參與市場化交易的購電客戶用電需求預(yù)測輔助分析研究

楊泓 張思路 張雪蕊 白楓

[摘 要] 隨著電力市場化交易工作的推進(jìn)，參與市場化交易的用戶逐年增加，由于用戶管理水平和對交易過程有較大偏差，特別是對于預(yù)測用電量和實(shí)際用電量間準(zhǔn)確率較低，同時電能量當(dāng)前無法有效存儲，預(yù)測用電量偏差對用戶、發(fā)電企業(yè)、售電公司和電網(wǎng)企業(yè)都在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上帶來一定影響，未來隨著參與交易用戶數(shù)量的增加，預(yù)測用電量不準(zhǔn)確的問題，將給企業(yè)和電網(wǎng)帶來嚴(yán)重影響，本文通過大數(shù)據(jù)分析可有效提高用電量預(yù)測準(zhǔn)確性，實(shí)踐中有較好的效果和推廣價值。

[關(guān)鍵詞] 電力大數(shù)據(jù)；電量預(yù)測；電力市場化交易

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2018. 13. 045

[中圖分類號] F274；F426.61 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2018）13- 0096- 03

1 前 言

2015 年國家發(fā)展改革委在云南、貴州、安徽、寧夏、湖北五?。▍^(qū)）開展輸配電價改革，云南成為試點(diǎn)地區(qū)之一。為了落實(shí)電價改革，云南省制定落實(shí)了一套相關(guān)政策法規(guī)，在遵守國家方針策略的基礎(chǔ)上，從自身既定的情況出發(fā)，進(jìn)行配套改革以推動電力市場化交易。這一嘗試性的改革，其作用主要表現(xiàn)在兩個層面。首先，從社會層面來說，降低企業(yè)的用電成本。電價通過直接的電力市場交易降價，即擁有選擇權(quán)的電力用戶與發(fā)電企業(yè)直接交易，企業(yè)的用電成本得到實(shí)質(zhì)性的降低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年云南省參與市場化交易的 320 億電量綜合平均下來，每千瓦時電價降低 1 毛8 厘，為參與交易的企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)達(dá) 35 億。其次，從價格層面來說，通過市場化交易價格信號，及時向兩端進(jìn)行傳遞，發(fā)揮價格調(diào)解供需作用，有利于促進(jìn)電力的生產(chǎn)和消費(fèi)，使生產(chǎn)和消費(fèi)都能夠健康發(fā)展。傳導(dǎo)到電源建設(shè)中，有利于控制建設(shè)成本。

為了使改革的成果更多地惠及廣大用電戶，《2017年云南電力市場化交易實(shí)施方案》明確提出：根據(jù)市場需求及技術(shù)條件成熟度將從執(zhí)行大工業(yè)電價的電量（專變工業(yè)用戶）逐步支持一般工商業(yè)參與市場化交易。當(dāng)前電量交易主要是通過用電需求預(yù)測進(jìn)行申報和交易，分為年度交易、月度交易和日前交易三種，然而在實(shí)際交易，由于用戶管理水平的差異和對交易過程的理解偏差，預(yù)測用電量和實(shí)際用電量間存在著一定的偏差，由于電能量當(dāng)前無法有效存儲的屬性，該偏差值對用戶、發(fā)電企業(yè)、售電公司和電網(wǎng)企業(yè)都在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上帶來一定影響。以用戶為例，如預(yù)購量大于實(shí)際用量，需支付未使用電量90%的費(fèi)用，如購電量小于實(shí)際用量則該部分無法享受優(yōu)惠。未來隨著參與交易用戶數(shù)量的增加，預(yù)測用電量不準(zhǔn)確的問題，將對企業(yè)和電網(wǎng)帶來嚴(yán)重影響，因此當(dāng)前急需找到適合的技術(shù)手段幫助企業(yè)提高用電量預(yù)測準(zhǔn)確性。

2 研究目標(biāo)

隨著電網(wǎng)信息化水平的提升，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量越來越大，如何從海量數(shù)據(jù)中挖掘出想要的信息，充分發(fā)揮電網(wǎng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值，是電網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)分析需要解決的核心問題。用戶是電網(wǎng)企業(yè)的服務(wù)對象和生存基礎(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)來分析提高用電量預(yù)測準(zhǔn)確性，可以為市場交易提供技術(shù)支持，夯實(shí)改革成果。

本文利用大數(shù)據(jù)技術(shù)為用戶用電情況提供分析并開展用電量預(yù)測工作，為交易用戶開展年度交易、月度交易和日前交易提供依據(jù)，通過本次研究，了解參與市場化交易的購電用戶用電情況，為用戶用電需求預(yù)測提供輔助分析，為市場交易用戶提供強(qiáng)有力的信息化支撐工具。

3 研究內(nèi)容

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用構(gòu)建用戶用電情況分析和預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)用戶用電負(fù)荷曲線分析和預(yù)測，可對用戶負(fù)荷進(jìn)行預(yù)停電信息的實(shí)時獲取、分析、預(yù)測、展示，指導(dǎo)用戶的市場化交易行為，提高用電量預(yù)測準(zhǔn)確性，為市場交易提供技術(shù)支持，提升優(yōu)化客戶服務(wù)，發(fā)揮電網(wǎng)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的優(yōu)勢，服務(wù)于用電用戶、發(fā)電企業(yè)、售電公司和電網(wǎng)企業(yè)。

（1）用戶用電量情況跟蹤：對單個用戶或多個用戶進(jìn)行負(fù)荷曲線分析和預(yù)測，基于歷史的負(fù)荷曲線，可以對用戶負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。

（2）構(gòu)建信息系統(tǒng)開展電力市場分析：利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對電力交易市場的過程進(jìn)行分析，包括成交情況、成交價格等維度。

（3）構(gòu)建信息系統(tǒng)開展用戶節(jié)省成本分析：對用戶的成交電量、成交電價，結(jié)合用戶的目錄電價進(jìn)行用戶費(fèi)用節(jié)省成本的分析。

（4）構(gòu)建信息系統(tǒng)開展用戶成交結(jié)果分析：為用戶提供用戶的各個時段電量交易結(jié)果，按照交易周期、交易方式等進(jìn)行展示和查詢。

4 數(shù)據(jù)建模

方法一：時間序列模型（適用小用戶）

用電結(jié)構(gòu)和趨勢分析，技術(shù)上主要使用線性回歸技術(shù)進(jìn)行建模和大數(shù)據(jù)分析，以昆明供電局所有用電用戶為研究樣本，利用Python中利用時間序列模型針對小用戶的電力負(fù)荷優(yōu)化預(yù)測模型的開發(fā)和編碼，并實(shí)現(xiàn)對4萬用戶的試算，負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確率平均達(dá)95%以上。大用戶由于分布特性行業(yè)差別度較高當(dāng)前準(zhǔn)確度還待提高。

方法二：負(fù)荷曲線特征分析（適用于大用戶）

模擬用戶負(fù)荷曲線生成工具，利用時間序列和信號分析原理，構(gòu)造用戶負(fù)荷曲線基本模式的生成工具，并對這些基本模式疊加生產(chǎn)各種類型的用戶負(fù)荷曲線。此部分工作已經(jīng)完成。

利用tensorflow框架，建立深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，進(jìn)行特征學(xué)習(xí)，本部分工作已完成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的編寫和搭建，目前正在開展模型訓(xùn)練和調(diào)參工作，識別正確率已經(jīng)達(dá)到70%。

5 系統(tǒng)功能框架

市場化交易的購電用戶用電情況和用電需求預(yù)測輔助分析系統(tǒng)主要包括權(quán)限管理、購電用戶用電情況分析和用電需求預(yù)測3大模塊，主要功能如下：角色管理、角色功能管理、組織機(jī)構(gòu)管理、崗位管理、人員管理、人員角色管理、用電量趨勢分析、市場化交易電價電費(fèi)分析、基本費(fèi)結(jié)算比較分析、電價構(gòu)成比較分析、電費(fèi)構(gòu)成比較分析、線路負(fù)荷預(yù)測、變壓器負(fù)荷預(yù)測、用戶用電趨勢預(yù)測、年度交易分析預(yù)測、月度交易分析預(yù)測、日交易分析預(yù)測、最佳交易分析預(yù)測等。如右圖所示。

6 結(jié) 語

通過項(xiàng)目研究和系統(tǒng)建設(shè)可以為用戶提供用電量預(yù)測，輔助用戶開展年度交易、月度交易和日前交易；為電網(wǎng)重點(diǎn)用戶提供差異化服務(wù)，如：用戶節(jié)省成本分析、成交情況和成交價格分析、歷史成交曲線等；隨著參與交易的用戶數(shù)據(jù)量的增加，未來通過系統(tǒng)功能優(yōu)化通過云計(jì)算平臺和互聯(lián)網(wǎng)可為普通用戶、售電公司、發(fā)電企業(yè)及其他企業(yè)，以會員服務(wù)或單次付費(fèi)的形式提供用電量預(yù)測服務(wù)。

主要參考文獻(xiàn)

[1]施麗，李沛霖，洪鋒，等.大數(shù)據(jù)在營銷渠道運(yùn)營和應(yīng)用研究和分析[J].信息通訊，2018（1）：265-266.

[2]易培琳.拓展服務(wù)渠道優(yōu)質(zhì)服務(wù)更貼心[J].云南電業(yè)，2016（4）.