基于負(fù)荷特性的鋼鐵企業(yè)超短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)

郝飛，解凱，孔亮，黃斌

(1.南京南瑞繼保電氣有限公司系統(tǒng)軟件研究所，江蘇南京 211102)

(2.中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇常州 213000）

在超低排放，碳達(dá)峰、碳中和，較嚴(yán)格的鋼鐵環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)下，綠色發(fā)展已經(jīng)成為大多數(shù)鋼鐵企業(yè)共同追求的目標(biāo)。對(duì)于企業(yè)電網(wǎng)而言，要能夠充分吸收大電網(wǎng)的先進(jìn)技術(shù)，在智能電力調(diào)度方面進(jìn)行更多的應(yīng)用實(shí)踐，不斷增強(qiáng)自身電網(wǎng)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性[1]。另外，鋼鐵企業(yè)的用電特點(diǎn)與地區(qū)電網(wǎng)有著明顯的不同，要做好電力供應(yīng)服務(wù)。鋼鐵企業(yè)屬于大工業(yè)用戶，電網(wǎng)公司按照兩部制電價(jià)進(jìn)行電費(fèi)收取。對(duì)于采用需量進(jìn)行計(jì)費(fèi)的企業(yè)，可以通過(guò)電力需量控制的技術(shù)手段降低需量電費(fèi)，提高企業(yè)的用電效率[2]。能源預(yù)測(cè)是制定能源供應(yīng)計(jì)劃的基礎(chǔ)，鋼鐵企業(yè)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)由于主工序運(yùn)行工況和生產(chǎn)計(jì)劃的影響，表現(xiàn)出了大幅度沖擊波型的特征，增加了預(yù)測(cè)的難度，降低了超短期預(yù)測(cè)的精度。因此，要實(shí)現(xiàn)提高企業(yè)用電效率，降低成本的目標(biāo)，需要圍繞企業(yè)關(guān)口負(fù)荷建立完善的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，并結(jié)合企業(yè)的工序負(fù)荷特性，采用匹配的預(yù)測(cè)方法，來(lái)提高企業(yè)負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為企業(yè)提供科學(xué)用電、節(jié)約用電的負(fù)荷管理平臺(tái)。

本文以某大型鋼鐵企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)為例，建立企業(yè)關(guān)口預(yù)測(cè)的拓?fù)淠Ｐ停_定工序分量的預(yù)測(cè)點(diǎn)。通過(guò)對(duì)不同工序負(fù)荷特性分析，依據(jù)綜合指標(biāo)數(shù)據(jù)將負(fù)荷進(jìn)行分類，并自動(dòng)匹配預(yù)測(cè)模型及算法?；陔娏Χ我惑w化調(diào)度平臺(tái)構(gòu)建企業(yè)關(guān)口負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)，分析了各個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)的樣本數(shù)據(jù)的獲取、外部影響因素的處理等環(huán)節(jié)的處理方法，并詳述了工序負(fù)荷的負(fù)荷特性綜合指標(biāo)體系的構(gòu)建、預(yù)測(cè)模型自動(dòng)匹配的依據(jù)、預(yù)測(cè)結(jié)果的交叉驗(yàn)證、分量預(yù)測(cè)結(jié)果的疊加等內(nèi)容，最終生成關(guān)口不同時(shí)間粒度的關(guān)口預(yù)測(cè)結(jié)果。最后將預(yù)測(cè)系統(tǒng)與企業(yè)電力需量控制相結(jié)合，建立自上而下、目標(biāo)統(tǒng)一的調(diào)控系統(tǒng)，完善負(fù)荷管理與控制系統(tǒng)功能，提高企業(yè)的用電效率。

1 工序負(fù)荷特性分析

1.1 供電網(wǎng)絡(luò)分析

某大型鋼鐵企業(yè)的供電網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。該企業(yè)電網(wǎng)有2座220 kV變電站，每座變電站通過(guò)2條220 kV輸電線路與外電網(wǎng)相連，變電站之間通過(guò)聯(lián)絡(luò)線連接。其中，將220 kV線路設(shè)定為關(guān)口負(fù)荷預(yù)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)也是企業(yè)最大需量監(jiān)測(cè)點(diǎn)和功率因數(shù)考核點(diǎn)。站內(nèi)各有2臺(tái)三卷變壓器，其中35 kV母線接入的主要是容抗器，110 kV母線對(duì)各個(gè)生產(chǎn)車間進(jìn)行供電。自備電廠有2臺(tái)300 MW機(jī)組，1臺(tái)機(jī)組通過(guò)聯(lián)絡(luò)線接入鐵鋼站110 kV母線，另1臺(tái)接入軋鋼站110 kV母線，2臺(tái)機(jī)組對(duì)應(yīng)高壓母線沒有相連。此外，自備電廠還為部分車間供電。在負(fù)荷端，建立了鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工序的等值負(fù)荷，如球團(tuán)、燒結(jié)、焦化、制氧、轉(zhuǎn)爐、冷軋、熱軋、電爐等，其他如高爐、鼓風(fēng)、辦公用電、生活用電等工序歸到110 kV車間變電站中[3]。

圖1 某大型鋼鐵企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)

1.2 預(yù)測(cè)點(diǎn)的選取

根據(jù)圖2可以看出，關(guān)口預(yù)測(cè)點(diǎn)選擇為鐵鋼關(guān)口和軋鋼關(guān)口，工序分量預(yù)測(cè)點(diǎn)設(shè)定為球團(tuán)、燒結(jié)、焦化、制氧、TRT發(fā)電、鐵鋼110 kV車間變電站、軋鋼110 kV車間變電站、煤氣發(fā)電、轉(zhuǎn)爐、冷軋、熱軋、電爐、自備電廠機(jī)組。其中，燒結(jié)預(yù)測(cè)點(diǎn)在預(yù)測(cè)樣本生成時(shí)要考慮到CDQ發(fā)電對(duì)整個(gè)燒結(jié)工序負(fù)荷的影響；鐵鋼110 kV變電站和軋鋼110 kV車間變電站將常規(guī)動(dòng)力負(fù)荷做了等值處理，將工序中沒有考慮的負(fù)荷都整合進(jìn)入這2個(gè)等值預(yù)測(cè)點(diǎn)中；自備電廠機(jī)組和煤氣發(fā)電要考慮燃料計(jì)劃的約束，其中煤氣發(fā)電要根據(jù)能源系統(tǒng)煤氣的供需關(guān)系來(lái)確定。

圖2 預(yù)測(cè)點(diǎn)的選取

1.3 負(fù)荷的自動(dòng)分類

表1是對(duì)某特鋼企業(yè)電弧爐、制氧變、空壓站、初軋、鍛造等工藝設(shè)備3 d的負(fù)荷特性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表1 工藝日負(fù)荷特性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由表1可知，電弧爐和鍛造的負(fù)荷率都不到20%，是典型的沖擊性負(fù)荷。在電弧爐通電冶煉過(guò)程中，根據(jù)不同階段的工藝特點(diǎn)，可以將熔化期分為電弧期、穿井期、主熔化期和熔末升溫期4個(gè)階段，不同時(shí)期，具有不同的供電要求。由于電弧爐允許在冶煉過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)電極擋位改變用電負(fù)荷，因此是鋼鐵企業(yè)典型的電力需量控制對(duì)象。鍛造的負(fù)荷較小，其生產(chǎn)過(guò)程的耗電環(huán)節(jié)為機(jī)加工過(guò)程，因此可通過(guò)調(diào)整鍛造過(guò)程的生產(chǎn)來(lái)錯(cuò)峰填谷，對(duì)降低最大需量意義不大。初軋、制氧變、空壓站工序的負(fù)荷率都在60%以上，屬于平穩(wěn)負(fù)荷。其中，初軋負(fù)荷較小，可以不考慮；制氧變的最大負(fù)荷為12.36 MW，是多臺(tái)制氧機(jī)組的總負(fù)荷，在電力需量控制中由于制氧機(jī)的生產(chǎn)要求，無(wú)法對(duì)其直接控制；空壓站的日最大負(fù)荷與最小負(fù)荷相差較小，不能有效地降低需量。

因此，對(duì)于制氧、空壓機(jī)、初軋等平穩(wěn)負(fù)荷采用等值負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法來(lái)進(jìn)行建模，將該類負(fù)荷進(jìn)行累加，然后再進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)；對(duì)于電弧爐、鍛造等沖擊性負(fù)荷，要按照特殊工序來(lái)進(jìn)行處理，根據(jù)各個(gè)生產(chǎn)工序的實(shí)際用電情況，建立特殊的預(yù)測(cè)模型。由于電弧爐是本系統(tǒng)中的控制對(duì)象，需要在預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行趨勢(shì)分析，為制定控制策略和計(jì)算各電力優(yōu)化控制裝置的需量設(shè)定值，提供判斷依據(jù)。

在負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中,根據(jù)各個(gè)工序的樣本數(shù)據(jù)的特征和外部影響因素信息，對(duì)工序負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷特性分析，并根據(jù)分析結(jié)果將預(yù)測(cè)工序負(fù)荷劃分為生活負(fù)荷、生產(chǎn)負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、平穩(wěn)負(fù)荷、波動(dòng)負(fù)荷5類。其中，工序負(fù)荷的負(fù)荷特性分析按照電價(jià)的峰平谷的時(shí)間段，將日分鐘時(shí)間序列曲線分割成3組，分別為Speak、Splat、Svally；針對(duì)不同時(shí)段進(jìn)行指標(biāo)體系的計(jì)算。

2 負(fù)荷預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)

鋼鐵企業(yè)的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)要根據(jù)各工序的生產(chǎn)和用電特點(diǎn)，尋找鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)和用電的內(nèi)在規(guī)律，并以此作為先驗(yàn)信息引入到預(yù)測(cè)方法設(shè)計(jì)中；同時(shí)，根據(jù)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)鋼鐵企業(yè)負(fù)荷進(jìn)行合理分類，針對(duì)不同的負(fù)荷類型進(jìn)行建模，利用特征選擇技術(shù)建立適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型，并充分利用生產(chǎn)中的計(jì)劃信息和干擾因素對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正。在本系統(tǒng)中采用了多模型擇優(yōu)預(yù)測(cè)框架，以支持多模型的應(yīng)用，建立了高爐工序、轉(zhuǎn)爐工序、電弧爐工序、制氧工序、空壓機(jī)站、焦化工序的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)等效模型，根據(jù)不同工序的負(fù)荷特性，在可用預(yù)測(cè)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行擇優(yōu)，采用不同的預(yù)測(cè)算法，為制定可靠的決策信息提供數(shù)據(jù)支撐，通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果的疊加完成對(duì)企業(yè)的總負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.1 負(fù)荷預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

基于工序負(fù)荷特性的鋼鐵企業(yè)超短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)，以鋼鐵企業(yè)智能電力調(diào)度集成系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)[5]。充分利用平臺(tái)提供的實(shí)時(shí)、歷史和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行負(fù)荷特性分析、數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測(cè)管理，實(shí)現(xiàn)生活負(fù)荷、生產(chǎn)負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、平穩(wěn)負(fù)荷和波動(dòng)負(fù)荷的自動(dòng)分類；在預(yù)測(cè)中不同負(fù)荷類型進(jìn)行預(yù)測(cè)模型的自動(dòng)匹配，從預(yù)測(cè)算法庫(kù)中尋找最佳的預(yù)測(cè)算法；在超短期預(yù)測(cè)中，根據(jù)影響因素的負(fù)荷特性對(duì)各類負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行二次修正，提高預(yù)測(cè)的精度。負(fù)荷預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程見圖3。

圖3 負(fù)荷預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程

2.2 樣本數(shù)據(jù)的處理

負(fù)荷預(yù)測(cè)工序負(fù)荷的秒級(jí)數(shù)據(jù)的采樣周期設(shè)定為3 s,分鐘負(fù)荷數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)秒級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均獲取，小時(shí)電度數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)秒級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行積分計(jì)算獲取，日總電度數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)當(dāng)日小時(shí)電度增量進(jìn)行累加獲取，以上4類數(shù)據(jù)都通過(guò)企業(yè)電力調(diào)度二次一體化平臺(tái)的數(shù)據(jù)引擎存入到歷史數(shù)據(jù),供分析和預(yù)測(cè)使用。

分鐘負(fù)荷的計(jì)算公式為：

式中：PMinute（i）為第i分鐘的分鐘負(fù)荷值；N為1 min內(nèi)秒級(jí)數(shù)據(jù)的采樣次數(shù)，本方法中N的取值為20；ω（j）對(duì)應(yīng)第j個(gè)秒級(jí)數(shù)據(jù)的權(quán)重；PSecond（j）為1 min內(nèi)的第j個(gè)秒級(jí)數(shù)據(jù)。

小時(shí)電度的計(jì)算公式為：

式中：EHour（h）為第h小時(shí)的電度量；PSecond（m）為第h小時(shí)內(nèi)的第m個(gè)秒級(jí)數(shù)據(jù)；dt為m次秒級(jí)采樣時(shí)刻與第m-1次秒級(jí)數(shù)據(jù)采樣時(shí)刻的時(shí)間差值。

所述分鐘負(fù)荷數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)秒級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均獲得，其中權(quán)重ω（j）的確定采用了時(shí)間序列的形態(tài)距離作為確定權(quán)重大小的依據(jù)，具體方法如下：1）獲取前1 min采集到的所有秒級(jí)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列Sn-1，以及當(dāng)前分鐘采集的所有秒級(jí)數(shù)據(jù)的時(shí)間序列Sn。由于采用相同的采樣頻率，Sn-1與Sn的時(shí)間序列的長(zhǎng)度相同。2）計(jì)算Sn-1、Sn的平均值Pn_avg、Pn-1_avg，為了體現(xiàn)出時(shí)間序列中的差異度，當(dāng)時(shí)間序列中的數(shù)據(jù)偏離平均值越遠(yuǎn)，應(yīng)賦予的權(quán)重越大。3）利用公式（2）計(jì)算,得到最終的ω（j）：

2.3 預(yù)測(cè)過(guò)程

整個(gè)關(guān)口預(yù)測(cè)的過(guò)程，如圖4所示，其具體步驟為：1)利用企業(yè)電力調(diào)度二次一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)引擎和應(yīng)用引擎[4]，獲取負(fù)荷預(yù)測(cè)需要的樣本數(shù)據(jù)，包括工序負(fù)荷的秒級(jí)數(shù)據(jù)、分鐘負(fù)荷數(shù)據(jù)、小時(shí)電度數(shù)據(jù)、日總電度數(shù)據(jù)。2）獲取預(yù)測(cè)過(guò)程中需要的影響因素信息，包括氣象信息、調(diào)度規(guī)則、生產(chǎn)計(jì)劃、檢修計(jì)劃。3）根據(jù)各個(gè)工序的樣本數(shù)據(jù)的特征和外部影響因素信息，對(duì)工序負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷特性分析，并根據(jù)分析結(jié)果將預(yù)測(cè)工序負(fù)荷劃分為生活負(fù)荷、生產(chǎn)負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、平穩(wěn)負(fù)荷、波動(dòng)負(fù)荷5類。4）根據(jù)負(fù)荷特性的指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)匹配預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)當(dāng)前工序負(fù)荷的變化趨勢(shì)進(jìn)行樣本集合的選擇。5）當(dāng)工序預(yù)測(cè)測(cè)點(diǎn)的模型和樣本都具備預(yù)測(cè)條件時(shí)，進(jìn)行關(guān)口分量負(fù)荷預(yù)測(cè)，并統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)誤差，根據(jù)預(yù)測(cè)誤差不斷對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，直到滿足預(yù)測(cè)精度要求。6）將所有工序分量預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行疊加，并與關(guān)口預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，同時(shí)與制訂的調(diào)度規(guī)則進(jìn)行比對(duì)。如果不滿足預(yù)先設(shè)定的條件，則進(jìn)入第3步，重新進(jìn)行預(yù)測(cè)；只有滿足條件時(shí)，才將最終的預(yù)測(cè)結(jié)果輸出，整個(gè)預(yù)測(cè)過(guò)程結(jié)束。

圖4 預(yù)測(cè)過(guò)程

2.4 特殊工序的趨勢(shì)分析

電弧爐是典型的沖擊性負(fù)荷，在1個(gè)冶煉周期的典型曲線模型由上升沿、中間段和下降沿3部分組成：上升沿和下降沿曲線根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律固定其時(shí)間長(zhǎng)度(定長(zhǎng))，中間段只需確定曲線取值(定值)，其長(zhǎng)度隨著冶煉計(jì)劃的變化而變化。根據(jù)對(duì)該能源管控系統(tǒng)中電弧爐冶煉實(shí)際分析可知，在1個(gè)冶煉周期中，電弧爐煉鋼冶煉的啟動(dòng)曲線比較相似，啟動(dòng)5～10 min后負(fù)荷就可以達(dá)到極大值，之后冶煉負(fù)荷基本區(qū)域穩(wěn)定、振蕩小。當(dāng)冶煉即將結(jié)束時(shí)，負(fù)荷開始逐漸下降，負(fù)荷下降的時(shí)間大約為10～20 min。因此可以分別建立上升沿、下降沿和中間段的預(yù)測(cè)模型，然后再將3種模型按照時(shí)間的先后合起來(lái)構(gòu)成電弧爐在1個(gè)冶煉周期的預(yù)測(cè)模型[6]。根據(jù)電弧爐負(fù)荷的實(shí)時(shí)變化信息，利用相似性度量方法從電弧爐近期的歷史數(shù)據(jù)中選擇樣本數(shù)據(jù)，并結(jié)合電弧爐的冶煉過(guò)程采用3種不同的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行趨勢(shì)分析，滿足了電力需量閉環(huán)預(yù)測(cè)控制的要求。電弧爐趨勢(shì)分析采用信號(hào)觸發(fā)的方式，樣本數(shù)據(jù)為10 s 1個(gè)采集點(diǎn)，預(yù)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度為1個(gè)冶煉周期，采用在線滾動(dòng)優(yōu)化的方法不斷修正未來(lái)5 min的趨勢(shì)分析曲線，直到整個(gè)冶煉過(guò)程結(jié)束。具體步驟如下：1）觸發(fā)啟動(dòng)。在電弧爐開始冶煉時(shí)合上變壓器開關(guān)，完成一爐鋼冶煉后將開關(guān)分開。通過(guò)電力調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取該開關(guān)的位置信息，當(dāng)開關(guān)由“分”變“合”時(shí)，啟動(dòng)電弧爐的趨勢(shì)分析，趨勢(shì)數(shù)據(jù)為樣本庫(kù)中與該冶煉鋼種相同的歷史樣本的綜合。2）上升沿趨勢(shì)分析。當(dāng)開始冶煉3 min后，利用采集到的本過(guò)程的實(shí)時(shí)樣本序列，通過(guò)相似性度量方法將該電弧爐近30 d的歷史數(shù)據(jù)中相似度最高的3組數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)樣本，然后利用趨勢(shì)外推的方法修正本冶煉過(guò)程的趨勢(shì)分析曲線。3）中間段趨勢(shì)分析。在利用上升沿模型進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，中間段預(yù)測(cè)模型也根據(jù)電弧爐實(shí)時(shí)變化的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并實(shí)時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)行模型切換，當(dāng)兩個(gè)模型都判別出需要切換時(shí)，立刻切換到中間段模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，由于該段負(fù)荷變化相對(duì)較小，因此在趨勢(shì)分析時(shí)采用線性回歸方法進(jìn)行趨勢(shì)分析，樣本同樣通過(guò)相似性度量方法來(lái)選取。4）下降沿趨勢(shì)分析。當(dāng)冶煉即將結(jié)束時(shí)，負(fù)荷開始下降，此時(shí)切換到下降沿模型，樣本和趨勢(shì)分析方法與上升沿相同。5）預(yù)測(cè)結(jié)束。當(dāng)電弧爐變壓器開關(guān)分開時(shí)，電弧爐負(fù)荷為零，整個(gè)冶煉過(guò)程結(jié)束。

3 應(yīng)用案例分析

以某大型鋼鐵企業(yè)為例，為了配合電力需量的調(diào)控，在220 kV變電站的對(duì)外線路處，設(shè)置2個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)，分別為鐵鋼關(guān)口預(yù)測(cè)點(diǎn)和軋鋼關(guān)口預(yù)測(cè)點(diǎn)。與該關(guān)口相關(guān)的線路及負(fù)荷有：1#LF爐、2#LF爐、厚板甲線、厚板乙線、熱軋甲線、熱軋乙線、中板甲線、中板乙線、燒結(jié)聯(lián)絡(luò)線、鐵渣1#線、鐵渣2#線、電動(dòng)鼓風(fēng)1#線、電動(dòng)鼓風(fēng)2#線。通過(guò)對(duì)這些負(fù)荷線路的分析，按照波動(dòng)性特點(diǎn)和企業(yè)實(shí)際情況可以分為持續(xù)型沖擊負(fù)荷、間歇性沖擊負(fù)荷、穩(wěn)定負(fù)荷3大類，在對(duì)熱軋、厚板、中板、LF爐、煉鐵的數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表2所示。

表2 負(fù)荷分類與預(yù)測(cè)選擇

在對(duì)負(fù)荷特性進(jìn)行自動(dòng)分析后，構(gòu)建關(guān)口超短期預(yù)測(cè)的模型，其中對(duì)LF爐和持續(xù)型沖擊負(fù)荷做特殊處理，并采用疊加分量的方法對(duì)關(guān)口負(fù)荷進(jìn)行超短期預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)時(shí)間間隔為1 min，預(yù)測(cè)點(diǎn)數(shù)為未來(lái)24點(diǎn)，即未來(lái)24 min內(nèi)的關(guān)口負(fù)荷。預(yù)測(cè)曲線和預(yù)測(cè)誤差統(tǒng)計(jì)，如圖5所示，其中預(yù)測(cè)綜合準(zhǔn)確率為97.9%，可以很好滿足電力需量控制的精度要求。

圖5 預(yù)測(cè)結(jié)果及誤差分析

4 結(jié)論

大型鋼鐵企業(yè)的電力系統(tǒng)具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和調(diào)度方式，特別對(duì)于采用關(guān)口電力需量結(jié)算的企業(yè)，通過(guò)對(duì)關(guān)口線路的有功功率超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，提前獲取電力負(fù)荷的變化趨勢(shì)，有助于減少企業(yè)關(guān)口需量的越限次數(shù)，降低企業(yè)的供電成本。本文根據(jù)某鋼鐵企業(yè)的不同工序的用電特性，進(jìn)行了企業(yè)關(guān)口負(fù)荷超短期預(yù)測(cè)的設(shè)計(jì)：1）首先根據(jù)鋼鐵企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)模型，在負(fù)荷端建立生產(chǎn)工序的等值負(fù)荷，基于負(fù)荷特性分析的結(jié)果，預(yù)測(cè)工序負(fù)荷的分類；2）建立了高爐工序、轉(zhuǎn)爐工序、電弧爐工序、制氧工序、空壓機(jī)站、焦化工序的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)等效模型，采用不同的預(yù)測(cè)算法，通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果的疊加完成對(duì)企業(yè)的總負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)；3）根據(jù)綜合指標(biāo)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)模型的匹配，并對(duì)預(yù)測(cè)模型樣本數(shù)據(jù)是否滿足預(yù)測(cè)要求進(jìn)行檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)口工序分量的負(fù)荷預(yù)測(cè)，將工序分量的預(yù)測(cè)結(jié)果疊加，檢查是否滿足調(diào)度優(yōu)化要求，最終輸出關(guān)口次日的關(guān)口預(yù)測(cè)結(jié)果；4）通過(guò)某鋼鐵企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)關(guān)口負(fù)荷進(jìn)行了超短期預(yù)測(cè)，獲得了較好的預(yù)測(cè)精度，為電力需量控制提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。