基于趨勢(shì)類(lèi)推的實(shí)用化節(jié)假日負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究

衛(wèi)鵬杰，王海濱，邊 江

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001）

0 引言

每日負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線是編制日前發(fā)電計(jì)劃的基礎(chǔ)，用電負(fù)荷最大值、最小值預(yù)測(cè)是否準(zhǔn)確制約機(jī)組啟停安排，影響發(fā)電計(jì)劃編制經(jīng)濟(jì)性,關(guān)系到電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著山西電力市場(chǎng)改革的不斷推進(jìn)，調(diào)頻市場(chǎng)化運(yùn)行[1]、調(diào)峰市場(chǎng)即將開(kāi)展，負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性一定程度上影響到發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。正常日負(fù)荷預(yù)測(cè)相對(duì)有成熟的預(yù)測(cè)方法，比如趨勢(shì)分析法，時(shí)間序列法等等[2]。節(jié)假日（“五一”、“清明”、“端午”、“中秋”、“春節(jié)”、“國(guó)慶”） 期間的負(fù)荷預(yù)測(cè)，尤其是春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)，涉及因素點(diǎn)多面廣，目前沒(méi)有一種普適性、規(guī)范化的預(yù)測(cè)方法，以利于負(fù)荷預(yù)測(cè)人員分析。

1 預(yù)測(cè)基本原理介紹

遵循“歷史總是驚人相似”原則，基于趨勢(shì)類(lèi)推的原理，提出了適用于節(jié)假日負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法，包括最大負(fù)荷、最小負(fù)荷預(yù)測(cè)以及每日96點(diǎn)用電負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)?；谮厔?shì)類(lèi)推的原理，采用“找基準(zhǔn)、算趨勢(shì)、做預(yù)測(cè)、加權(quán)求和、結(jié)合氣象微調(diào)整、歷史數(shù)據(jù)印證”的思路進(jìn)行節(jié)日期間負(fù)荷最大值、最小值預(yù)測(cè)及修正；遵循“歷史總是驚人相似”原則，結(jié)合節(jié)日期間氣象信息，進(jìn)行每日96點(diǎn)用電負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)及修正。

2 春節(jié)期間最大、最小負(fù)荷預(yù)測(cè)

春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)需要考慮陰歷節(jié)氣、近年經(jīng)濟(jì)波動(dòng)情況、節(jié)日期間天氣變化、大用戶(hù)生產(chǎn)計(jì)劃（煤炭生產(chǎn)）等諸多因素，同時(shí)需理清影響最高負(fù)荷、最低負(fù)荷的主要因素并予以區(qū)別對(duì)待，進(jìn)而影響日96點(diǎn)曲線預(yù)測(cè)。本文以預(yù)測(cè)2018年春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)為例，介紹春節(jié)期間最大、最小值以及96點(diǎn)曲線預(yù)測(cè)方法；其他節(jié)假日預(yù)測(cè)方法類(lèi)似，不考慮陰歷節(jié)氣影響代以歷史同期負(fù)荷，不再贅述。

2.1 找基準(zhǔn)

2.1.1 找基準(zhǔn)年

2013年下半年因經(jīng)濟(jì)疲軟，山西省內(nèi)用電負(fù)荷持續(xù)回落，直到2016年下半年經(jīng)濟(jì)形勢(shì)好轉(zhuǎn)，省內(nèi)用電負(fù)荷逐步回升。因此，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素以及陰歷節(jié)氣因素，選取2015年—2017年春節(jié)期間負(fù)荷變化趨勢(shì)作為2018年春節(jié)負(fù)荷變化趨勢(shì)樣本。

2.1.2 找負(fù)荷基準(zhǔn)值

在計(jì)算用電負(fù)荷變化趨勢(shì)時(shí)，需選取計(jì)算基準(zhǔn)值。從臘月二十三起，負(fù)荷開(kāi)始大幅回落，考慮一定負(fù)荷波動(dòng)，采用小年前1周/4天數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算基準(zhǔn)值。算法中采用臘月十六至臘月十九4天最大負(fù)荷平均值、最小負(fù)荷的平均值作為計(jì)算負(fù)荷變化趨勢(shì)的最大基準(zhǔn)值、最小基準(zhǔn)值。2015年—2017年負(fù)荷回落前平均值如表1所示。

表1 春節(jié)負(fù)荷預(yù)測(cè)基準(zhǔn)值計(jì)算 MW

2.2 算趨勢(shì)

2015年—2017年除夕至初七春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)實(shí)際值如表2所示，可以計(jì)算出相對(duì)于本年度基準(zhǔn)值負(fù)荷變化趨勢(shì)，如表3所示。

表2 2015年—2017年春節(jié)期間逐日最大、最小負(fù)荷 MW

表3 2015年—2017年春節(jié)期間負(fù)荷變化趨勢(shì)計(jì)算

由表3可知，春節(jié)期間，負(fù)荷呈現(xiàn)降后升趨勢(shì)。最大負(fù)荷最小值一般發(fā)生在大年初一，之后最大負(fù)荷逐步回升；最小負(fù)荷最小值一般發(fā)生在大年初二，之后最小負(fù)荷逐步回升。

2.3 綜合預(yù)測(cè)

以2015年—2017年春節(jié)期間負(fù)荷變化趨勢(shì)為樣本分別預(yù)測(cè)2018年春節(jié)最大、最小負(fù)荷，如表4所示。2018年除夕是2月15日，2017年除夕為1月27日，2016年除夕為2月7日，2015年除夕為2月18日，2014年除夕為1月30日，2013年除夕為2月9日?？紤]2015年除夕與2018年除夕最為接近，建議在進(jìn)行預(yù)測(cè)值加權(quán)平均時(shí)，加權(quán)因子2015年選取0.5、2016年選取0.3、2017年選取0.2。

表4 以2015年—2017年春節(jié)期間負(fù)荷變化趨勢(shì)為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)18年春節(jié)最大、最小負(fù)荷 MW

2.4 依據(jù)氣象信息微調(diào)整

針對(duì)綜合預(yù)測(cè)結(jié)果，結(jié)合春節(jié)期間氣象預(yù)測(cè)，對(duì)最大負(fù)荷、最小負(fù)荷值進(jìn)行修正、調(diào)整。2018年春節(jié)前幾日負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率在99%以上，就未進(jìn)行調(diào)整。

2.5 預(yù)測(cè)印證

分析2015年—2017年春節(jié)期間最大負(fù)荷、最小負(fù)荷變化趨勢(shì)，以負(fù)荷基準(zhǔn)值為基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)2018年最大負(fù)荷、最小負(fù)荷降落5300、3800 MW，最大負(fù)荷最小值、最小負(fù)荷最小值分別為21360、16660 MW。與綜合預(yù)測(cè)結(jié)果相比，說(shuō)明綜合預(yù)測(cè)結(jié)果可信度高。

表5 2015年—2018年春節(jié)最大、最小負(fù)荷下降趨勢(shì)驗(yàn)證 MW

2.6 預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性考核

2018年春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率見(jiàn)表6，數(shù)據(jù)表明最小負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率接近99%，即與實(shí)際值相差低于20萬(wàn)kW；最高負(fù)荷因受天氣影響較大（主要是），預(yù)測(cè)準(zhǔn)確相對(duì)較低，平均偏差約30萬(wàn)kW。說(shuō)明根據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)荷開(kāi)機(jī)偏差1臺(tái)30萬(wàn)kW機(jī)組容量，能夠很好地平衡高峰用電與低谷清潔能源消納的矛盾。

表6 2018年春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率 MW

3 春節(jié)期間每日96點(diǎn)曲線預(yù)測(cè)

剔除氣象因素的影響，節(jié)假日期間負(fù)荷變化趨勢(shì)一般來(lái)說(shuō)是具有很高相似性。遵循“歷史總是驚人相似”原則，進(jìn)行春節(jié)期間每日96點(diǎn)用電負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)；結(jié)合春節(jié)期間氣象信息，進(jìn)行滾動(dòng)修正。實(shí)踐結(jié)果表明，將2017年陰歷同期負(fù)荷曲線提升220萬(wàn)kW，基本與2018年同期歷史曲線走勢(shì)吻合。因2018年春節(jié)期間天氣回暖，白天南部四地區(qū)“煤改電”負(fù)荷及空調(diào)采暖負(fù)荷回落，負(fù)荷平均偏差50萬(wàn)kW左右；晚間低谷時(shí)段負(fù)荷曲線吻合度很高。同時(shí)說(shuō)明天氣變化是影響春節(jié)期間96點(diǎn)負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線準(zhǔn)確性的主要因素，連續(xù)多日96點(diǎn)曲線預(yù)測(cè)，受誤差累積效應(yīng)的影響，預(yù)測(cè)時(shí)間尺度越長(zhǎng)，偏差會(huì)越大，應(yīng)每日根據(jù)最新氣象信息及時(shí)滾動(dòng)更新，方能保證準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

本文基于趨勢(shì)類(lèi)推的原理，遵循“歷史總是驚人相似”原則，以預(yù)測(cè)2018年春節(jié)期間負(fù)荷預(yù)測(cè)為例，介紹了實(shí)用化的節(jié)假日期間最大負(fù)荷、最小負(fù)荷預(yù)測(cè)方法及每日96點(diǎn)用電負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)方法。其他節(jié)假日負(fù)荷預(yù)測(cè)方法類(lèi)似，不考慮陰歷節(jié)氣影響，代以歷史同期負(fù)荷即可。實(shí)踐證明，本方法原理簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)，準(zhǔn)確率高，但實(shí)際操作中仍需細(xì)化氣象因素對(duì)預(yù)測(cè)值的影響。