短期電力負(fù)荷預(yù)測方法研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

向華東

摘 要：由于我國在電力基礎(chǔ)設(shè)施方面的發(fā)展還不夠，不能滿足社會發(fā)展的需要，導(dǎo)致電力供需矛盾不斷加劇，嚴(yán)重阻礙了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，雖然國家實(shí)施了各項(xiàng)電力政策和相關(guān)經(jīng)濟(jì)政策，但是由于電力系統(tǒng)負(fù)荷特性發(fā)生了明顯變化，與以往有巨大的差別，從而極大地威脅了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，也相應(yīng)地增大電力企業(yè)對預(yù)測電力負(fù)荷變化的難度，因此，設(shè)計(jì)短期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)對于解決我國用電荒的問題具有重要意義。本文闡述了短期電力負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景及意義，分析了目前研究現(xiàn)狀和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的模型，最后設(shè)計(jì)了基于Web操作系統(tǒng)的短期電力負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：短期電力負(fù)荷預(yù)測；預(yù)測方法；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 論文背景及研究意義

1.1 研究背景

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由市場決定產(chǎn)品供需，影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展的時(shí)代必將來臨，全球電力市場化的發(fā)展趨勢就是一個(gè)很好的例子，在全球電力市場化趨勢的影響下，電力企業(yè)的數(shù)量越來越多，電力市場的競爭壓力逐漸增加，很多電力企業(yè)都走向了壟斷經(jīng)營，為了緩解這種現(xiàn)狀，電力行業(yè)做出了很多的努力與改善。國內(nèi)對電力企業(yè)也進(jìn)行了很多次改革，來緩解電力危機(jī)，雖然取得了一定的成效，但對徹底解決我國用電荒的問題，這些改革還不夠，一方面既要加強(qiáng)電力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，另一方面也要加強(qiáng)對電力負(fù)荷預(yù)測管理系統(tǒng)的研究，設(shè)計(jì)出符合時(shí)代發(fā)展的負(fù)荷預(yù)測管理系統(tǒng)，來緩解電荒問題，而由于電力短期負(fù)荷預(yù)測收集整理的用戶用電資料是電力企業(yè)在用電高峰期間進(jìn)行錯(cuò)峰用電的重要數(shù)據(jù)源，也是電力企業(yè)制定戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃、檢修計(jì)劃、電價(jià)報(bào)價(jià)和電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的最終要的參考依據(jù)，因此，電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性將會直接影響到電力企業(yè)的發(fā)展，所以電力企業(yè)必須要加強(qiáng)電力短期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為解決我國的電力問題作出貢獻(xiàn)。

1.2 研究意義

科學(xué)準(zhǔn)確的電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測是電力企業(yè)進(jìn)行正確決策的依據(jù)和保障之一，它將有利于電力企業(yè)制定經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)發(fā)電的相關(guān)計(jì)劃，降低成本；有利于制定用電管理計(jì)劃，分析用戶用電狀況，獲得用戶對電力的需求情況，進(jìn)而做出計(jì)劃的調(diào)整，推進(jìn)電力工業(yè)的市場化。現(xiàn)有的電力系統(tǒng)的預(yù)測和負(fù)荷特性的分析基本上是分開研究的，很少有電力企業(yè)將兩者結(jié)合起來進(jìn)行研究的，筆者在本文中設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是基于Web的負(fù)荷特性分析及短期電力負(fù)荷預(yù)測的系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以曲線化和指標(biāo)化分析負(fù)荷特性，而且在系統(tǒng)中建立了完整的短期負(fù)荷預(yù)測模型，能夠準(zhǔn)確的預(yù)測負(fù)荷特性，這項(xiàng)設(shè)計(jì)具有理論意義和實(shí)踐意義。

2 短期電力負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

隨著十幾年的研究，短期負(fù)荷預(yù)測的理論和方法已經(jīng)有了一些經(jīng)典而實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)積累，這為電力短期負(fù)荷預(yù)測問題進(jìn)一步的研究和開發(fā)成熟精準(zhǔn)的負(fù)荷預(yù)測應(yīng)用系統(tǒng)，提供了有力的理論和實(shí)踐支持。短期負(fù)荷預(yù)測按照預(yù)測期限的不同，分為日度預(yù)測和周度預(yù)測，短期負(fù)荷預(yù)測常常采用的預(yù)測方法有幾種：即趨勢外推法、回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和小波分析法等，對于這些不同的模型，有不同理論依據(jù)支撐，彼此間也存在著一些差別，針對的預(yù)測情況也不相同，其擬合或預(yù)測效果也不盡相同，因此，不同的預(yù)測模型有不同的適用范圍，所以想要獲得一個(gè)具有可靠性的預(yù)測，組合預(yù)測法是必不可少的，組合預(yù)測法是某種目標(biāo)的導(dǎo)向作用下的權(quán)重來反映每種單一方法在最終預(yù)測結(jié)果中的比重，哪一個(gè)預(yù)測法占比高，就可以應(yīng)用它，而在短期負(fù)荷預(yù)測中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法是應(yīng)用最廣泛、研究最多的方法。

3 短期電力負(fù)荷預(yù)測方法

目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測理論研究已趨于成熟，在短期負(fù)荷預(yù)測中的應(yīng)用研究也取得了一定的成效，有一些研究人員甚至將其改進(jìn)應(yīng)用到中長期負(fù)荷預(yù)測中。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法最大的優(yōu)點(diǎn)是具有自適應(yīng)功能，能夠處理大量的非結(jié)構(gòu)性和非精確性信息，且具有一定的自主記憶、自主學(xué)習(xí)和自主優(yōu)化計(jì)算的能力。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中最常用的模型是反向傳播網(wǎng)絡(luò)，反向傳播網(wǎng)絡(luò)模型的原理是利用簡單的三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型（即包含輸入層、輸出層和中間層），以實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的任何復(fù)雜函數(shù)關(guān)系的非線性映射功能，取得預(yù)測效果也較為理想。

4 基于Web的負(fù)荷特性分析及短期電力負(fù)荷預(yù)測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)在使用過程中涉及的內(nèi)容比較多，主要分為5個(gè)功能模塊，分別是實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測、負(fù)荷數(shù)據(jù)查詢、負(fù)荷數(shù)據(jù)分析、負(fù)荷數(shù)據(jù)報(bào)表打印、軟件在線幫助。

短期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)由服務(wù)器端與客戶端兩部分組成，服務(wù)器端主要用于集中存儲數(shù)據(jù)，接受用戶請求，系統(tǒng)中所有的分析預(yù)測運(yùn)算與信息查詢功能都在服務(wù)器端完成；客戶端是用戶接入本系統(tǒng)的工具，用戶通過對客戶端的操作實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)提供的各種功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用集中式部署，在機(jī)房部署一臺服務(wù)器后，可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的訪問服務(wù)器，如果系統(tǒng)不對外網(wǎng)開放，還可僅把系統(tǒng)部署在客戶內(nèi)網(wǎng)中。同時(shí)可與電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行中數(shù)據(jù)庫平臺上的其他應(yīng)用相互聯(lián)系，而且對應(yīng)用系統(tǒng)也進(jìn)行了相應(yīng)備份。系統(tǒng)軟件部分采用Myeclipse8.5進(jìn)行開發(fā)完成，整個(gè)軟件的結(jié)構(gòu)采用了B/S層框架模式，即數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和表現(xiàn)層。

5 結(jié)語

綜上分析可知，電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)自動(dòng)化調(diào)整的一個(gè)重要組成部分，將在電力企業(yè)發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用，為電力企業(yè)的市場交易提供了數(shù)據(jù)參考，再結(jié)合電力企業(yè)的發(fā)展逐漸走向市場化，越來越離不開市場和消費(fèi)者，電力企業(yè)的發(fā)展也越來越取決于電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測對用戶用電數(shù)據(jù)的分析，以此為參考提升電力企業(yè)的運(yùn)行效益。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：國網(wǎng)湖南省電力公司慈利縣電力分公司）