摘 要：本文從湛江電網(wǎng)2012-2014年8月的逐日電量資料中分離出隨氣溫因子變化的氣溫電量，分析了氣溫電量和同期的氣溫資料的相關(guān)關(guān)系，著重探討了氣溫電量隨氣溫的變化規(guī)律，結(jié)果表明湛江電網(wǎng)日用電量與日平均氣溫、日最高氣溫呈顯著性正相關(guān)。計算出氣溫電量對日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的不敏感區(qū)域分別是12～20℃、10～22℃、10～17℃。最后提出了完善與改進相關(guān)模型的幾點建議。由此氣溫對用電量影響的特點及規(guī)律可作為供電調(diào)度工作人員的參考信息。

關(guān)鍵詞：氣溫；電量；相關(guān)；回歸分析；靈敏度

引言

近年來，越來越多的研究表明[1-3]，電網(wǎng)日電量與氣象條件的變化有關(guān)， 而其中氣溫又是最重要的影響因素。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，冬季取暖和夏季制冷在生活中逐漸普及，而這二者的耗電量都相當大，因此用電量與氣象條件的相關(guān)關(guān)系逐步密切，氣象因子對電網(wǎng)的影響程度有提高的趨勢。為了達到電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行，很有必要研究氣溫變化對電網(wǎng)負荷的影響，以及它們之間的內(nèi)在關(guān)系的規(guī)律，有利于相關(guān)人員及時采取有效措施保證電網(wǎng)安全運行和盡可能小的影響人民群眾的生產(chǎn)生活，為電網(wǎng)電量的預報預測和運行調(diào)度提供依據(jù)。

1 氣溫與用電量間數(shù)學關(guān)系的分析

將選取的867天數(shù)據(jù)樣本經(jīng)過氣溫電量與非氣溫電量的分離，分別繪制了氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的散點圖，并利用數(shù)據(jù)處理及作圖軟件分別擬合出氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的趨勢曲線，從趨勢曲線可以看出：

氣溫電量隨日平均、最高氣溫、最低氣溫的升高而增加，根據(jù)擬合出的曲線方程，可以方便地計算出氣溫電量對日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的不敏感區(qū)域，分別是12～20℃、10～22℃、10～17℃，說明：在這些區(qū)域，日平均、最高、最低氣溫對用電量的影響是最小的。

通過計算氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫的相關(guān)系數(shù)（其值分別為0.7711、0.7708、0.6718），發(fā)現(xiàn)均為顯著性正相關(guān)，其中以氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫的相關(guān)程度較高。另外，氣溫電量隨著日平均氣溫的升高增速越來越快，而隨著日最高氣溫的升高增速趨緩，說明當日最高氣溫升高到一定值后，氣溫電量趨于穩(wěn)定，氣溫電量受日平均氣溫影響程度大于日最高氣溫，這與所求出的氣溫電量與日平均氣溫、日最高氣溫的相關(guān)系數(shù)前者略高于后者相一致。

2 氣溫與氣溫電量數(shù)學模型的建立

對于氣溫與氣溫電量之間的數(shù)學模型，目前國內(nèi)外已有一些研究。本文利用Matlab分析軟件[4]，建立氣溫與氣溫電量之間的多項式擬合關(guān)系，并采取多元線性回歸方法進行數(shù)學模擬[5]，即設(shè)

Qm=a0+■aiti

式中：t-氣溫指標。

在867天樣本數(shù)據(jù)導入Matlab軟件，利用該軟件提供的polyfit函數(shù)實現(xiàn)多項式擬合，針對氣溫參數(shù)的最高溫度、最低溫度、平均溫度，可得到擬合結(jié)果。Matlab軟件分析結(jié)果表明，用3階多項式擬合結(jié)果最優(yōu)，擬合結(jié)果為：

3 氣溫與氣溫電量的靈敏度分析

3.1 氣溫電量與最高氣溫的靈敏度分析

根據(jù)氣溫電量與最高氣溫的擬合曲線，對其一次求導可以得出氣溫電量隨最高氣溫變動的增幅，可以得出氣溫電量與最高氣溫的敏感區(qū)間大致分為4段：（1）10℃～22℃為不敏感區(qū)，此時氣溫電量在-250萬千瓦時附近波動，氣溫電量與氣溫之間關(guān)系不大。（2）22℃～28℃為弱敏感區(qū)，最高溫度每升高1℃，氣溫電量升高約30萬千瓦時。（3）29℃～36℃為強敏感區(qū)，最高溫度每升高1℃，氣溫電量升高約128萬千瓦時。（4）36℃以上因缺少樣本數(shù)據(jù)，其規(guī)律尚待進一步討論。

3.2 氣溫電量與最低氣溫的靈敏度分析

氣溫電量隨最低氣溫變化的幅度要小于最高氣溫，也可將氣溫電量與最低氣溫的敏感區(qū)間分為4段：（1）10℃～17℃為不敏感區(qū)，此時氣溫電量在-250萬千瓦時附近波動，氣溫電量與氣溫之間關(guān)系不大；（2）18℃～22℃為弱敏感區(qū)，最低溫度每升高1℃，氣溫電量增長50萬千瓦時；（3）23℃～28℃為強敏感區(qū)，最低溫度每升高1℃，氣溫電量增長150萬千瓦時；（4）28℃以上因缺少樣本數(shù)據(jù)，其規(guī)律尚待進一步討論。

3.3 氣溫電量與平均氣溫的靈敏度分析

同理，氣溫電量與平均氣溫的敏感區(qū)間分為4段：（1）12℃～20℃為不敏感區(qū)，此時氣溫電量-250萬千瓦時附近波動，氣溫電量與氣溫之間關(guān)系不大；（2）21℃～25℃為弱敏感區(qū)，平均溫度每升高1℃，氣溫電量增長50萬千瓦時；（3）26℃～31℃為強敏感區(qū)，平均溫度每升高1℃，氣溫電量增長180萬千瓦時；（4）31℃以上因缺少樣本數(shù)據(jù)，其規(guī)律尚待進一步討論。

4 仿真結(jié)果及分析

為了驗證本研究成果的實際運用效果，對湛江地區(qū)2014年1月至9月的月度供電量進行了預測，預測結(jié)果與實際值的比較詳見表1：

采用本成果的預測相對誤差最小0.92%，預測相對誤差最大為3.80%，平均預測相對誤差為2.00%。而采用非齊次指數(shù)模型預測法的預測相對誤差最小為0.36%，預測相對誤差最大為8.08%，平均預測相對誤差為3.17%；采用龔帕茲模型預測法的預測相對誤差最小為1.87%，預測相對誤差最大為32.27%，平均預測相對誤差為9.04%?？芍?，本文成果的預測結(jié)果十分令人滿意，預測精度得到了提高，且具有更高的穩(wěn)定性，證明運用該新方法對月度用電量進行短期定量預測在方法上是可行的。

5 結(jié)論

隨著電力工業(yè)不斷的發(fā)展，各級電力公司數(shù)據(jù)庫管理與維護技術(shù)日趨成熟，如何圍繞以電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行為工作目標，利用數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析的相關(guān)科學方法，對電網(wǎng)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)（如：負荷、氣象情況等）進行相關(guān)挖掘，建立相應的數(shù)學模型，做好負荷預測及電網(wǎng)發(fā)用電平衡工作，很有實際研究價值。本文在歸納2012-2014年數(shù)據(jù)樣本的基礎(chǔ)上，定義了氣象電量，研究分析了湛江電網(wǎng)日用電量與氣溫的關(guān)系，并總結(jié)了用于多年分析的氣溫電量與氣溫變化之間的規(guī)律，具有重要意義及使用價值。

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作者簡介：范為（1981-），女，工程師，廣東電網(wǎng)公司湛江供電局。endprint