北京首都機場供暖季燃氣日負荷預測模型的初步研究

鄒文波

（北京首都機場動力能源有限公司，北京100621）

北京首都機場供暖季燃氣日負荷預測模型的初步研究

鄒文波

（北京首都機場動力能源有限公司，北京100621）

以北京首都機場2012—2013年供暖季燃氣日負荷和大氣溫度作為樣本，分析了二者的相關(guān)性，并建立了基于日最高溫和最低溫的燃氣日負荷的一元線性回歸預測模型。通過模型分析與驗證，認為以日最高溫為自變量的預測模型可以較為精確地預測首都機場的燃氣日負荷。

供暖季；燃氣日負荷；大氣溫度；一元線性回歸模型

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.019

1 引言

研究表明，影響某一地區(qū)或城市的燃氣日負荷的因素有氣源條件、氣候條件、用戶規(guī)模和結(jié)構(gòu)、節(jié)假日和人們的生活習慣等[1～3]。首都機場地區(qū)年燃氣供應量約為8000萬m3，供暖季燃氣消耗量約占全年供應量的50%以上，因此，分析其供暖季燃氣日負荷的特點不僅可以為首都機場動力能源公司的節(jié)能分析提供重要的數(shù)據(jù)支持，也為首都機場地區(qū)的天然氣穩(wěn)定安全供應提供重要的決策依據(jù)。而對于首都機場地區(qū)而言，常年不間斷提供服務使節(jié)假日的影響也相對較小，且其用戶規(guī)模和結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，因此，影響首都機場地區(qū)燃氣日負荷的主要因素是氣候條件，而在所有氣象因子中，大氣溫度是影響燃氣日負荷的最重要的因子。

2 首都機場的供暖季燃氣日負荷與大氣溫度的相關(guān)性分析

2.1 相關(guān)系數(shù)指標

相關(guān)系數(shù)是判別線性回歸模型是否合理的重要指標，是反映所有的實測數(shù)據(jù)點與預測的一元線性回歸方程是否相適應的指標，一般用r表示。相關(guān)系數(shù)必須滿足-1≤r≤1，其計算公式為：式中，xi為線性方程中的變量；為變量樣本的平均值；yi為樣本中實測數(shù)據(jù)點為樣本實測數(shù)據(jù)點的平均值。

2.2 首都機場地區(qū)燃氣日負荷與大氣溫度的相關(guān)性

論文采用的數(shù)據(jù)樣本來源于2012—2013年供暖季，將相關(guān)樣本數(shù)據(jù)帶入式(1)可得，日最高溫于燃氣日負荷的相關(guān)因子為-0.91476，日最低溫的相關(guān)因子為-0.87614?？梢?，日最高溫與燃氣日負荷的相關(guān)性要比日最低溫要好一些。

3 基于一元線性回歸的燃氣日負荷預測模型

3.1 一元線性回歸模型

一元線性回歸模型是一種用一個主要影響因素作為自變量來解釋因變量的變化的模型，是最簡單也是最常用的一個預測模型。設y為因變量，x為自變量，則一元線性回歸模型的數(shù)學表達式為：式中，A為回歸系數(shù)，B為常數(shù)項。

3.2 基于一元線性回歸的燃氣日負荷預測模型

將燃氣流量數(shù)據(jù)樣本分別與對應的當天的最高溫和最低溫進行回歸計算，可以得到回歸方程如表1所示。

表1 回歸方程及其相關(guān)參數(shù)

可見，日最高溫模型的擬合優(yōu)度及標準誤差均優(yōu)于日最低溫模型，其預測精度相對較高，因此，日最高溫預測模型要優(yōu)于日最低溫預測模型。

3.3 計算結(jié)果的相對誤差分析

相對誤差也可以用來衡量模型估計值與實測值的相對偏離程度，可以通過預測模型的絕對誤差與觀測值之比來表示。2個模型的相對誤差分析如表2所示。

表2 相對誤差的分布表

從表2中可以看出，日最高溫預測模型的優(yōu)越性和精確性較好。

4 模型驗證

使用2013—2014供暖季的前3個禮拜的燃氣日負荷對預測模型進行驗證。處理數(shù)據(jù)得到圖1。從圖1可以看出供暖初期2個模型誤差較大，而且有隨著供暖季進入穩(wěn)定供暖期，其預測結(jié)果的相對誤差逐漸減少的趨勢，主要原因為供暖初期負荷不穩(wěn)定，負荷穩(wěn)定后供暖負荷與溫度密切相關(guān)。所以，日最高溫預測模型效果較好，精確度高，誤差小，也具備實際的使用價值。

圖1 2種模型在2013—2014供暖季燃氣日負荷預測中的相對誤差比較

5 結(jié)論

基于一元線性回歸模型對首都機場供暖季的燃氣日負荷進行預測，可以很方便地對燃氣日負荷進行較為精確的預測，這對保證首都機場地區(qū)的燃氣輸配管道穩(wěn)定運行及用戶安全供應具備很好的指導意義，也為對機場地區(qū)集中供暖季節(jié)的能耗分析提供數(shù)據(jù)分析。

通過分析計算可得，利用日最高溫來預測首都機場地區(qū)的燃氣日負荷具備較高的精確性，尤其對于供暖高峰期，它能表現(xiàn)極好的準確性，對燃氣運行保障提供了較好的數(shù)據(jù)支持。

【1】張中秀,周偉國,潘艷,等.氣象因素對城市燃氣日用氣量的影響[J].建筑熱能通風空調(diào)中國稀土學報，2008，27(4):93-96.

【2】張鴻彥.燃氣日用氣負荷預測模型的研究[J].河南工程學院學報(自然科學版)，2013,25(2):28-34.

【3】解峰，崔瑜.西安市冬季天然氣用量變化分析[J].煤氣與熱力, 2010,30(10):40-43.

Preliminary Study of Gas Daily Load Prediction Model in Heating Season for Beijing Capital Airport

ZOU Wen-bo
（BeijingCapitalAirportPower&EnergyCo.Ltd.,Beijing 100621,China）

TakingthegasdailyloadandatmospherictemperatureofBeijingCapitalInternationalAirportinthe2012—2013heatingseasonas samples,the correlation isanalyzed and the unitarylinear regression prediction model forgasdailyload which is based on the dailymaximum temperatureandminimumtemperatureissetup.Throughanalysisandvalidationofthemodel,itisthoughtthatthepredictionmodelwithdaily maximumtemperatureastheargumentcanpredictthegasdailyloadofBeijingCapitalInternationalAirportaccurately.

heatingseason;gasdailyload;atmospherictemperature;unitarylinearregressionmodel

TU996.3

A

1007-9467（2016）10-0042-02

2016-09-22

鄒文波（1986～），男，湖南永州人，助理工程師，從事民航機場供暖節(jié)能研究。