氣溫對(duì)湛江電網(wǎng)用電量影響的研究

摘 要：本文從湛江電網(wǎng)2012-2014年8月的逐日電量資料中分離出隨氣溫因子變化的氣溫電量，分析了氣溫電量和同期的氣溫資料的相關(guān)關(guān)系，著重探討了氣溫電量隨氣溫的變化規(guī)律，結(jié)果表明湛江電網(wǎng)日用電量與日平均氣溫、日最高氣溫呈顯著性正相關(guān)。計(jì)算出氣溫電量對(duì)日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的不敏感區(qū)域分別是12～20℃、10～22℃、10～17℃。最后提出了完善與改進(jìn)相關(guān)模型的幾點(diǎn)建議。由此氣溫對(duì)用電量影響的特點(diǎn)及規(guī)律可作為供電調(diào)度工作人員的參考信息。

關(guān)鍵詞：氣溫；電量；相關(guān)；回歸分析；靈敏度

引言

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明[1-3]，電網(wǎng)日電量與氣象條件的變化有關(guān)， 而其中氣溫又是最重要的影響因素。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，冬季取暖和夏季制冷在生活中逐漸普及，而這二者的耗電量都相當(dāng)大，因此用電量與氣象條件的相關(guān)關(guān)系逐步密切，氣象因子對(duì)電網(wǎng)的影響程度有提高的趨勢(shì)。為了達(dá)到電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，很有必要研究氣溫變化對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響，以及它們之間的內(nèi)在關(guān)系的規(guī)律，有利于相關(guān)人員及時(shí)采取有效措施保證電網(wǎng)安全運(yùn)行和盡可能小的影響人民群眾的生產(chǎn)生活，為電網(wǎng)電量的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)和運(yùn)行調(diào)度提供依據(jù)。

1 氣溫與用電量間數(shù)學(xué)關(guān)系的分析

將選取的867天數(shù)據(jù)樣本經(jīng)過(guò)氣溫電量與非氣溫電量的分離，分別繪制了氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的散點(diǎn)圖，并利用數(shù)據(jù)處理及作圖軟件分別擬合出氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的趨勢(shì)曲線，從趨勢(shì)曲線可以看出：

氣溫電量隨日平均、最高氣溫、最低氣溫的升高而增加，根據(jù)擬合出的曲線方程，可以方便地計(jì)算出氣溫電量對(duì)日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的不敏感區(qū)域，分別是12～20℃、10～22℃、10～17℃，說(shuō)明：在這些區(qū)域，日平均、最高、最低氣溫對(duì)用電量的影響是最小的。

通過(guò)計(jì)算氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的相關(guān)系數(shù)（其值分別為0.7711、0.7708、0.6718），發(fā)現(xiàn)均為顯著性正相關(guān)，其中以氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫的相關(guān)程度較高。另外，氣溫電量隨著日平均氣溫的升高增速越來(lái)越快，而隨著日最高氣溫的升高增速趨緩，說(shuō)明當(dāng)日最高氣溫升高到一定值后，氣溫電量趨于穩(wěn)定，氣溫電量受日平均氣溫影響程度大于日最高氣溫，這與所求出的氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫的相關(guān)系數(shù)前者略高于后者相一致。

2 氣溫與氣溫電量數(shù)學(xué)模型的建立

對(duì)于氣溫與氣溫電量之間的數(shù)學(xué)模型，目前國(guó)內(nèi)外已有一些研究。本文利用Matlab分析軟件[4]，建立氣溫與氣溫電量之間的多項(xiàng)式擬合關(guān)系，并采取多元線性回歸方法進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬[5]，即設(shè)

Qm=a0+■aiti

式中：t-氣溫指標(biāo)。

在867天樣本數(shù)據(jù)導(dǎo)入Matlab軟件，利用該軟件提供的polyfit函數(shù)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)式擬合，針對(duì)氣溫參數(shù)的最高溫度、最低溫度、平均溫度，可得到擬合結(jié)果。Matlab軟件分析結(jié)果表明，用3階多項(xiàng)式擬合結(jié)果最優(yōu)，擬合結(jié)果為：

3 氣溫與氣溫電量的靈敏度分析

3.1 氣溫電量與最高氣溫的靈敏度分析

根據(jù)氣溫電量與最高氣溫的擬合曲線，對(duì)其一次求導(dǎo)可以得出氣溫電量隨最高氣溫變動(dòng)的增幅，可以得出氣溫電量與最高氣溫的敏感區(qū)間大致分為4段：（1）10℃～22℃為不敏感區(qū)，此時(shí)氣溫電量在-250萬(wàn)千瓦時(shí)附近波動(dòng)，氣溫電量與氣溫之間關(guān)系不大。（2）22℃～28℃為弱敏感區(qū)，最高溫度每升高1℃，氣溫電量升高約30萬(wàn)千瓦時(shí)。（3）29℃～36℃為強(qiáng)敏感區(qū)，最高溫度每升高1℃，氣溫電量升高約128萬(wàn)千瓦時(shí)。（4）36℃以上因缺少樣本數(shù)據(jù)，其規(guī)律尚待進(jìn)一步討論。

3.2 氣溫電量與最低氣溫的靈敏度分析

氣溫電量隨最低氣溫變化的幅度要小于最高氣溫，也可將氣溫電量與最低氣溫的敏感區(qū)間分為4段：（1）10℃～17℃為不敏感區(qū)，此時(shí)氣溫電量在-250萬(wàn)千瓦時(shí)附近波動(dòng)，氣溫電量與氣溫之間關(guān)系不大；（2）18℃～22℃為弱敏感區(qū)，最低溫度每升高1℃，氣溫電量增長(zhǎng)50萬(wàn)千瓦時(shí)；（3）23℃～28℃為強(qiáng)敏感區(qū)，最低溫度每升高1℃，氣溫電量增長(zhǎng)150萬(wàn)千瓦時(shí)；（4）28℃以上因缺少樣本數(shù)據(jù)，其規(guī)律尚待進(jìn)一步討論。

3.3 氣溫電量與平均氣溫的靈敏度分析

同理，氣溫電量與平均氣溫的敏感區(qū)間分為4段：（1）12℃～20℃為不敏感區(qū)，此時(shí)氣溫電量-250萬(wàn)千瓦時(shí)附近波動(dòng)，氣溫電量與氣溫之間關(guān)系不大；（2）21℃～25℃為弱敏感區(qū)，平均溫度每升高1℃，氣溫電量增長(zhǎng)50萬(wàn)千瓦時(shí)；（3）26℃～31℃為強(qiáng)敏感區(qū)，平均溫度每升高1℃，氣溫電量增長(zhǎng)180萬(wàn)千瓦時(shí)；（4）31℃以上因缺少樣本數(shù)據(jù)，其規(guī)律尚待進(jìn)一步討論。

4 仿真結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證本研究成果的實(shí)際運(yùn)用效果，對(duì)湛江地區(qū)2014年1月至9月的月度供電量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際值的比較詳見(jiàn)表1：

采用本成果的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差最小0.92%，預(yù)測(cè)相對(duì)誤差最大為3.80%，平均預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為2.00%。而采用非齊次指數(shù)模型預(yù)測(cè)法的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差最小為0.36%，預(yù)測(cè)相對(duì)誤差最大為8.08%，平均預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為3.17%；采用龔帕茲模型預(yù)測(cè)法的預(yù)測(cè)相對(duì)誤差最小為1.87%，預(yù)測(cè)相對(duì)誤差最大為32.27%，平均預(yù)測(cè)相對(duì)誤差為9.04%。可知，本文成果的預(yù)測(cè)結(jié)果十分令人滿意，預(yù)測(cè)精度得到了提高，且具有更高的穩(wěn)定性，證明運(yùn)用該新方法對(duì)月度用電量進(jìn)行短期定量預(yù)測(cè)在方法上是可行的。

5 結(jié)論

隨著電力工業(yè)不斷的發(fā)展，各級(jí)電力公司數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)技術(shù)日趨成熟，如何圍繞以電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為工作目標(biāo)，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析的相關(guān)科學(xué)方法，對(duì)電網(wǎng)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)（如：負(fù)荷、氣象情況等）進(jìn)行相關(guān)挖掘，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，做好負(fù)荷預(yù)測(cè)及電網(wǎng)發(fā)用電平衡工作，很有實(shí)際研究?jī)r(jià)值。本文在歸納2012-2014年數(shù)據(jù)樣本的基礎(chǔ)上，定義了氣象電量，研究分析了湛江電網(wǎng)日用電量與氣溫的關(guān)系，并總結(jié)了用于多年分析的氣溫電量與氣溫變化之間的規(guī)律，具有重要意義及使用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：范為（1981-），女，工程師，廣東電網(wǎng)公司湛江供電局。endprint