春節(jié)假期對江蘇電網(wǎng)負(fù)荷及電量影響研究

楊俊義，周　琪，趙宏大，談　健

（1.江蘇省電力公司 電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京　210008；2.江蘇省電力公司，南京　210024）

春節(jié)假期對江蘇電網(wǎng)負(fù)荷及電量影響研究

楊俊義1，周琪2，趙宏大1，談健1

（1.江蘇省電力公司 電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，南京210008；2.江蘇省電力公司，南京210024）

春節(jié)是我國最重要、最隆重的傳統(tǒng)節(jié)日。春節(jié)期間，江蘇電網(wǎng)的負(fù)荷特性以及用電量較平時(shí)將發(fā)生非常大的變化［1-2］。加強(qiáng)春節(jié)期間的電網(wǎng)負(fù)荷特性分析和電力需求預(yù)測，將對保障春節(jié)期間的電力供應(yīng)具有十分重要的意義。本文對2008—2015年春節(jié)期間江蘇電網(wǎng)的負(fù)荷特性進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了春節(jié)假期對江蘇電網(wǎng)負(fù)荷和電量的影響時(shí)長，并且對春節(jié)期間的負(fù)荷和電量的曲線進(jìn)行了建模，為春節(jié)期間的負(fù)荷和電量預(yù)測提供了有益的參考。最后對建立的電量模型進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果顯示，2008—2014年春節(jié)期間共41天的累計(jì)用電量誤差不超過4%，2015年由于經(jīng)濟(jì)形勢下行壓力較大，導(dǎo)致春節(jié)期間企業(yè)開工不足，預(yù)測誤差達(dá)到了5.7%。

1　2008—2015年春節(jié)期間電網(wǎng)負(fù)荷特性分析

2008—2015年春節(jié)期間最高用電負(fù)荷標(biāo)、日用電量幺值曲線如圖1、圖2所示。歷年春節(jié)期間，江蘇電網(wǎng)最高用電負(fù)荷、日電量曲線均呈“V”字形狀［3，4］，其最高用電負(fù)荷和日電量均經(jīng)歷了先下降再上升的過程，并且下降速度快于回升速度。隨著春節(jié)假期日趨臨近，學(xué)生、農(nóng)民工等探親返鄉(xiāng)潮的影響加劇，企事業(yè)單位陸續(xù)放假停工，日最大負(fù)荷和日電量逐日下降，正月初一或者初二降至春節(jié)期間的最低點(diǎn)，隨后，日最大負(fù)荷和日電量逐日回升，正月初八大部分單位恢復(fù)正常上班，但由于人們心理和工作安排上還有一個(gè)調(diào)整過程，尚未恢復(fù)到正常生產(chǎn)、生活狀態(tài)，日最大負(fù)荷和日電量仍未恢復(fù)到正常水平。

春節(jié)期間，最大用電負(fù)荷的最低點(diǎn)一般出現(xiàn)在初二，偶爾出現(xiàn)在初一或者初三，約為平時(shí)最小負(fù)荷的一半，電量曲線也滿足這一規(guī)律。2014年春節(jié)當(dāng)天最大用電負(fù)荷標(biāo)幺值較低，表明2014年春節(jié)期間最大負(fù)荷的變化較往年高，其主要原因是當(dāng)年春節(jié)期間溫度較高，空調(diào)負(fù)荷較低，導(dǎo)致春節(jié)期間的用電負(fù)荷較低。2015年春節(jié)期間最大用電負(fù)荷標(biāo)幺值曲線較往年整體偏低，這跟當(dāng)期經(jīng)濟(jì)不景氣有較大關(guān)系，很多工業(yè)企業(yè)春節(jié)期間停工減產(chǎn)，放假時(shí)間較往年變長，與2014年很多企業(yè)春節(jié)期間不放假、連續(xù)生產(chǎn)有較大差別。

圖1　2008—2015年春節(jié)期間最大用電負(fù)荷標(biāo)幺值曲線

圖2　2008—2015年春節(jié)期間日用電量標(biāo)幺值曲線

2015年春節(jié)期間，江蘇電網(wǎng)日最大負(fù)荷和日電量均受到了影響，其曲線形狀均呈現(xiàn)“V”字形狀，且曲線變化趨勢一致，如圖3所示（橫坐標(biāo)為日期，從1月1日元旦到3月31日，縱坐標(biāo)分別為日最大負(fù)荷和日電量）。周六、周日2天的負(fù)荷和電量值較工作日低，負(fù)荷和電量曲線的形狀以周為單位，在周末形成一個(gè)低谷。

圖3　2015年春節(jié)期間負(fù)荷、電量變化曲線

2　春節(jié)假期影響負(fù)荷和電量時(shí)長分析

為研究春節(jié)假期對江蘇省負(fù)荷和電量的影響時(shí)長和程度，需要首先定義一個(gè)準(zhǔn)則，即影響程度超過多少為受影響。一般而言，距離春節(jié)的時(shí)間越長，可認(rèn)為其受春節(jié)影響的程度越小，只要時(shí)間距離足夠遠(yuǎn)，受春節(jié)假期的影響即可忽略。但另一方面，由于負(fù)荷和電量也同時(shí)受季節(jié)性的影響，因此，選擇的基準(zhǔn)距離春節(jié)假期也不能太遠(yuǎn)。本文中觀察了春節(jié)前、后各2個(gè)月的日最大負(fù)荷和日電量曲線，選擇距離春節(jié)最近的、但幾乎不受影響的一周作為基準(zhǔn)周。根據(jù)圖2所示，春節(jié)對負(fù)荷、電量的影響前、后均不超過一個(gè)月，本文對春節(jié)前一個(gè)月、后一個(gè)月共2個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行研究春節(jié)假期的影響時(shí)長及其影響程度，為春節(jié)期間的負(fù)荷和電量預(yù)測提供參考。

首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將周末和奇異點(diǎn)進(jìn)行平滑處理，平滑處理的公式為

Xsat=Xfri+（Xmon-Xfri）/3（1）

Xsun=Xfri+2（Xmon-Xfri）/3（2）

在春節(jié)前、后各選一周不太受影響的負(fù)荷和電量的均值分別作為春節(jié)前、后的負(fù)荷和電量的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，計(jì)算春節(jié)前一個(gè)月和后一個(gè)月每天的日最大負(fù)荷和日電量相對該基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的誤差，誤差大于5%即認(rèn)為是受春節(jié)假期影響。利用該準(zhǔn)則分別進(jìn)行計(jì)算，得出2008—2015年春節(jié)影響天數(shù)如表1所示，春節(jié)假期對負(fù)荷和電量的影響天數(shù)為24—35天。

表1　春節(jié)假期影響負(fù)荷、電量天數(shù)天

3　春節(jié)期間負(fù)荷、電量曲線擬合

根據(jù)第2部分中春節(jié)影響時(shí)長的研究結(jié)論，初步認(rèn)為，春節(jié)前后受春節(jié)假期影響的時(shí)間分別不超過20天，其它時(shí)間可認(rèn)為不受其影響。本文將詳細(xì)研究春節(jié)前后20天的負(fù)荷和電量曲線，為以后春節(jié)期間的負(fù)荷和電量預(yù)測作參考。

對2008—2015年春節(jié)前后20天共41天的負(fù)荷和電量數(shù)據(jù)進(jìn)行研究（橫坐標(biāo)按順序編為1，2，…，41），首先對周末的負(fù)荷、電量數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，進(jìn)行歸一化處理，然后將2008—2013年歸一化的負(fù)荷和電量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，得到春節(jié)期間的負(fù)荷和電量的一般曲線，分別畫出累計(jì)1年（2013年）、2年（2012—2013年）、…、6年（2008—2013年）的負(fù)荷和電量曲線，圖4所示為電量曲線。

圖4　春節(jié)期間累計(jì)1—6年電量變化曲線

從圖4中可以看出，除2013年1年的電量曲線外，累計(jì)2年、3年、…、6年的電量曲線基本一致。本文以6年的累計(jì)曲線作為春節(jié)期間電量曲線的一般曲線，對負(fù)荷曲線進(jìn)行同樣處理。

以第1天的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)作歸一化處理，然后進(jìn)行曲線擬合。

對春節(jié)前和春節(jié)后分別作曲線擬合，如圖5、圖6所示，春節(jié)前和春節(jié)后的負(fù)荷和電量擬合曲線公式分列如下。

負(fù)荷曲線擬合多項(xiàng)式為

y=-0.000 86x2-0.002 34x+1.015 82；R2=0.996 83，

其中：x=1，2，3，…，21；

y=-0.000 91x2+0.081 24x-0.826 84；R2=0.972 90，

其中：x=21，22，23，…，41。

電量曲線擬合多項(xiàng)式為

y=-0.001 14x2+0.001 22x+1.004 32；R2=0.997 26，

其中：x=1，2，3，…，21；

y=-0.001 02x2+0.091 44x-1.064 66；R2=0.977 07，

其中：x=21，22，23，…，41。

圖5　春節(jié)期間累計(jì)6年負(fù)荷曲線擬合

圖6　春節(jié)期間累計(jì)6年電量曲線擬合

4　誤差分析

利用第3部分中得出的電量擬合多項(xiàng)式以及春節(jié)前第20天的電量數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出春節(jié)前后20天共41天的電量曲線。以對2014年電量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測為例，其春節(jié)前第20天的電量數(shù)據(jù)為13.7億kWh，對應(yīng)擬合多項(xiàng)式x=1時(shí)的電量數(shù)值，即可求出剩下40天的電量數(shù)值，如表2、表3所示。

計(jì)算得出江蘇2014年春節(jié)前后共41天的電量總和為448.9億kWh，比實(shí)際值447.6億kWh（經(jīng)過周末平滑）多1.3億kWh，誤差率為0.28%。同理，計(jì)算得出江蘇2015年春節(jié)前后共41天的電量總和為468.8億kWh，比實(shí)際值443.7億kWh（經(jīng)過周末平滑）多25.1億kWh，誤差率為5.65%。誤差率偏大的原因主要是當(dāng)期經(jīng)濟(jì)形勢較差，導(dǎo)致春節(jié)期間工業(yè)企業(yè)停工減產(chǎn)多，停工時(shí)間長。

用第3部分中的模型計(jì)算出2008—2013年春節(jié)期間的用電量，其與實(shí)際值的誤差率如表4所示。結(jié)果顯示該方法計(jì)算出的電量值與實(shí)際值的誤差小于4%，達(dá)到較高的精度，驗(yàn)證了該模型的有效性。經(jīng)調(diào)研，由于2015年經(jīng)濟(jì)形勢下行壓力進(jìn)一步加大，因此，春節(jié)期間很多工業(yè)企業(yè)選擇了提前放假，延后開工，導(dǎo)致春節(jié)期間的日電量標(biāo)幺值曲線較往年偏低較多，從而產(chǎn)生較大的誤差。

表2　2014年春節(jié)前后20天電量預(yù)測值億kWh

表3　2015年春節(jié)前后20天電量預(yù)測值億kWh

表4　電量預(yù)測誤差分析

5　結(jié)論

春節(jié)期間江蘇電網(wǎng)最大負(fù)荷和日電量曲線均呈現(xiàn)“V”字形狀，先下降再回升，最大負(fù)荷和日電量的最低值一般出現(xiàn)在正月初二，偶爾出現(xiàn)在初一和初三。本文重點(diǎn)研究了春節(jié)假期的影響時(shí)長，從2008—2015年，春節(jié)假期的影響時(shí)長為24—35天不等，在后續(xù)的負(fù)荷和電量曲線擬合中分別取春節(jié)前后各20天作為擬合范圍。經(jīng)曲線擬合，春節(jié)期間的負(fù)荷和電量均為2個(gè)半段拋物線組成。用電量擬合曲線對2008—2013年春節(jié)期間共41天的日電量進(jìn)行了模型驗(yàn)證，與實(shí)際比較，其總的日電量誤差率均小于4%，達(dá)到了較高的精度，驗(yàn)證了模型的有效性。對2014、2015年的春節(jié)電量進(jìn)行了預(yù)測，2014年誤差率較小，僅為0.3%，2015年誤差率相對較大，達(dá)到了5.7%，其原因主要是2015年經(jīng)濟(jì)形勢下行壓力大。

負(fù)荷和電量曲線擬合均是在周末數(shù)據(jù)平滑后進(jìn)行的，在下一步的研究中，將對負(fù)荷和電量的“周末”效應(yīng)進(jìn)行深入分析，此外，還需進(jìn)一步考慮當(dāng)年的經(jīng)濟(jì)形勢、氣溫降雨情況，對預(yù)測模型進(jìn)行修正，將春節(jié)假期對負(fù)荷和電量的影響研究透徹，進(jìn)一步提高春節(jié)假期期間最大負(fù)荷和日電量的預(yù)測精度。D

［1］ 姜勇.南京地區(qū)春節(jié)負(fù)荷特性分析及其預(yù)測方法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2003，27（5）：72-73.

［2］ 東明辰，楊同賀.冀南電網(wǎng)春節(jié)假日期間電力負(fù)荷預(yù)測方法［J］.華北電力技術(shù)，1997（2）：6-7.

［3］ 牛東曉，曹樹華，趙磊，等.電力負(fù)荷預(yù)測技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［4］ 葉常青，王煒.春節(jié)期間電網(wǎng)負(fù)荷特性分析［J］.農(nóng)村電氣化，2008（1）：8-9.

（本欄責(zé)任編輯袁飛管永麗）

AffectionstudyonloadandelectricityconsumptionofJiangsupowergridduringSpringFestival

YANG Jun?yi1，ZHOU Qi2，ZHAO Hong?da1，TAN Jian1
（1.Electricity and Economy Research Institute，Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210008，China；2.Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China）

江蘇電網(wǎng)春節(jié)期間的負(fù)荷特性和日電量曲線較平時(shí)有較大差異，準(zhǔn)確而細(xì)致的分析以及預(yù)測工作對保障春節(jié)期間的電力供應(yīng)具有十分重要的意義。通過對2008—2015年春節(jié)負(fù)荷和電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出：最大負(fù)荷和日電量的最小值一般出現(xiàn)在正月初二，春節(jié)假期的影響天數(shù)約為24～35天。對負(fù)荷和電量分春節(jié)前和春節(jié)后2段分別進(jìn)行建模，并且對建立的模型進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果顯示，2008—2014年春節(jié)期間共41天的累計(jì)用電量誤差不超過4%。2015年，由于經(jīng)濟(jì)形勢下行壓力較大，導(dǎo)致春節(jié)期間企業(yè)開工不足，預(yù)測誤差達(dá)到了5.7%。總體而言，該模型為春節(jié)期間的負(fù)荷和電量預(yù)測提供了參考。

春節(jié)假期；負(fù)荷預(yù)測；電量預(yù)測；江蘇電網(wǎng)

The load characteristic and daily electricity con?sumption curve of Jiangsu power grid is quite different from usual during the Spring Festival.Accurate and detailed analysis and fore?casting is very important for the security of supply of electricity dur?ing the Spring Festival.Through analyzing the load and consumption data of the Spring Festival from 2008 to 2015，it shows that the mini?mum value of the maximum load and daily consumption data appears in the first two days of the Chinese New Year holiday，and the impact last about 24 to 35 days.The model of the load and consumption data are made before and after Chinese New Year holiday.Error analysis shows that the error of 41 days of cumulative electricity consumption are less that 4%from 2008 to 2014.In 2015，due to the economic sit?uation downward pressure，lead to many enterprises underemploy?ment during the Spring Festival.The prediction error is up to 5.7%. As a result，the model provides a good reference for the forecasting of load and consumption data during Spring Festival.

Spring Festival；load forecast；energy consump?tion forecast；Jiangsu power grid

TM714

B

2015-06-08；

2015-09-18

楊俊義（1987），男，江蘇鹽城人，研究生，工程師，研究方向?yàn)殡娏κ袌龇治鲱A(yù)測；周琪（1968），女，江蘇南通人，研究生，高級工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)企業(yè)經(jīng)營計(jì)劃及市場預(yù)測分析；趙宏大（1980），男，遼寧沈陽人，研究生，高級工程師，研究方向?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)劃；談?。?974），男，江蘇常州人，研究生，高級工程師，研究方向?yàn)樨?fù)荷預(yù)測。