茍君

摘 要：中長期負荷預(yù)測是電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，也是電力系統(tǒng)可靠運行的根本。其預(yù)測的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到投資、網(wǎng)絡(luò)布局和運行的合理性。因此對電力系統(tǒng)進行中長期負荷預(yù)測以及其預(yù)測方法的研究尤為重要。文章介紹了負荷預(yù)測對電力系統(tǒng)的重要性以及影響負荷的主要因素，綜述了負荷總量和分布的預(yù)測方法，如灰色預(yù)測方法、組合預(yù)測方法和空間負荷預(yù)測方法，最后對計算機結(jié)合各種預(yù)測方法的預(yù)測系統(tǒng)進行研發(fā)。

關(guān)鍵詞：中長期；負荷預(yù)測；灰色預(yù)測；組合預(yù)測；空間負荷預(yù)測；系統(tǒng)

中圖分類號：TM715 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0006-02

1 中長期負荷預(yù)測的重要性

負荷的需求對電力系統(tǒng)運行研究和規(guī)劃設(shè)計都有重要的參考指標(biāo)。對于負荷的變化，必須先有一個預(yù)估。因為電能是一種不能大量存儲的能量，所發(fā)及所用，這樣才能保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。負荷預(yù)測主要可從兩方面進行預(yù)測：時間分布和空間分布。從時間長短可分為：超短期、短期、中期和長期負荷預(yù)測。超短期預(yù)測用于在線運行監(jiān)測，短期預(yù)測用于運行調(diào)度，中長期預(yù)測一般為1年以上的預(yù)測主要用于發(fā)展規(guī)劃。所以中長期負荷預(yù)測的準(zhǔn)確程度將直接關(guān)系到投資、網(wǎng)絡(luò)布局和運行的合理性。如果負荷預(yù)測過少，電能不能滿足實際發(fā)展所需，將限制實際經(jīng)濟發(fā)展。相反，若負荷預(yù)測過高，又會導(dǎo)致電能過多而不能完全使用所有設(shè)備，造成電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)的浪費。因此中長期負荷預(yù)測的精度高低直接關(guān)系到各方利益，所以研究中長期負荷預(yù)測的方法和研發(fā)負荷預(yù)測的系統(tǒng)顯得尤為重要。

2 影響負荷的主要因素

為了準(zhǔn)確的進行負荷預(yù)測，必須要了解負荷變化的主要影響因素。通過多年的運行經(jīng)驗和分析總結(jié)，影響負荷變化的主要因素有一下四大類：經(jīng)濟因素、時間因素、氣候因素和隨機干擾因素。經(jīng)濟因素是指隨著某地人口、工業(yè)生產(chǎn)水平、用電設(shè)備的變化和政策的變更對負荷變化趨勢的影響。時間因素分為季節(jié)變化、周循環(huán)和法定假日三種，其中中長期的負荷預(yù)測只用考慮季節(jié)變化的影響。氣候因素是冷熱季節(jié)對用電設(shè)備私用不同而引起的負荷變化。隨機干擾指一系列的分散需求組成的負荷需求。通過上面分析，可以看出對中長期的負荷預(yù)測有影響的因素主要有經(jīng)濟因素和時間因素，最主要是經(jīng)濟因素中的工業(yè)生產(chǎn)水平改變和政府政策的變更兩方面。因此在研究中長期負荷預(yù)測的方法和研發(fā)其系統(tǒng)時必須要考慮到這兩點。

3 負荷預(yù)測的方法

由于配電網(wǎng)中長期負荷預(yù)測，會受到很多不確定因素的影響。因此，到目前為止，還沒有哪一種方法能保證在任何情況下都能獲得滿意的預(yù)測結(jié)果。故具體預(yù)測時，宜結(jié)合本地區(qū)的實際情況，選用多種預(yù)測方法，不同方法的預(yù)測結(jié)果互相校核，最終確定預(yù)測值?，F(xiàn)有主要的中長期預(yù)測方法有傳統(tǒng)預(yù)測方法、灰色預(yù)測方法、組合預(yù)測方法和空間負荷預(yù)測方法。

3.1 傳統(tǒng)預(yù)測方法

傳統(tǒng)預(yù)測方法是通過專家經(jīng)驗或某些簡單的變量間相互關(guān)系來對以后的負荷需求做出的方向性判斷，預(yù)測主觀性較強，造成預(yù)測的精度較差，且需要做大量的統(tǒng)計。這類方法做藥有單耗法、比例系數(shù)增長法和時間序列外推法等。

采用單位產(chǎn)品產(chǎn)量的耗電定額進行預(yù)測，叫產(chǎn)品單耗法?？紤]國民生產(chǎn)總值結(jié)合其電量單耗計算的負荷稱為產(chǎn)值單耗法。分別有：

用電量=產(chǎn)品單耗量*產(chǎn)品產(chǎn)量

用電量=產(chǎn)值單耗量*國民生產(chǎn)總值

比例系數(shù)增長法是更具歷史數(shù)據(jù)變化規(guī)律，找出一定的規(guī)律，假設(shè)負荷的變化還會和該規(guī)律的變化一致。時間序列外推法是把歷史上的資料進行不同時間段的排列，構(gòu)建出統(tǒng)計數(shù)列，由此向外推測，進行負荷預(yù)測。這兩種方法是基于過去的外部條件基本不會改變。

從分析介紹可以看出，傳統(tǒng)的負荷預(yù)測方法不適用于中長期的負荷預(yù)測，因此有了其他的預(yù)測方法。

3.2 灰色預(yù)測方法

灰色系統(tǒng)是在一定的認識層次上，知道部分的系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)信息，另一部分則完全不知?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)負荷的影響因素多，不能所有都知道，這滿足灰色系統(tǒng)的定義。此外電力負荷總體上呈現(xiàn)增長性也滿足灰色預(yù)測迷信的基本條件?；疑A(yù)測的基本思路是：認為原始數(shù)據(jù)即使雜亂，但本質(zhì)有序，因此通過對雜亂的數(shù)據(jù)進行整理，得到系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度，尋求系統(tǒng)變動的規(guī)律，生成數(shù)據(jù)序列有較強的規(guī)律性，建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測事物未來的發(fā)展趨勢和未來狀態(tài)?；疑A(yù)測方法因其具有所需數(shù)據(jù)少，原理簡單，運算方便和可檢驗等特點被廣泛應(yīng)用，有很好的預(yù)測精度。

3.3 組合預(yù)測方法

組合預(yù)測法是通過對同一個預(yù)測問題進行多種不同預(yù)測模型的線性組合，從而達到在一定的條件下改善模型擬合提高預(yù)測精度。主要有將多種預(yù)測結(jié)果取合理的權(quán)重做加權(quán)平均和比較多種預(yù)測方法選取具有最優(yōu)擬合或最小標(biāo)準(zhǔn)差的預(yù)測模型作為最優(yōu)模型。該方法具有預(yù)測精度高，確定性好且簡單實用的優(yōu)點。彌補了由于中長期負荷預(yù)測復(fù)雜多變量、非確定性、多方案性等特點單獨使用定性預(yù)測或定量預(yù)測的方法不能準(zhǔn)確預(yù)測的缺點。

3.4 空間負荷預(yù)測方法

空間負荷預(yù)測是負荷預(yù)測的兩大重點之一，對區(qū)域性的負荷分布和數(shù)值大小進行預(yù)測有利于提供一定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。給未來發(fā)輸變電設(shè)備的安裝位置和容量、線路型號和投運時間的確定提出了依據(jù)。某地區(qū)的空間負荷預(yù)測的精度對該地區(qū)的規(guī)劃方案可操作性和實用性起決定作用?，F(xiàn)有的空間預(yù)測方法主要有趨勢法、多元變量法和分類分區(qū)法等。趨勢法是通過負荷歷史數(shù)據(jù)進行外推進行負荷發(fā)展趨勢的預(yù)測的方法，主要優(yōu)點是方法簡單和所需歷史數(shù)據(jù)少且易獲得。但是隨著計算機處理能力的提升，計算量大小和使用數(shù)據(jù)多少已經(jīng)基本沒有影響，所以趨勢法的優(yōu)勢蕩然無存。多元變量法是假設(shè)同區(qū)域內(nèi)兩組數(shù)據(jù)間存在一定的關(guān)聯(lián)，通過歷史數(shù)據(jù)和未來的可控數(shù)據(jù)預(yù)測負荷的變化。該方法有很高的預(yù)測精度，但所需數(shù)據(jù)存在量大，記錄復(fù)雜和統(tǒng)計不準(zhǔn)確等缺陷導(dǎo)致該方法在我國電力部門難以使用。分類分區(qū)法是將同類的區(qū)域負荷聚集為一大類，從而將空間負荷預(yù)測歸結(jié)為各大類負荷和負荷分布狀況的預(yù)測。該方法的核心是分類負荷的平均密度和區(qū)域面積。該方法避開了原始數(shù)據(jù)收集的困難，保證了一定的預(yù)測精度，以現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和規(guī)劃人員的知識，結(jié)合城市土地規(guī)劃結(jié)果，能很好的進行空間負荷預(yù)測。endprint

4 負荷預(yù)測系統(tǒng)的研發(fā)

隨著電力負荷預(yù)測的精度的提高，電力系統(tǒng)負荷變化的復(fù)雜性使得預(yù)測需要更龐大的歷史數(shù)據(jù)，因此有必要研發(fā)出一種負荷預(yù)測系統(tǒng)來進行操作，該系統(tǒng)要具有簡單易用、人機交互、數(shù)據(jù)管理、各種負荷預(yù)測模型以及可靠運行的特點。本文通過選用具有圖形化的編程語言軟件平臺LabVIEW進行系統(tǒng)的研發(fā)，該軟件平臺是目前應(yīng)用最多、發(fā)展最快、功能最強的，做到減少開發(fā)難度，節(jié)約開發(fā)時間以及方便以前功能擴展和升級。此外，為了有效地管理、查詢和調(diào)用數(shù)據(jù)，系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)庫和開發(fā)程序之間數(shù)據(jù)交互的功能，一般可選用Microsoft Access數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過SQL完成數(shù)據(jù)操作。因此可以研發(fā)出具體的負荷預(yù)測系統(tǒng)，其主要包括：用戶管理模塊、歷史數(shù)據(jù)庫模塊和預(yù)測模型庫模塊。用戶管理模塊只要是提供增刪用戶、編輯和修改信息等常規(guī)操作，保證負荷數(shù)據(jù)的安全以及設(shè)定部分權(quán)限。歷史數(shù)據(jù)庫模塊用于存儲歷史負荷數(shù)據(jù)和影響負荷變化的因素，可用于查詢、增加和修改等。預(yù)測模型庫模塊是提供多種預(yù)測模型和預(yù)測結(jié)果，模型主要包括上述介紹的傳統(tǒng)預(yù)測模型、灰色模型和組合模型等。除此之外同樣因具有編輯、修改和刪減的功能。

5 結(jié) 語

為了使電力系統(tǒng)更好地跟上社會的發(fā)展腳步，本文詳細介紹負荷預(yù)測的重要性和必要性，隨后提出了經(jīng)濟、時間、氣候和隨機干擾等因素對負荷變化的影響造成了負荷預(yù)測的困難。根據(jù)多年的運行經(jīng)驗和總結(jié)，介紹了傳統(tǒng)預(yù)測方法、灰色預(yù)測方法、組合預(yù)測方法和空間負荷預(yù)測方法等來預(yù)測中長期的負荷變化。最后，基于圖形化編程LabVIEW軟件開發(fā)平臺，提出了建立包括用戶管理模塊、歷史數(shù)據(jù)庫模塊和預(yù)測模型庫模塊的中長期負荷預(yù)測系統(tǒng)。

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