電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法分析

1、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法分析2016-09-30 電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)技術(shù)摘要電力負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)是電力工業(yè)發(fā)展的根據(jù)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行方面的作用越來(lái)越重要。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)的研究也在不斷深化，各種各樣的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法不斷涌現(xiàn)，本文系統(tǒng)的介紹和分析了各種電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，并指出為提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度應(yīng)合理選擇和使用負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電力負(fù)荷預(yù)測(cè)；規(guī)劃；方法1、引言電力負(fù)荷預(yù)測(cè)就是在正確的理論指導(dǎo)下，在調(diào)查研究掌握大量翔實(shí)資料的基礎(chǔ)上，從已知的用電需求出發(fā)，考慮影響電力負(fù)荷的各種因素，運(yùn)用可靠的方法和手段預(yù)測(cè)未來(lái)的用電需求，對(duì)電力負(fù)荷的發(fā)展趨勢(shì)做出科學(xué)合理

2、的判斷。電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和規(guī)劃不可缺少的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的內(nèi)容主要是對(duì)最大有功負(fù)荷及其分布、無(wú)功負(fù)荷及其分布、需電量和電力負(fù)荷曲線及其特征值等重要參數(shù)的測(cè)算。2、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法2.1. 彈性系數(shù)法電力負(fù)荷年均增長(zhǎng)率和國(guó)民經(jīng)濟(jì)年均增長(zhǎng)率之比稱為電力彈性系數(shù)，它是衡量國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用電需求的重要參數(shù)，也是確定電力發(fā)展同國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)速度的宏觀指標(biāo)。電力彈性系數(shù)又可分為電力生產(chǎn)彈性系數(shù)和電力消費(fèi)彈性系數(shù)。若已知彈性系數(shù)的預(yù)測(cè)值，則結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的年均增長(zhǎng)率就可預(yù)測(cè)出規(guī)劃期所需的電力和電量。應(yīng)用彈性系數(shù)法預(yù)測(cè)電力負(fù)荷的前提條件，是必須預(yù)先知道預(yù)測(cè)期（

3、或規(guī)劃期）內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展目標(biāo)及其年平均增長(zhǎng)速度。彈性系數(shù)法的關(guān)鍵及核心問(wèn)題是確定預(yù)測(cè)（規(guī)劃）期的電力彈性系數(shù)值1。所以該方法雖然簡(jiǎn)單、易于計(jì)算，但需做大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)研工作。影響電力彈性系數(shù)值的因素很多，主要有經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、科技及工藝水平、生活水平、電價(jià)水平及節(jié)電政策和措施等。2.2. 單耗法單耗是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)及各部門用電特性的重要指標(biāo)。單耗法就是通過(guò)對(duì)過(guò)去單耗的統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展規(guī)劃的指標(biāo)，按單耗來(lái)預(yù)測(cè)需電量。單耗法可分為“產(chǎn)值單耗法”和“產(chǎn)量單耗法”，產(chǎn)值單耗法既可用于近期預(yù)測(cè)，也可用于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，產(chǎn)量單耗法僅適用于近期預(yù)測(cè)。單耗法雖然方法簡(jiǎn)單，但需做大量細(xì)致的統(tǒng)計(jì)分析

4、工作，且由于政治經(jīng)濟(jì)等因素的影響，對(duì)中、遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性難以確定。影響單耗的因素主要有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)電措施、產(chǎn)品價(jià)格，以及產(chǎn)品生產(chǎn)的條件等。2.3.時(shí)間序列法時(shí)間序列預(yù)測(cè)方法就是根據(jù)到目前為止的歷史資料數(shù)據(jù)，即時(shí)間序列所呈現(xiàn)出來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和規(guī)律，設(shè)法建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，在該數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行延伸、外推，預(yù)測(cè)出今后各時(shí)期的指標(biāo)值。時(shí)間序列法主要有移動(dòng)平均法、指數(shù)平滑法等，其中指數(shù)平滑法是一種較為重要的方法，該方法是采取漸消記憶的方式，利用逐步衰減的不等權(quán)平均辦法，用以往的歷史數(shù)據(jù)的指數(shù)加權(quán)組合來(lái)直接預(yù)報(bào)時(shí)間序列的將來(lái)值。時(shí)間序列預(yù)測(cè)，不需要考慮指標(biāo)與各影響因素的橫向聯(lián)系，不需要

5、利用其他任何數(shù)據(jù)和外部情況資料，計(jì)算簡(jiǎn)單，是一種簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)測(cè)方法1，但該方法沒(méi)有考慮負(fù)荷變化的因素，對(duì)規(guī)律性的處理不足，只適用于負(fù)荷變化比較均勻的短期預(yù)測(cè)的情況。2.4.趨勢(shì)外推法趨勢(shì)外推法是根據(jù)已知的歷史資料來(lái)擬合一條曲線，使得這條曲線能反映負(fù)荷本身的增長(zhǎng)趨勢(shì)，然后按照這個(gè)增長(zhǎng)趨勢(shì)曲線，對(duì)要求的未來(lái)某一點(diǎn)估計(jì)出該時(shí)刻的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。應(yīng)用趨勢(shì)外推法有兩個(gè)假設(shè)條件2：首先假設(shè)負(fù)荷沒(méi)有跳躍式變化，其次假設(shè)負(fù)荷的發(fā)展因素也決定負(fù)荷未來(lái)的發(fā)展。選擇合適的趨勢(shì)模型時(shí)應(yīng)用趨勢(shì)外推法的重要環(huán)節(jié)，圖形識(shí)別法和差分法是選擇趨勢(shì)模型的兩種基本方法。常用的趨勢(shì)模型有線性趨勢(shì)模型、多項(xiàng)式趨勢(shì)模型、對(duì)數(shù)趨勢(shì)模

6、型、冪函數(shù)趨勢(shì)模型、指數(shù)趨勢(shì)模型、邏輯斯蒂模型和龔伯茨模型等3，不同的模型得出的結(jié)果相差會(huì)很大，使用的關(guān)鍵是根據(jù)地區(qū)發(fā)展情況選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?。趨?shì)外推法只需要?dú)v史數(shù)據(jù)，所需的數(shù)據(jù)量較少，但如果負(fù)荷出現(xiàn)變動(dòng)，會(huì)引起較大的誤差。2.5.回歸分析法回歸分析法就是通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析、研究，并考慮和電力負(fù)荷有關(guān)的各種影響因素，建立起適當(dāng)?shù)幕貧w預(yù)測(cè)模型，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的回歸分析方法對(duì)變量的觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從而預(yù)測(cè)未來(lái)的電力負(fù)荷?；貧w預(yù)測(cè)模型可以是線性的也可以是非線性的，可以是一元的也可以是多元的，其中一元線性回歸預(yù)測(cè)是最基本的、最簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)方法?；貧w分析法適用于中、短期預(yù)測(cè)，它的預(yù)測(cè)精度依賴于模型的準(zhǔn)確性

7、和影響因子（如國(guó)民生產(chǎn)總值、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值、人口、氣候等）預(yù)測(cè)值的準(zhǔn)確度，該方法只能預(yù)測(cè)出綜合用電負(fù)荷的發(fā)展水平，無(wú)法預(yù)測(cè)出各供電區(qū)的負(fù)荷發(fā)展水平，無(wú)法進(jìn)行具體的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。2.6.灰色模型法部分信息已知，部分信息未知的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)，灰色系統(tǒng)理論是用來(lái)解決含有不確定因素，信息不完備系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法。基于灰色系統(tǒng)理論的模型的預(yù)測(cè)稱為灰色預(yù)測(cè)，灰色預(yù)測(cè)技術(shù)可在數(shù)據(jù)不多的情況下找出某個(gè)時(shí)期內(nèi)起作用的規(guī)律，建立負(fù)荷預(yù)測(cè)的模型。運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論時(shí)，對(duì)原始數(shù)據(jù)段的不同選取和對(duì)原始數(shù)據(jù)序列進(jìn)行不同的處理，對(duì)建模的精度和預(yù)測(cè)的結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生影響。灰色模型法所需負(fù)荷數(shù)據(jù)少，計(jì)算簡(jiǎn)單，短期預(yù)測(cè)精度高，結(jié)果可信，

8、但當(dāng)數(shù)據(jù)灰度較大時(shí)預(yù)測(cè)精度較差，并且不太適合于電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。2.7.專家經(jīng)驗(yàn)法專家經(jīng)驗(yàn)是一種定性預(yù)測(cè)方法，它由專家意見(jiàn)法、特爾菲法、主觀概率法等組成。專家意見(jiàn)法的基本方法是，當(dāng)對(duì)某一項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，邀請(qǐng)這方面的專家，請(qǐng)他們根據(jù)自己的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)過(guò)去發(fā)生和現(xiàn)在正在發(fā)生的情況做出直觀的預(yù)測(cè)。這種方法所得預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，完全依賴于專家的知識(shí)的豐富程度和預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)的多少。專家意見(jiàn)法包括專家個(gè)人意見(jiàn)法和專家會(huì)議法。專家個(gè)人意見(jiàn)法的優(yōu)點(diǎn)是可以充分發(fā)揮專家的知識(shí)和才能，積極性和創(chuàng)造性，預(yù)測(cè)專家可以綜合運(yùn)用自身的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)工作，而且意見(jiàn)也比較集中，缺點(diǎn)是受專家占有資料，個(gè)人興趣，認(rèn)識(shí)程度和知

9、識(shí)面等的限制，可能使專家個(gè)人的預(yù)測(cè)結(jié)果帶有一定的主觀片面性。專家會(huì)議法的優(yōu)點(diǎn)是信息量大，能集思廣益，充分考慮多方面的意見(jiàn)，缺點(diǎn)是會(huì)議上容易出現(xiàn)屈從多數(shù)人或權(quán)威人士意見(jiàn)，但多數(shù)人或權(quán)威人士錯(cuò)誤時(shí)，必然導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果的失誤；另一缺點(diǎn)是少數(shù)專家發(fā)表了不正確的意見(jiàn)后，礙于面子不愿在會(huì)上修正自己的意見(jiàn)，從而造成意見(jiàn)難以集中1。特爾菲法是一種函詢調(diào)查法，它根據(jù)有專門知識(shí)的人的直接經(jīng)驗(yàn)，對(duì)研究的問(wèn)題進(jìn)行判斷、預(yù)測(cè)。特爾菲法具有匿名性、反饋性、統(tǒng)計(jì)性的特點(diǎn)。特爾菲法是一個(gè)改進(jìn)了的專家意見(jiàn)法，更科學(xué)、更有利于達(dá)到準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的目的。特爾菲法的優(yōu)點(diǎn)是可以加快預(yù)測(cè)速度和節(jié)約預(yù)測(cè)費(fèi)用，可以獲得各種不同有價(jià)值的觀點(diǎn)和意見(jiàn)，適

10、用于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。缺點(diǎn)是對(duì)于地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測(cè)可能不可靠，專家意見(jiàn)有時(shí)可能不完整或不切實(shí)際。主觀概率是人們對(duì)未來(lái)事件發(fā)生的可能性程度的一種主觀度量，是一種根據(jù)多次經(jīng)驗(yàn)結(jié)果所做的主觀判斷。應(yīng)用主觀概率法進(jìn)行預(yù)測(cè)，就是先由預(yù)測(cè)者對(duì)預(yù)測(cè)問(wèn)題進(jìn)行主觀估計(jì)，然后運(yùn)用主觀概率加以判定。主觀概率法實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常采用三點(diǎn)估算公式進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)。2.8.負(fù)荷密度法負(fù)荷密度是指每平方公里面積上用戶消耗電力的多少。不同功能的地區(qū)，負(fù)荷密度的大小是不同的，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同的地區(qū)的同樣的功能區(qū)，其負(fù)荷密度也是不同的。負(fù)荷密度法是將預(yù)測(cè)地區(qū)劃分為若干功能區(qū)，如將城市劃分為商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、文教區(qū)等，對(duì)每一功能區(qū)選擇一個(gè)合適

11、的負(fù)荷密度指標(biāo)，推算功能區(qū)和整個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)的用電負(fù)荷。應(yīng)用負(fù)荷密度法的關(guān)鍵有兩點(diǎn)，一是功能區(qū)劃分要合理，有代表性；二是各功能區(qū)負(fù)荷密度指標(biāo)的選取要合理，能反映預(yù)測(cè)期的實(shí)際情況和用電水平。該方法主要適用于負(fù)荷相對(duì)集中，各功能區(qū)也相對(duì)比較易于確定的城市用電負(fù)荷預(yù)測(cè)。2.9.國(guó)際比較法國(guó)際比較法是拿本國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況及用電需求情況做對(duì)比分析，并參照國(guó)外的電力消費(fèi)資料確定本國(guó)的電力需求量。國(guó)際比較的關(guān)鍵是選擇適宜的對(duì)比國(guó)家。一般選經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，且經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與本國(guó)有某種相似的國(guó)家作比較對(duì)象。國(guó)際比較法一般用于進(jìn)行全國(guó)范圍的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)。2.10.擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測(cè)法5擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測(cè)是利用預(yù)測(cè)時(shí)刻以前的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)

12、，用幾種不同的方法做預(yù)測(cè)，可以預(yù)測(cè)該時(shí)刻以前的系統(tǒng)負(fù)荷，根據(jù)各方法的預(yù)測(cè)精度確定這些方法在綜合模型中的權(quán)重，利用這一權(quán)重。使用昨天及以前的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，做今天預(yù)測(cè)時(shí)刻后代的全日未知負(fù)荷的預(yù)測(cè)。由于利用了預(yù)測(cè)時(shí)刻以前的最新的負(fù)荷信息，因此，用這種方法大大提高了負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度。擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的關(guān)鍵是：以當(dāng)日已經(jīng)發(fā)生的負(fù)荷的變化模式作為全日未知負(fù)荷變化規(guī)律的參考，在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)出未知的負(fù)荷值。其隱含的原理是：對(duì)于同一日，在一天內(nèi)的天氣等負(fù)荷敏感因素不發(fā)生突變的情況下，其全日負(fù)荷的變化模式不會(huì)發(fā)生突變。這種方法主要用于修改歷史負(fù)荷壞數(shù)據(jù)和補(bǔ)足當(dāng)日未知負(fù)荷數(shù)據(jù)，以協(xié)助提高短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。3、結(jié)論電力負(fù)荷預(yù)測(cè)有多種預(yù)測(cè)方法，每一種預(yù)測(cè)方法都代表了一種發(fā)展規(guī)律。各種算法均有一定的適用場(chǎng)合，各種預(yù)測(cè)方法都具有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，沒(méi)有一個(gè)方法適用于各種負(fù)荷預(yù)測(cè)模型而精度比其他各種方法都高。所以在做負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，必須結(jié)合實(shí)際情況，著重從預(yù)測(cè)目標(biāo)、期限、精確度和預(yù)測(cè)耗費(fèi)等諸多方面，靈活選用較為合適的預(yù)測(cè)方法，并使用多種不同的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，將所得預(yù)測(cè)結(jié)果互為比較，再進(jìn)行合理的綜合分析與預(yù)測(cè)，最終得到符合所需精度的預(yù)測(cè)結(jié)果。參考文獻(xiàn)：1肖國(guó)泉,王春,張福偉，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)，中國(guó)電力出版社