月）用電量； s該地區(qū)的人口數(shù)（或建筑面積，土地面積）； d平均每人（或每平方米建筑面積，每公頃土地面積）的用電量，稱為用電密度。 作出預(yù)測時，首先預(yù)測出未來某時期的人口數(shù)量和人均用電量

33、，未來用電量預(yù)測公式。把人口數(shù)量換成建筑面積或土地面積，按單位面積計算用電密度，預(yù)測公式完全類似。 第六節(jié) 比 例 系 數(shù) 增 長 法 比例系數(shù)增長法假定今后的電力負荷與過去有相同的增長比例，用歷史數(shù)據(jù)求出比例系數(shù)，按比例預(yù)測未來發(fā)展。設(shè)第m年的用電量為AnkWh，則從第n年至第m年（nm）的用電量為Al=An(1+K)l-n這與以Am為起點的預(yù)測結(jié)果Al=Am(1+K)l-m相同，這是因為Am(1+K)l-m=An(1+K)m-n(1+K)l-m=An(1+K)l-n 例如，90年代，四川省非物質(zhì)生產(chǎn)部門（包括客運業(yè)、公用事業(yè)及居民服務(wù)業(yè)，金融保險業(yè)、文教衛(wèi)生科研事業(yè)和行政機關(guān)等）電力消費量

34、，八五期間按年均增長率18%計，九五期間按年均增長率20%計，以1990年的8.83億kWh為起點，1995年非物質(zhì)生產(chǎn)部門電力需求為再以1995年的預(yù)測值20.2億kWh作起點，預(yù)測2000年的用電量為第四章 季節(jié)趨勢預(yù)測在電力負荷隨時間的變化過程中，一般除存在著某種增長趨勢外，還普遍存在著多種周期性變化。一年四季的氣候變化對電力需求造成影響，使之呈現(xiàn)以年度為周期的季節(jié)性變化還有以月、以星期、以日為周期的變化，習(xí)慣上仍稱之為季節(jié)型趨勢。季節(jié)型趨勢現(xiàn)象普遍存在，比如：飲料的銷量、潮水的漲落等等第一節(jié) 季節(jié)型趨勢季節(jié)型趨勢受兩因素的影響，第一是季節(jié)因素，隨著季節(jié)的變化，冬夏的更替，入們對電力的消

35、費量會改變（圖4-1a）；第二是趨勢因素，對電力的需求除隨季節(jié)變化而變化以外，還會隨時間的推移而增長（降低）（圖4-1b）圖4-1a圖4-1b如果電力負荷只是由于季節(jié)的變化而變化，而不同時存在隨時間的推移而增長（減少）。預(yù)測時只考慮季節(jié)變化的因素而不考慮趨勢增長的因素。這就是長期水平趨勢電力負荷一方面隨季節(jié)變動而變動，一方面隨時間的推移呈上升（或下降）趨勢，這就是長期增長（下降）趨勢。第二節(jié) 長期水平趨勢下的季節(jié)變動趨勢預(yù)測如果經(jīng)濟現(xiàn)象只是由于季節(jié)的變化而變化，而不同時存在隨時間的推移而增長。預(yù)測時只考慮季節(jié)變化的因素而不考慮趨勢增長的因素。這就是長期水平趨勢下的季節(jié)變動。這時，有二種方法可供

36、選擇，一是直接平均法，一是全年比率平均法。一、直接平均法 直接平均法適用于季節(jié)性變化明顯，而且偶然因素很小的情況，一般用于近期預(yù)測。需要三年以上的歷史數(shù)據(jù)資料，且各月數(shù)據(jù)完整。表4-1 某地區(qū)用電量月份123456789101112200115242630454078323225201420021423263342418033352519172003162529304239793235252114同月平均152427314340793234252015季節(jié)比率4775849713412524699106796247要求：預(yù)測2004年該地區(qū)的用電量表中：2001、2002和2003年的數(shù)據(jù)為歷

37、史數(shù)據(jù)。第一步：求同月平均 將三年中對應(yīng)的一個月，比如：將2001年1月、2002年1月和2003年1月平均 三年一月平均數(shù)=（14+15+16）/3=15三年二月平均數(shù)=（24+23+25）/3=24這里與通常求平均的方法有點不同，通常人們是求同年的平均，這里是求不同年的同月平均。從上表數(shù)據(jù)看，就是對縱列求平均，共l2列代表12個月，可求得12個平均數(shù)。第二步：求三年全部月份的平均數(shù) 這里共收集了三年共36個月的數(shù)據(jù)，因此就是求36個月的平均數(shù)，稱為總平均數(shù)?？偲骄鶖?shù)（15+24+26+30+45+25+21+24）/36=32.08第三步：求季節(jié)比率將同月平均數(shù)除以總平均數(shù)，得到季節(jié)比率

38、季節(jié)比率=（同月平均數(shù)/總平均數(shù)）*100% 這樣，共有12個同月平均數(shù)，對應(yīng)于一個總平均數(shù)，可以求出12個月季節(jié)比率。比如： 1月季節(jié)比率=15（一月平均數(shù)）/32.08*100%=47 2月季節(jié)比率=24（二月平均數(shù)）/32.08*100%=75將以上結(jié)果填入表4-1第四步：描統(tǒng)計圖 如果要了解一年中各月總的季節(jié)變化狀況，最直觀的辦法就是利用各月的季節(jié)比率描統(tǒng)計圖。以月份為橫坐標，季節(jié)比率為縱坐標，繪出統(tǒng)計圖如圖4-2圖 4-2 通過統(tǒng)計圖很容易就能看出，該地區(qū)用電量的高峰期是7月份，低谷期是1月和12月，每年從1月份開始，用電量逐月上升，除6月份稍微有些波動以外，持續(xù)上升到七月達到頂點，

39、然后用電量逐月減少，直到12月再次達到低谷。第五步：預(yù)測 假設(shè)要預(yù)測2004年的用電量，可以采取下列步驟：1首先計算出上一年的月平均數(shù)?，F(xiàn)在要預(yù)測的年份是2004年，就計算出2003年的月平均數(shù)。根據(jù)前面提供的資料： 2003年月平均數(shù)2003年各月用電量只和/12=33 2用公式 下年預(yù)測值=上年平均數(shù)*各月季節(jié)比率 已知：2003年月平均數(shù)是33，1月季節(jié)比率47%，2月季節(jié)比率74%(根據(jù)表41列出的計算結(jié)果)，故： 2004年各月的預(yù)測收購量為： 1月預(yù)測用電量330.4715.5 2月預(yù)測用電量330.7524.8表4-2 直接平均法預(yù)測結(jié)果月 份123456789101112季節(jié)比

40、率%4775849713412524699106796247預(yù)測值162528324441813335262014 直接平均法一般需要三年以上的數(shù)據(jù)，進行近期預(yù)測二、全年比率平均法如果經(jīng)濟現(xiàn)象不但受季節(jié)變化的影響。同時也明顯受偶然因素的影響，就要考慮盡可能消除偶然因素的影響。完全消除是不可能的，全年比率平均法可以使偶然性的作用減小。 第一步 用前例數(shù)據(jù)，先求各年平均致(暫不涉及其它年)，如用2001年12個月的數(shù)據(jù)相加再除以12，得到2001年的月平均 某年月平均數(shù)某年12個月的負荷之和/12 例：2001年月平均數(shù)（15+24+25+20+14）/12=31.68 第二步 求各月實際值對全年

41、月平均數(shù)的比率，如：1月對全年平均數(shù)的比率：15/31.68=0.47，2月對全年平均數(shù)的比率：24/31.68=0.76。其余各月類似，可求得各月對全年比率。 2002年和2003年的數(shù)據(jù)，也采用上面的做法。三年共36個月，得出36個比率 第三步 計算平均季節(jié)比率 一月平均季節(jié)比率=（47+43+50）/3=0.47 二月平均季節(jié)比率=（76+71+73）/3=0.75 類似，可以求出12個月的季節(jié)比率。然后，可以用前面相同的方法對下一年各月的情況進行預(yù)測。表4-3 兩種預(yù)測方法結(jié)果比較月 份123456789101112直接平均法預(yù)測值162528324441813335262014全年比

42、率平均法預(yù)測值152426314340803235252015與直接平均法計算出的季節(jié)比率相比較，全面比率平均法計算出的季節(jié)比率由于經(jīng)過平均，突出了確定因素的影響，削弱了偶然因素的作用。與直接平均法相比，如果偶然因素比較明顯的話，全年比率平均法的預(yù)測效果要理想一些。第三節(jié) 長期增長趨勢下的季節(jié)變動趨勢預(yù)測 經(jīng)濟現(xiàn)象一方面隨季節(jié)變動而變動，一方面隨時間的推移呈上升或下降趨勢。大多數(shù)情況下，這種伴隨季節(jié)變動的時間趨勢變動呈上升趨勢。這是因為人口增長，生產(chǎn)力提高和社會向前發(fā)展所致。這就是本節(jié)研究的長期增長趨勢下的季節(jié)變動問題。 這里，預(yù)測的基本出發(fā)點是，首先不考慮季節(jié)因素，研究長期增長趨勢。即在假設(shè)

43、沒有季節(jié)因素的條件下，先計算出長期趨勢值。然后每個長期趨勢值乘以一個相應(yīng)的季節(jié)比率，將長期趨勢值調(diào)整為既考慮了長期趨勢，又考慮了季節(jié)因素的最終預(yù)測值。因此，這里的工作實際上是分計算趨勢值和計算預(yù)測值二步進行的。 本節(jié)將介紹二種方法：直接比率法和平均季節(jié)比率法。前者適用于偶然因素較小的情況，后者適用于偶然因素較大的情況。一、直接比率法 如前所述，大多數(shù)受季節(jié)因素影響的經(jīng)濟現(xiàn)象同時也會隨時間的推移呈上升或下降的趨勢。這時，進行預(yù)測就必須同時考慮季節(jié)和趨勢變化二個因素。結(jié)合例子說明直接比率法的預(yù)測方法。表4-4 某地區(qū)2001-2003年用電量1234567891011122001252225293

44、64567706950342620023029313641527178765538292003343536434856798380614235第一步：首先用資料描散點圖，通過觀察判斷是否存在明顯的穩(wěn)定上升趨勢（圖4-3）。 第二步：分別求出三年的各年月平均數(shù)。 各月平均數(shù)=各年12個月總和/12如：2001年月平均數(shù)=41.52002年月平均數(shù)=47.17 2003年月平均數(shù)=52.67 將三個各年月平均數(shù)描于圖中，分別以各年的中點為時間對應(yīng)點，以上三點坐標是A(6，41.5)，B(18，47.15)，C(30，52.57)，從圖上看，該市啤酒需求量在較有規(guī)律季節(jié)變化的同時，呈上升趨勢，并且根

45、據(jù)各年月平均數(shù)描述的圖象，這種上升是線性的，故可建立直線方程：Y=a+bt式中：Y：用電量；t：時間；a,b待定參數(shù)。 第三步：確定待定參數(shù)a，b的取值b=(C點的縱坐標-A點的縱坐標)/ (C點的橫坐標-A點的橫坐標)=（52.67-41.5）/（30-6）=0.465a=41.5-0.465*6=38.5 因此，Y=38.5+0.465t 第四步：計算趨勢值 很明顯，只要將t值(時間)依次代入式子Y38.5+0.465t，就可以計算出各月趨勢值。這里碰到的首要問題是求哪一年的趨勢值?自然，如果要預(yù)測2004年的用電量，應(yīng)當求出2004年的趨勢值，然后再與季節(jié)比率相乘，求出預(yù)測數(shù)。但因為求季

46、節(jié)比率用到最近的一年(2003)的趨勢值，故現(xiàn)在要求的趨勢值是2003年和2004年的。年份確定后，要找出相對應(yīng)的t值。t值代表月份的推移，是個時序數(shù)。從2001年元月t1開始，到2003年元月，t25。因此，2003年的趨勢值t應(yīng)從t25到t36；2004年從t37到t=48。按順序，趨勢值為：2003年1月：Y=38.5+0.46*25=502003年2月：Y=38.5+0.46*26=502004年1月：Y=38.5+0.46*37=56表4-5 2003和2004年各月趨勢值2003年t值2526272829303132333435362003年趨勢值50505151525253535

47、45455552004年t值3738394041424344454647482004年趨勢值565657575858595959606061第五步：計算季節(jié)比率 在考慮長期趨勢的條件下，季節(jié)比率公式為：季節(jié)比率=各月實際值/各月趨勢值這里趨勢值已經(jīng)計算出來，各月實際值也在本節(jié)開始時列表給出。計算季節(jié)比率的條件夠了。要用2003年的趨勢值計算季節(jié)比率，對應(yīng)的實際值當然也要用2003年的。那么為什么不計算2001年和2002年的季節(jié)比率呢？因為現(xiàn)在要預(yù)2004年的數(shù)據(jù)，用盡量靠近的一年的季節(jié)比率，更符合實際情況。故這里沒有計算2001年和2002年的趨勢值和季節(jié)比率。 根據(jù)2003年實際值和200

48、3年趨勢值可計算2003年季節(jié)比率如下：2003年1月季節(jié)比率34/50=0.682003年2月季節(jié)比率35/50=0.7其余各月類推。表4-6 2003年季節(jié)比率t值252627282930313233343536實際值343536434856798380614235趨勢值505051515252535354545555季節(jié)比率68707184921081491571481137664 第六步：預(yù)測 應(yīng)用公式：某月預(yù)測值=上年該月季節(jié)比率*該月趨勢值 用2004年的趨勢值分別乘2003年12個月的季節(jié)比率，就得到2004年各月預(yù)測值。表4-7 2004年預(yù)測值計算表2004年各月t值3738

49、394041424344454647482004年趨勢值5656575758585959596060612003年季節(jié)比率687071849210814945714811376642004年預(yù)測值383940485363889387684639二、平均季節(jié)比率法 如果收集的數(shù)據(jù)偶然因素比較大，增加減少的規(guī)律性被干擾比較大，就考慮消除這種影響。仍可用公式：預(yù)測值趨勢值*季節(jié)比率趨勢值的計算和前面的直接比率法一樣，直接將t值代入Y=a+bt。但季節(jié)比率如果仍用某一年的，偶然因素就比較大。要解決這個問題，就要盡量縮小局部數(shù)據(jù)的作用，擴大整體數(shù)據(jù)的作用。故想用平均季節(jié)比率來代替某一年的季節(jié)比率。即求出資料數(shù)據(jù)各年的季節(jié)比率，然后平均，得到一個平均季節(jié)比率。這時預(yù)測值用下列公式計算：預(yù)測值趨勢值*平均季節(jié)比率 由于秋季節(jié)比率使用了所有的數(shù)據(jù)，擴大了必然性的作用，起到了減少偶然因素影響的效果。這就是平均季節(jié)比率法的基本思