基于云計(jì)算的智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測平臺構(gòu)建研究

摘 要：隨著全球智能電網(wǎng)的發(fā)展，負(fù)荷預(yù)測平臺是智能電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要支撐。基于此，本文在智能化電網(wǎng)高效管理和可靠存儲要求下，提出了基于云計(jì)算的智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測平臺的構(gòu)建，并對電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測特點(diǎn)、主要框架、主要技術(shù)、面臨問題及相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；智能電網(wǎng)；負(fù)荷預(yù)測平臺

中圖分類號：TM715

隨著我國電力建設(shè)步伐的不斷加快，電網(wǎng)規(guī)模變得越來越大，而且其結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，在運(yùn)行時相關(guān)數(shù)據(jù)相比之前也會急劇增加。大量智能終端設(shè)備的投入使用，都將影響智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的手段、環(huán)境和目標(biāo)。隨著云計(jì)算的出現(xiàn)，智能電網(wǎng)符合預(yù)測將有更廣闊的發(fā)展前景。

1 云計(jì)算技術(shù)及智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測特點(diǎn)及主要框架

1.1 云計(jì)算技術(shù)概述。云計(jì)算是商業(yè)化的超大規(guī)模分布式計(jì)算技術(shù)，用戶可以通過已有的網(wǎng)絡(luò)將所需要的龐大的計(jì)算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的更龐大的系統(tǒng)，經(jīng)搜尋、計(jì)算、分析之后將處理的結(jié)果回傳給用戶，還可以有效減少和服務(wù)供應(yīng)商之間的交互，從而為管理節(jié)省大量時間；它將在未來的生活、生產(chǎn)和商業(yè)活動中發(fā)揮越來越重要的作用，將引起互聯(lián)網(wǎng)格局發(fā)生根本改變。因此，云計(jì)算技術(shù)在現(xiàn)代大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)中受到了廣泛的關(guān)注，包括阿里、百度等國內(nèi)著名企業(yè)都在競相研究云計(jì)算相關(guān)服務(wù)。目前，這種技術(shù)主要運(yùn)用于互聯(lián)網(wǎng)、科學(xué)計(jì)算機(jī)以及物聯(lián)網(wǎng)等各個領(lǐng)域，而且相關(guān)研究正在進(jìn)一步深入發(fā)展。

1.2 智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測特點(diǎn)。智能電網(wǎng)環(huán)境下電力負(fù)荷預(yù)測的研究對象是多方面的，主要包括母線、地區(qū)、新能源、分布式發(fā)電處理及智能終端用電預(yù)測等。充分利用各類綜合信息平臺研究相關(guān)智能化預(yù)測算法是智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測技術(shù)綜合化的具體體現(xiàn)。與傳統(tǒng)的電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測相比，智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測具有如下特點(diǎn)：（1）影響智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測因素出現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢。智能電網(wǎng)環(huán)境下，需要綜合考慮傳統(tǒng)因素影響、智能用電設(shè)備的符合管理方式、分布式電源發(fā)電上網(wǎng)相關(guān)計(jì)劃、儲能模式下削峰填谷對符合的具體影響及用戶要求等。這些因素不僅要在預(yù)測結(jié)果修正技術(shù)中得到運(yùn)用，還要運(yùn)用在預(yù)測模型調(diào)控策略中；（2）智能電網(wǎng)符合預(yù)測對象出現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。其研究對象不再停留在傳統(tǒng)的母線負(fù)荷及系統(tǒng)符合預(yù)測，而是進(jìn)一步轉(zhuǎn)向多維多級負(fù)荷預(yù)測；（3）負(fù)荷預(yù)測智能性和適應(yīng)性更強(qiáng)。智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測要根據(jù)對象的不同，選用相應(yīng)的模型，其相關(guān)參數(shù)也要隨對象改變而發(fā)生變化。拐點(diǎn)和極值點(diǎn)出現(xiàn)時刻和大小要有較高的準(zhǔn)確性和靈敏度；（4）在智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測中基礎(chǔ)性的負(fù)荷特性分析是關(guān)鍵。目前高級量測體系已逐步推廣，并在各領(lǐng)域內(nèi)得到運(yùn)用，其中海量負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)的存儲和管理需要通過各種通信方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)管理系統(tǒng)；（5）智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測要建立智能化信息庫。負(fù)荷預(yù)測工作要做到盡可能的精細(xì)，就必須在傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測基礎(chǔ)上，建立智能化管理需求的信息庫、負(fù)荷特性分析庫和影響因素信息庫等，以更好的服務(wù)于負(fù)荷預(yù)測工作。此外，為保證智能化信息庫的活力，還應(yīng)加強(qiáng)與公共服務(wù)平臺的聯(lián)系。

1.3 智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測主要框架。從預(yù)測流程來說，智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測主要框架包括以下幾個步驟：（1）篩選樣本和初始異常數(shù)據(jù)處理；（2）選擇中間智能化預(yù)測模型；（3）最后預(yù)測結(jié)果修正。從發(fā)電和用電側(cè)層面來看，智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測主要框架包括：（1）建立總用電負(fù)荷同影響因素的相互關(guān)系；（2）建立非統(tǒng)調(diào)負(fù)荷同影響因素之間的相互關(guān)系；（3）根據(jù)“統(tǒng)調(diào)負(fù)荷/網(wǎng)供+非統(tǒng)調(diào)負(fù)荷=總用電負(fù)荷”關(guān)系式，分析統(tǒng)調(diào)負(fù)荷/網(wǎng)供的變化規(guī)律。

2 智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測主要技術(shù)

2.1 母線負(fù)荷預(yù)測技術(shù)。母線預(yù)測一般采用直接預(yù)測和間接預(yù)測兩種方法。直接預(yù)測主要是根據(jù)母線符合特點(diǎn)、影響因素、歷史記錄數(shù)據(jù)等機(jī)型預(yù)測；間接預(yù)測主要利用修正法或地區(qū)負(fù)荷預(yù)測分配法進(jìn)行預(yù)測。該技術(shù)利用智能化算法作為支撐外，還需掌握以下幾方面要素：（1）掌握母線上網(wǎng)負(fù)荷的來源及相關(guān)方式，同時掌握母線下網(wǎng)負(fù)荷去向，并統(tǒng)計(jì)和分析具體數(shù)據(jù)；（2）對影響母線負(fù)荷的各類因素進(jìn)行深入分析，尤其是直接利用氣象預(yù)報(bào)數(shù)值或使用氣象站氣象數(shù)據(jù)方法；（3）建立相對全面的母線負(fù)荷修正算法庫和異常數(shù)據(jù)辨識庫；（4）從各角度和不同層次研究母線負(fù)荷相似日選取方法；（5）建立基于影響母線相關(guān)因素及特性分析智能化決策信息庫。

2.2 多級協(xié)調(diào)與反饋修正技術(shù)。多級協(xié)調(diào)技術(shù)主要運(yùn)用于智能網(wǎng)環(huán)境下預(yù)測結(jié)果出現(xiàn)不平衡的時候。這種修正技術(shù)主要是對不平衡量進(jìn)行重新分配。反饋修正技術(shù)是在研究歷史預(yù)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上是，通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)，在原有模型中新增一個誤差調(diào)整輸入，以達(dá)到優(yōu)化模型及提高預(yù)測精度的目的。此外，傳統(tǒng)的母線預(yù)測與負(fù)荷預(yù)測之前的修正關(guān)系也是運(yùn)用了該技術(shù)。多級協(xié)調(diào)技術(shù)和反饋修正技術(shù)為智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測提供了可靠基礎(chǔ)。

2.3 異常數(shù)據(jù)識別與修正技術(shù)。異常數(shù)據(jù)識別與修正技術(shù)需要對不同時刻預(yù)測對象的發(fā)展模式和變化規(guī)律進(jìn)行智能化識別，主要是識別異常數(shù)據(jù)的屬性，包括數(shù)值、時刻和對象等；分類整理異常數(shù)據(jù)，修正模型必須采用智能化模型，以保證原始數(shù)據(jù)的可靠性，為智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.4 自適應(yīng)預(yù)測技術(shù)。建立智能化負(fù)荷預(yù)測算法庫是該技術(shù)研究的前提條件。智能電網(wǎng)一般具有多變特性，采用該方法研究適應(yīng)性強(qiáng)和靈活多樣的預(yù)測模型。自適應(yīng)性主要體現(xiàn)在以下兩方面：一方面，以模型參數(shù)的可調(diào)性適應(yīng)模型可選擇性；另一方面，以模型的多樣性去適應(yīng)負(fù)荷特性的多樣性。這種技術(shù)為智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測提供了模型基礎(chǔ)。

3 云計(jì)算在智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測平臺的應(yīng)用

云計(jì)算是一種新型的計(jì)算模式，可以解決目前電網(wǎng)面臨的日趨嚴(yán)峻的問題。目前，這種計(jì)算技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于醫(yī)療、教育、經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)等領(lǐng)域。其在智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測平臺的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）異構(gòu)資源的優(yōu)化整合。目前電網(wǎng)信息系統(tǒng)因部門或業(yè)務(wù)相關(guān)要求不同，致使其數(shù)據(jù)格式、應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)而平臺存在一定差異，進(jìn)而引發(fā)資源信息不集中、異構(gòu)困難和各層面的額貫通出現(xiàn)困難。云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有業(yè)務(wù)的計(jì)算資源和相關(guān)數(shù)據(jù)信息的充分整合，并建立互操作和業(yè)務(wù)協(xié)同信息平臺，滿足智能電網(wǎng)共享和集成信息資源的需求；（2）基礎(chǔ)設(shè)施資源的自動化管理。目前智能電網(wǎng)信息平臺存在如下特點(diǎn)：基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量眾多且分布不均，規(guī)模也比較大，同時還運(yùn)行多種應(yīng)用。云計(jì)算的平臺管理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同服務(wù)器的協(xié)同工作，系統(tǒng)發(fā)生故障也能快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)，利用智能化、自動化手段管理大規(guī)模系統(tǒng)更加可靠；（3）海量電網(wǎng)數(shù)據(jù)的可靠存儲。云計(jì)算海量數(shù)據(jù)的存儲是通過分布式的存儲方式來完成的，而且，為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，還采用了高可靠性軟件和冗余存儲方式；（4）各類電網(wǎng)數(shù)據(jù)的高效管理。電網(wǎng)數(shù)據(jù)種類眾多，分布比較廣，而且其處理頻度、查詢及性能要求也各不相同。利用云計(jì)算數(shù)據(jù)管理技術(shù)可以對電網(wǎng)信息平臺種類眾多及分布的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理；（5）快速的電力系統(tǒng)計(jì)算與分析等。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，云計(jì)算技術(shù)可為電力系統(tǒng)計(jì)算提供高性能的并行處理能力，同時為使并行算法開發(fā)變得更加便捷，云計(jì)算技術(shù)還可為其提供并行編程模式。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著電力行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測平臺也承受著很大壓力，需引入新技術(shù)來保證和改善智能電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。云計(jì)算技術(shù)具有高可靠性、虛擬化、超大規(guī)模、通用性和高靈敏性等優(yōu)勢，適應(yīng)于現(xiàn)代化智能電網(wǎng)的實(shí)際需求。同時云計(jì)算利用利用資源分布廣泛的特點(diǎn)，可以共享各大區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，以支撐全電網(wǎng)一體化時域仿真，從而大幅提高全電網(wǎng)穩(wěn)定性分析水平。因此，智能電網(wǎng)引入云計(jì)算技術(shù)可以極大促進(jìn)智能電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測平臺的完善。

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作者單位：成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，成都 611130