電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究綜述與發(fā)展方向的探討

摘要：負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的規(guī)劃、用電以及電力調(diào)度等起到十分重要的作用，對(duì)電力系統(tǒng)以及用電系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有關(guān)鍵性的意義。文章對(duì)年度負(fù)荷預(yù)測(cè)、月度負(fù)荷預(yù)測(cè)以及短期負(fù)荷預(yù)測(cè)所使用的方法進(jìn)行了探討，并對(duì)其特征、建議模式進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；負(fù)荷預(yù)測(cè)；序列預(yù)測(cè)方法

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）29-0117-02

負(fù)荷預(yù)測(cè)對(duì)于研究電力系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)展?fàn)顩r起著十分重要的作用，是正確決策的根本保證。電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)指的是對(duì)已知的電力系統(tǒng)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和氣象等數(shù)據(jù)進(jìn)行整定，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析和研究，從而探索出各個(gè)事物之間存在的內(nèi)在聯(lián)系以及相應(yīng)的變化規(guī)律，對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)值做出正確的預(yù)測(cè)。負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的規(guī)劃、用電以及調(diào)度等部門起到關(guān)鍵性的作用，而國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者也對(duì)各種預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了不斷研究。現(xiàn)今電力系統(tǒng)的預(yù)測(cè)領(lǐng)域變得更加廣泛，出現(xiàn)了更多復(fù)雜的專業(yè)性理論，本文就針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探討，通過(guò)對(duì)年度負(fù)荷預(yù)測(cè)、月度負(fù)荷預(yù)測(cè)以及短期負(fù)荷預(yù)測(cè)等方面對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中的顯著特點(diǎn)、使用方法以及各種問(wèn)題的解決方案進(jìn)行了研究。此外，本文還結(jié)合國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)和建議對(duì)符合預(yù)測(cè)進(jìn)行了專業(yè)性的分析。

1 負(fù)荷預(yù)測(cè)的作用和要求

提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)度是電力系統(tǒng)正常規(guī)劃和運(yùn)行的必然要求，對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)部門都起著十分重要的作用。諸如電力企業(yè)制定的中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力系統(tǒng)實(shí)施燃料計(jì)劃的前提，而短期負(fù)荷預(yù)測(cè)則是制定發(fā)電計(jì)劃的基礎(chǔ)，通過(guò)符合預(yù)測(cè)能夠更加準(zhǔn)確地分析電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并且還能預(yù)測(cè)電力系統(tǒng)的潛在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，其目的就是為了提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為電力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性提供可靠保障。

關(guān)于負(fù)荷預(yù)測(cè)的具體分類存在有很多種分法，按照預(yù)測(cè)期限的不同可以將其分為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)、中期預(yù)測(cè)以及短期預(yù)測(cè)，其相對(duì)應(yīng)的方式為年度預(yù)測(cè)、月度預(yù)測(cè)等。從國(guó)外的一些負(fù)荷預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)可以得知，其長(zhǎng)期預(yù)測(cè)研究比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于短期預(yù)測(cè)。無(wú)論在哪一種期限類別負(fù)荷預(yù)測(cè)中，其內(nèi)容通常包括負(fù)荷曲線以及電量的預(yù)測(cè)。

2 年度負(fù)荷預(yù)測(cè)

年度負(fù)荷預(yù)測(cè)會(huì)將年度用電需求指標(biāo)中的用電量和電力運(yùn)行情況作為預(yù)測(cè)內(nèi)容，它是電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展的保障，對(duì)推動(dòng)我國(guó)的電源、電網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及人民生活質(zhì)量有著非常重要的作用。通常用到的年度負(fù)荷預(yù)測(cè)方法有專家調(diào)查法、產(chǎn)值單耗法、彈性系數(shù)法、年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)等傳統(tǒng)而簡(jiǎn)單實(shí)用的預(yù)測(cè)方法，此外還有一種實(shí)用性很強(qiáng)的預(yù)測(cè)方法—序列預(yù)測(cè)法，它同時(shí)也是月度預(yù)測(cè)和短期預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。序列預(yù)測(cè)模型的抽象表達(dá)公式為：，X為m種相關(guān)因素組成的向量；t為時(shí)間序號(hào)；y表示待預(yù)測(cè)量；S表示預(yù)測(cè)模型的參數(shù)總量，如果不考慮其他因素的線性預(yù)測(cè)模型，其公式為。當(dāng)想要獲取相關(guān)數(shù)值時(shí)，可以在某一歷史時(shí)段從電力系統(tǒng)以外的其他部門來(lái)獲取，可以通過(guò)這一時(shí)段的對(duì)其參數(shù)總量S進(jìn)行預(yù)測(cè)估計(jì)，經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)后的公式可以表示為：，，因而在對(duì)其預(yù)測(cè)時(shí)段后得到的擬合殘差平方和用公式表示為最小為目標(biāo)，就是所說(shuō)的最小二乘估計(jì)公式測(cè)量法。

在使用上述公式進(jìn)行年度預(yù)測(cè)時(shí)，最好選用十年以內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，這樣才能提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，具有更高的參考價(jià)值。而如果僅僅依靠自身規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，由于其運(yùn)行規(guī)律本身具有一定的單調(diào)性，這就使得預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)一定的差誤，將這種預(yù)測(cè)方法和灰色預(yù)測(cè)方法以及各種數(shù)學(xué)曲線回歸分析模型法相結(jié)合能夠在更大程度上提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。此外，在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，可以適當(dāng)引用傳統(tǒng)的彈性系數(shù)法，從而對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)行更加準(zhǔn)確地把握。從整體上而言，年度預(yù)測(cè)不適合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）這種預(yù)測(cè)方法，因?yàn)槟甓阮A(yù)測(cè)擁有較少的數(shù)據(jù)序列值，而ANN需要較大數(shù)量的樣本數(shù)值。

3 月度負(fù)荷預(yù)測(cè)

月度預(yù)測(cè)是以月作為預(yù)測(cè)手段來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的，它預(yù)測(cè)內(nèi)容包括有每月的用電需求指標(biāo)，如月度電力和電量。月度預(yù)測(cè)是電力計(jì)劃部門和用電營(yíng)銷部門的重要工作內(nèi)容，通過(guò)科學(xué)合理的預(yù)測(cè)能夠使電力系統(tǒng)更加優(yōu)良地運(yùn)行，從而減少投入運(yùn)行成本，提高供電質(zhì)量和可靠性。如果按照年度預(yù)測(cè)的基本思路以及時(shí)間序列法進(jìn)行月度預(yù)測(cè)也能夠提高準(zhǔn)確值，然而由于數(shù)據(jù)本身存在多樣性以及規(guī)律上的復(fù)雜性，使得月度預(yù)測(cè)有著一些不同的地方，應(yīng)該根據(jù)特殊的物理量變化規(guī)律，構(gòu)造出一種特殊的預(yù)測(cè)方法。在繪制月度測(cè)量圖表時(shí)，可以以年份作為X軸、月份作為Y軸、月度物理量作為Z軸來(lái)作圖，進(jìn)而更加直觀地看到每月的電量類數(shù)據(jù)以及相對(duì)應(yīng)的發(fā)電量，還能看到負(fù)荷類數(shù)據(jù)。通過(guò)觀察月度量的年度發(fā)展序列點(diǎn)可以體現(xiàn)出國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律。然而，這種預(yù)測(cè)方法也存在著不足的地方，比如，不能在最大程度上利用最新數(shù)據(jù)值，如果目前是2013年1月，已經(jīng)獲得了從2006年5月至今的相關(guān)電量數(shù)據(jù)，如果對(duì)2013年進(jìn)行預(yù)測(cè)，那么其所使用的原始數(shù)據(jù)只有前幾年中的歷史數(shù)據(jù)，而沒(méi)有2012年10月到2013年1月的最新數(shù)據(jù)。此外，還可以利用周期性預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，這樣可以利用最新的月度數(shù)據(jù)。在使用月度預(yù)測(cè)法時(shí)，最好使用5～10年以內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，有鑒于序列預(yù)測(cè)方法具有一定的單調(diào)性，因而可以結(jié)合灰色預(yù)測(cè)以及回歸分析法進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)待那些影響性特別大的數(shù)據(jù)，要采取特殊的處理方法。

4 短期負(fù)荷預(yù)測(cè)

短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的主要用途是對(duì)未來(lái)幾小時(shí)甚至是幾天的電力運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)起到優(yōu)化資源配置的作用，能夠?qū)ΜF(xiàn)代電力市場(chǎng)的發(fā)展起到積極的意義。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了多年的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)研究，并且在預(yù)測(cè)理論方面作出了突出的貢獻(xiàn)，通過(guò)對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)精度的調(diào)整在極大程度上提高了發(fā)電設(shè)備的利用率以及電力調(diào)度的有效性。此外，由于受到諸多非線性因素的制約，促進(jìn)了新技術(shù)新理論的不斷研發(fā)，使得短期負(fù)荷預(yù)測(cè)呈現(xiàn)出了明顯的周期性。短期負(fù)荷預(yù)測(cè)所呈現(xiàn)的規(guī)律特征和各種環(huán)境因素有著十分密切的聯(lián)系，會(huì)受到氣候因素、設(shè)備故障因素以及重大活動(dòng)的制約。短期預(yù)測(cè)中最主要的方法是ANN法，其最主要的特征就是對(duì)非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，進(jìn)而突出知識(shí)推理和自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，能夠?qū)⒎蔷€性函數(shù)進(jìn)行很好地?cái)M合，對(duì)預(yù)測(cè)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。在使用短期負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，對(duì)非節(jié)假日的預(yù)測(cè)樣本數(shù)據(jù)要以能夠反映季節(jié)更迭的為主，可以利用ANN預(yù)測(cè)法對(duì)受氣象因素影響嚴(yán)重的負(fù)荷變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，并建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ汀?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電力市場(chǎng)研究條件的不斷多樣化以及相關(guān)理論研究的不斷擴(kuò)展，關(guān)于負(fù)荷預(yù)測(cè)本身的規(guī)律研究也要突出更多的電力系統(tǒng)特色，而不能僅僅強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)方法的使用價(jià)值，因而電力負(fù)荷預(yù)測(cè)和所處的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、氣象以及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量等因素有著十分密切的聯(lián)系，因而要從電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)的角度出發(fā)，注重負(fù)荷發(fā)展的潛在規(guī)律，采用多樣化的統(tǒng)計(jì)、管理方法對(duì)負(fù)荷數(shù)值進(jìn)行正確預(yù)測(cè)。

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作者簡(jiǎn)介：王倩（1979—），女，河南周口人，國(guó)網(wǎng)周口供電公司電力工程師，研究方向：電力調(diào)度運(yùn)行方式。