電力負荷預測方法研究

1、    電力負荷預測方法研究    郭晶晶摘要：電力負荷預測的開展始于上世紀八十年代初。最早的電力負荷預測工作完全依靠預測人員的運行經驗，沒有科學的理論做指導，預測誤差往往較大。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)日趨復雜，單純地依靠人工預測己經遠遠不能滿足預測的要求。因此，要求電力負荷預測更科學、更準確，極大地促發(fā)了電力負荷預測理論研究的開展。關鍵詞：負荷，負荷預測abstract: the development of electric power load forecasting began in the 1980 s. the earliest po

2、wer load forecasting work depend entirely on the forecasters operation experience, no scientific theories do guidance, prediction error often larger. along with the development of the electric power industry, electric power system is complicated, simply rely on artificial prediction has been far fro

3、m meeting the requirements of the forecast. therefore, request power load forecasting more scientific and more accurate, greatly contributed to the electric power load forecasting theory research development.keywords: load, load forecasting：c39 ：a ：引言隨著國民經濟的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，電力負荷將不斷增長，正確的預測電力負荷是保證國民經濟各

4、個部門及人們生活的電力需要，是電力工業(yè)自身建行發(fā)展的需要，也是電力規(guī)劃的基礎。作為電力規(guī)劃工作的重要組成部分，電力負荷預測成為地區(qū)和電網的電力發(fā)展速度、電力建設規(guī)模、電力工業(yè)布局、能源資源平衡以地區(qū)或電網資金和人力資源的需求和平衡提供可靠的依據，它對于保證電力工業(yè)的建行發(fā)展，及對國民經濟的發(fā)展均有著十分重要的意義。當前，電力企業(yè)走向市場化對電力負荷預測提出了新的要求，需要充分引用最先進的科學預測理論，做出符合市場需求的科學預測，是預測手段及預測結果滿足市場經濟化的電力發(fā)展。負荷預測的概念、特點及分類負荷指電力需求量或者用電量，而需求量是指能量的時間變化率，即功率。也可以說，負荷指發(fā)電廠、供電地

5、區(qū)或電網在某一瞬間所承擔的工作負荷。對用戶來說，用電負荷是指連接在電網的用戶所有用電設備在某一瞬間所消耗的功率之和。電力系統(tǒng)負荷預測是指從已知的經濟、社會發(fā)展和電力系統(tǒng)需求情況出發(fā)，在正確理論的指導下，通過調查研究掌握大量翔實的歷史數據并加以分析的基礎上，運用可靠的方法與手段，探索事物間的內在聯系和發(fā)展規(guī)律，以未來年份經濟、社會發(fā)展情況的預測結果為依據，對電力負荷的發(fā)展趨勢做出科學合理的估計與預測。因此，電力系統(tǒng)負荷預測實際上是對電力市場需求的預測，核心是根據預測對象的歷史資料，建立數學模型來表述其發(fā)展變化的規(guī)律，從而得到合理的預測結果，為電力系統(tǒng)管理部門做出正確的決策提供依據和保證。負荷預測

6、按不同的分類標準可以作以下幾種不同的劃分。按時間劃分負荷預測可以分為長期、中期、短期、超短期以及節(jié)日預測。負荷的長期預測一般指10年以上并以年為單位的預測,中期預測指5年左右并以年為單位的預測,它們的意義在于幫助決定電網的規(guī)劃、增容和改建,是電力規(guī)劃部門的重要工作之一。按預測內容分類,負荷預測可以分為城市民用負荷、商業(yè)負荷、農村負荷、工業(yè)負荷以及其它負荷的預測。按特性分類根據負荷預測表示的不同特性,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、低谷負荷平均、平段負荷平均、全網負荷、母線負荷、負荷率等類型的負荷預測,以滿足供電、用電部門管理工作的需要。負荷預測的意義電力用戶是

7、電力工業(yè)的服務對象，隨著國民經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，電力負荷將不斷增長。中長期負荷預測主要用于新的發(fā)電機組的安裝與電網的增容和改建。正確地預測電力負荷是保證國民經濟各部門及人民生活的電力需要，是電力工業(yè)自身健康發(fā)展的需要，也是電力規(guī)劃的基礎。作為電力規(guī)劃工作的重要組成部分，電力負荷預測為地區(qū)或電網的電力發(fā)展速度、電力建設規(guī)模、電力工業(yè)布局、能源資源平衡，地區(qū)或電網間的電力余缺調劑，以及地區(qū)或電網資金和人力資源的需求與平衡提供可靠的依據，它對于保證電力工業(yè)的健康發(fā)展，乃至對于國民經濟的發(fā)展均有著十分重要的意義。影響電力負荷的因素有很多，其中存在一些難以量化的因素，如政策、經濟等影響，這些

8、因素之間又存在著一定的相關關系，因此，需要用復雜度更高的參數組來表述電力負荷在這些因素影響下的變化趨勢，如何分析參數間的聯系就成了研究重點。因此需要引入計量經濟學的協(xié)整理論探求用電量及其影響因素的動態(tài)均衡關系。在此基礎上的預測方法能夠得到更為準確的預測結果，能夠為電力規(guī)劃提供更可靠的依據。電力負荷預測是計劃用電管理、合理安排電網運行方式和制定機組檢修計劃的前提，是對發(fā)電、輸電和電能分配等工作進行合理安排的必要前提。它對電網的安全、經濟運行具有重要意義，也是電網營銷決策時必須考慮的因素。它的重要性表現在幾個方面：（1）負荷預測工作是電力系統(tǒng)增容規(guī)劃的基礎。（2）準確的負荷預測有利于進行市場營銷分

9、析，采取適合的營銷策略組合。（3）準確的負荷預測有利于電網采取正確的運行方式。負荷預測的方法負荷預測的方法有很多種，用的比較多的有回歸分析法、趨勢預測方法、時間序列預測法，常用的還有概率預測法、彈性系數法、產值單耗法、專家系統(tǒng)預測法等。隨著負荷預測技術的發(fā)展，近年來又出現了人工神經網絡方法、模糊聚類法、小波分析、優(yōu)選組合預測等。這些方法都有各自的優(yōu)缺點，在預測中要針對當地的實際情況采取相應的預測方法。1.電力彈性預測法：電力彈性系數是電量平均增長率與國內生產總值之間的比值，根據國內生產總值增長速度結合電力彈性系數得到規(guī)劃期的總用電量。同時由于彈性系數值受到預測期的經濟發(fā)展水平、產業(yè)結構科技及工

10、藝水平、生活水平、電價水平及節(jié)電政策和措施等諸多因素的影響，所以如何確定預測期的電力彈性系數成為這種方法的關鍵。電力彈性系數法的優(yōu)點是能較好地把握電力負荷增長的趨勢及范圍，但是由于近年來產業(yè)結構的調整，使得彈性系數意義在淡化，具體地區(qū)彈性系數波動太大，因此目前更傾向于以彈性系數法作為中長期負荷預測結果校核的一種手段。2.灰色預測法：灰色系統(tǒng)理論自80年代由我國學者提出以來，已在各個領域得到廣泛應用。特別是在電力負荷預測中取得了一定的成績，它是自動控制科學和運籌數學方法相結合的一門新理論，它為系統(tǒng)研究提供了新的科學方法和數學手段。部分信息已知、部分信息未知的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。它把一切隨機過程看作

11、是在一定范圍內變化的、與時間有關的灰色過程。對灰色量不是從統(tǒng)計規(guī)律的角度應用大樣本進行研究，而是采用數據生成的方法，將雜亂無章的原始數據整理成規(guī)律性強的生成序列再作研究?；疑A測技術的優(yōu)點是要求數據少，不考慮分布規(guī)律、不考慮變化趨勢、運算方便、短期預測精度高、易于檢驗等。缺點是當數據的離散程度越大，即數據灰度越大，則預測精度越差，不適合電力系統(tǒng)的長期若干年的預測。3.趨勢外推法：當電力負荷依時間變化呈現某種上升或下降的趨勢，并且無明顯的季節(jié)波動，又能找到一條合適的函數曲線反映這種變化趨勢時，就可以用時間t為自變量，時序數值y為因變量，建立趨勢模型yf(t)。當有理由相信這種趨勢能夠延伸到未來時

12、，賦予變量t所需要的值，可以得到相應時刻的時間序列未來值。這就是趨勢外推法。4.彈性系數法：彈性系數是電量平均增長率與國內生產總值之間的比值，根據國內生產總值的增長速度結合彈性系數得到規(guī)劃期末的總用電量。彈性系數法是從宏觀上確定電力發(fā)展同國民經濟發(fā)展的相對速度，它是衡量國民經濟發(fā)展和用電需求的重要參數。該方法的優(yōu)點是：方法簡單，易于計算。缺點是：需做大量細致的調研工作。5.回歸分析法：回歸預測是根據負荷過去的歷史資料，建立可以進行數學分析的數學模型。用數理統(tǒng)計中的回歸分析方法對變量的觀測數據統(tǒng)計分析，從而實現對未來的負荷進行預測?；貧w模型有一元線性回歸、多元線性回歸、非線性回歸等回歸預測模型。

13、其中，線性回歸用于中期負荷預測。6.時間序列法：就是根據負荷的歷史資料，設法建立一個數學模型，用這個數學模型一方面來描述電力負荷這個隨機變量變化過程的統(tǒng)計規(guī)律性；另一方面在該數學模型的基礎上再確立負荷預測的數學表達式，對未來的負荷進行預測。7.專家系統(tǒng)法：專家系統(tǒng)預測法是對數據庫里存放的過去幾年甚至幾十年的，每小時的負荷和天氣數據進行分析，從而匯集有經驗的負荷預測人員的知識，提取有關規(guī)則，按照一定的規(guī)則進行負荷預測。實踐證明，精確的負荷預測不僅需要高新技術的支撐，同時也需要融合人類自身的經驗和智慧。因此，就會需要專家系統(tǒng)這樣的技術。專家系統(tǒng)法，是對人類的不可量化的經驗進行轉化的一種較好的方法。

14、但專家系統(tǒng)分析本身就是一個耗時的過程，并且某些復雜的因素(如天氣因素)，即使知道其對負荷的影響，但要準確定量地確定他們對負荷地區(qū)的影響也是很難的。專家系統(tǒng)預測法適用于中、長期負荷預測。8.神經網絡法：神經網絡預測技術，可以模仿人腦做智能化處理，對大量非結構性、非確定性規(guī)律具有自適應功能。ann應用于短期負荷預測比應用于中長期負荷預測更為適宜。因為，短期負荷變化可以認為是一個平穩(wěn)隨機過程。而長期負荷預測可能會因政治、經濟等大的轉折導致其模型的數學基礎的破壞9.小波分析預測技術：小波分析是一種時域-頻域分析法，它在時域和頻域上同時具有良好的局部化性質，并且能根據信號頻率高低自動調節(jié)采樣的疏密，它容

15、易捕捉和分析微弱信號以及信號、圖像的任意細小部分。結論負荷預測的方法很多，一些在很多領域運用很成功的預測方法如回歸預測等方法同樣在電力負荷預測領域也有著廣泛的應用。這些方法本身總的來說是很有效的，也積累了很多成功的經驗，但是這些方法的使用過程同時存在著一些需要深入探討和挖掘的問題。進入二十一世紀，隨著我國經濟的飛速發(fā)展，能源供給出現短缺，在電能方如何實現削峰填谷，降低電力高峰負荷，提高負荷率，成為電力需求側管理的首任務。本文擬通過對電力負荷特性分析預測方法進行研究，探索變負荷特性，提高電力負荷率，以達到電力能源的健康、可持續(xù)發(fā)展。負荷特性分析和預測是負荷管理的基礎，只有認識和分析電力負荷的現狀，測未來負荷趨勢，才能找到負荷管理工作的切入點，尋找切實可行的管理辦法。參 考 文 獻1牛東曉，曹樹華，趙磊,等.電力負荷預測技術及其應用.中國電力出版社,1998,1281332韋鋼,賀