廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州楓溪供電局 蔡培浩

電力系統(tǒng)的研究和開發(fā)主要是為了向各個(gè)用戶提供更加穩(wěn)定和安全的電力資源，來讓每個(gè)電力用戶都能夠在充足和穩(wěn)定的電力供給環(huán)境下進(jìn)行正常的生活和工作。但是由于電力資源無法進(jìn)行大分量的儲(chǔ)存，同時(shí)也因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的負(fù)荷變化也較為難以保持平衡狀態(tài)，導(dǎo)致現(xiàn)如今的部分區(qū)域的供電狀況都比較不穩(wěn)定，同時(shí)電力資源也稍顯匱乏。導(dǎo)致這種狀況出現(xiàn)的原因不光是因?yàn)槠潆娏υO(shè)備的儲(chǔ)存量較低，同樣也是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)于電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)水準(zhǔn)無法符合如今電力耗損的水平，從而使得其出現(xiàn)了一定的用電缺口。由此可見，在電力市場(chǎng)管理中對(duì)于負(fù)荷分析預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)迫在眉睫，必須能夠設(shè)計(jì)出更為高效、安全、穩(wěn)定的電力負(fù)荷分析預(yù)測(cè)系統(tǒng)，才能夠?qū)⒏鱾€(gè)地區(qū)電力緊缺的問題進(jìn)行有效改善，將發(fā)電容量進(jìn)行科學(xué)的控制，以此來讓其電力系統(tǒng)的運(yùn)行能夠符合當(dāng)?shù)仉娏┙o需求[1]。

1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的特性和原理

因?yàn)殡娏ω?fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要按照電力負(fù)荷之前的狀況來一步步分析其之后的取值，因此電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要針對(duì)各種不確定事件展開分析。只有通過對(duì)其展開全面的分析計(jì)算，并且利用相應(yīng)的分析預(yù)測(cè)技術(shù)，將電力負(fù)荷的未來數(shù)值以及也許會(huì)產(chǎn)生的情況展開預(yù)測(cè)，才能夠讓其電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)得更加完善?？偟膩碚f，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的特性大致可以分為以下幾個(gè)方面：

一是不確定性。由于電力負(fù)荷在之后的數(shù)值改動(dòng)狀況是無法被精確判定出來的，電力負(fù)荷會(huì)遭受到一系列影響因素而導(dǎo)致其數(shù)值產(chǎn)生各式各樣的轉(zhuǎn)變，同時(shí)這些影響因素同樣也是無法確定的。研究人員對(duì)于一些常見事件的發(fā)生和變化能夠進(jìn)行一定的估計(jì)，但是對(duì)于大部分的事件都是無法準(zhǔn)確預(yù)知的。同時(shí)能夠?qū)е码娏ω?fù)荷產(chǎn)生變化的因素過于繁雜，倘若產(chǎn)生任何的突發(fā)狀況都會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)各式各樣的變化，所以這也就是電力負(fù)荷預(yù)測(cè)存在不確定性的主要原因之一。

二是條件性。不同的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)基本上都是會(huì)根據(jù)相關(guān)的因素或條件而展開適當(dāng)?shù)呐卸?。而?duì)于這些因素和條件來說，又能夠?qū)⑵錃w類成必然因素以及假設(shè)因素的類型。當(dāng)相關(guān)研究人員對(duì)電力負(fù)荷運(yùn)行的基本規(guī)律有了充分的認(rèn)知和理解，在之后所應(yīng)用的預(yù)測(cè)因素就屬于必然因素，在這個(gè)情況下進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果一般都是較為準(zhǔn)確的。但是在大部分的狀態(tài)下，因?yàn)殡娏ω?fù)荷其自身所具備的不確定特征，就必須要對(duì)其設(shè)定出適當(dāng)?shù)募僭O(shè)因素。同時(shí)，這些假設(shè)因素要按照科學(xué)的計(jì)算，結(jié)合一系列的實(shí)際狀況所給出的。以此來為電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果附加適當(dāng)?shù)那疤嵋蛩兀源藢?duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果能夠更為精準(zhǔn)一些。

三是時(shí)間性。每一類電力負(fù)荷預(yù)測(cè)基本上都會(huì)存在相應(yīng)的時(shí)間性質(zhì)。由于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作屬于科學(xué)預(yù)測(cè)的領(lǐng)域之內(nèi)，所以對(duì)其展開預(yù)測(cè)必須要存在精確的數(shù)量概念，也就是必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)的時(shí)間進(jìn)行確定[2]。

四是多方案性。正因前文所說的電力預(yù)測(cè)具備一定的因素影響性質(zhì)以及不確定的性質(zhì)，因此在展開電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的過程中，需要對(duì)其電力負(fù)荷在一系列也許會(huì)產(chǎn)生的事件或者狀況條件下的狀態(tài)展開相應(yīng)的預(yù)測(cè)，以此得出一系列情況中的不同電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方案。

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是按照電力負(fù)荷的運(yùn)作變換規(guī)律，對(duì)其展開適當(dāng)?shù)呐卸ê头治?，將其之后的轉(zhuǎn)換狀況或者是變化趨勢(shì)進(jìn)行計(jì)算，所以必須要對(duì)其電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)所展開的工作原理做出科學(xué)的總結(jié)，以此來作用于對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的改良和升級(jí)設(shè)計(jì)。其整體設(shè)計(jì)原理大致可以分為以下幾個(gè)方面：

可知性原理。總的來說，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是要對(duì)其運(yùn)行的規(guī)律進(jìn)行分析判定，同時(shí)對(duì)于之后有可能產(chǎn)生的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)進(jìn)行分析計(jì)算，讓人們對(duì)電力負(fù)荷系統(tǒng)的以往、現(xiàn)在以及將來都進(jìn)行精確的認(rèn)知和判定，以此來彰顯電力負(fù)荷系統(tǒng)的可知性原理。

可能性原理。由于事物的變換以及發(fā)展都會(huì)存在一定的外在條件和內(nèi)在條件，并且會(huì)隨著這些不同條件的變化和驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。內(nèi)在條件的變化和外在條件的作用力大小存在一定的差異性，從而使得其整體的變化和發(fā)展產(chǎn)生更加多樣性的轉(zhuǎn)化。因此，對(duì)于其各個(gè)部分的分析預(yù)測(cè)，幾乎都是根據(jù)其變化發(fā)展的各類可能性所展開的一系列方案預(yù)測(cè)。

連續(xù)性原理。此原理的主要內(nèi)容就是指預(yù)測(cè)對(duì)象的發(fā)展屬于一系列的接連且統(tǒng)一的流程，在其之后的發(fā)展過程中同樣也會(huì)保持著這樣的形式。其主要彰顯了預(yù)測(cè)工作的開展是從以前到現(xiàn)在，接著從現(xiàn)在再到之后的一個(gè)過程。電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也會(huì)具備一定的慣性，就好比一些電力負(fù)荷數(shù)值會(huì)根據(jù)之前的模式和狀況而一直維持下來，并且保持這個(gè)狀態(tài)向著之后一直發(fā)展。所以進(jìn)一步了解預(yù)測(cè)對(duì)象的以前、現(xiàn)在，同時(shí)確定其發(fā)展規(guī)律，就能夠?qū)ζ渲蟮倪\(yùn)行狀況采取慣性原理展開更為準(zhǔn)確的分析和預(yù)測(cè)[3]。

系統(tǒng)性原理。對(duì)于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)來說，其主要是對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況展開精確的預(yù)測(cè)和分析，在預(yù)測(cè)分析過程中需要對(duì)其系統(tǒng)的各個(gè)方面以及各類影響因素進(jìn)行結(jié)合考慮，要對(duì)其在之后的整體系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展?fàn)顩r展開進(jìn)一步的預(yù)測(cè)和分析。同時(shí)由于電力系統(tǒng)的自身系統(tǒng)和外界因素所構(gòu)成的整體系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和其自身以及各類條件之間都會(huì)具備一定的互相影響以及互相作用的關(guān)聯(lián)。因此對(duì)于系統(tǒng)性原理來說，其需要將整體預(yù)測(cè)對(duì)象的狀況調(diào)整到最佳狀態(tài)，只有這樣才能夠保證其獲得的預(yù)測(cè)以及分析結(jié)果更加精確和穩(wěn)定，以此來向電力公司和相關(guān)人員提供更加優(yōu)質(zhì)的預(yù)測(cè)方案。

相似性原理，雖然在外界的各類事件發(fā)展?fàn)顩r都會(huì)有所不同，然而不同的事物之間亦然會(huì)具備一定的關(guān)聯(lián)以及相似的地方。因此，研究人員能夠通過這種相似性質(zhì)對(duì)電力負(fù)荷展開適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)分析。一般來說，作為預(yù)測(cè)對(duì)象的一種事物，其在目前的發(fā)展現(xiàn)狀和流程也許會(huì)和其他預(yù)測(cè)對(duì)象在某一個(gè)時(shí)間段的發(fā)展?fàn)顩r和流程相同或者相似。因此研究人員就能夠按照這個(gè)已知對(duì)象的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和流程為研究基礎(chǔ)，對(duì)新的預(yù)測(cè)對(duì)象在之后的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和流程展開分析預(yù)測(cè)，將這種相似性原理進(jìn)行充分利用[4]。

反饋性原理。這種原理主要是指通過輸出返回到輸入端，然后將輸出結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。其預(yù)測(cè)分析的反饋性質(zhì)主要是想讓預(yù)測(cè)分析的結(jié)果更為精準(zhǔn)，以此為目標(biāo)對(duì)其展開相應(yīng)的反饋調(diào)整。研究人員在對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中得出，在預(yù)測(cè)分析的結(jié)果和通過一定試驗(yàn)所獲得的真實(shí)數(shù)值之間具有一定差異的時(shí)候，就能夠通過這個(gè)差異對(duì)其遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)值展開相應(yīng)的調(diào)整，以此來進(jìn)一步提升預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性。

2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

2.1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)

2.1.1 系統(tǒng)需要具備可擴(kuò)展性以及可維護(hù)性

一個(gè)優(yōu)良的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)必須能夠符合穩(wěn)定性、安全性、高效性、智能性、可維護(hù)性以及可擴(kuò)展性等一系列的需求。也就是說對(duì)于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說，需要其可以隨著時(shí)代和科技的發(fā)展，向其系統(tǒng)內(nèi)部隨時(shí)融入各種全新的程序和功效，并且需要在維持期系統(tǒng)原狀態(tài)的基礎(chǔ)上對(duì)其各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹ｋ娏ω?fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是利用面向?qū)ο蟪绦蛘归_開發(fā)，通過標(biāo)準(zhǔn)接口銜接。此種程序的技術(shù)特征就彰顯了其系統(tǒng)能夠具備可擴(kuò)展性以及可維護(hù)性，讓整個(gè)系統(tǒng)能夠被設(shè)計(jì)得更加智能化。

2.1.2 準(zhǔn)確性以及事實(shí)性

各個(gè)地區(qū)所應(yīng)用的電力系統(tǒng)都必須能夠保證其能夠維持長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是在之后愈發(fā)成熟的電力市場(chǎng)發(fā)展過程中，無論在何時(shí)何地都會(huì)產(chǎn)生一系列的電力交易事件。所以對(duì)于電力系統(tǒng)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須具備充足的事實(shí)性，必須能夠在發(fā)生電力交易的時(shí)候第一時(shí)間得到產(chǎn)生的電力負(fù)荷信息同時(shí)展開預(yù)測(cè)分析作業(yè)。并且根據(jù)各個(gè)電力公司的需求來說，電力負(fù)荷分析預(yù)測(cè)的關(guān)鍵目標(biāo)就是要讓上級(jí)電力主管機(jī)構(gòu)與審判電量，所以其預(yù)測(cè)分析的結(jié)果也必須具備充足的準(zhǔn)確性[5]。

2.1.3 數(shù)據(jù)管理功效

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，較為關(guān)鍵的是要能夠?qū)Ω鞣N龐大且繁雜的歷史信息展開精確且全面的處理和分析，對(duì)于這些數(shù)據(jù)信息的分析精準(zhǔn)性會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)作造成尤為關(guān)鍵的影響。因此利用更加出色的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能夠?qū)ζ湔w的便捷性以及電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)作效率造成關(guān)鍵的影響。

2.2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法設(shè)計(jì)

2.2.1 趨勢(shì)外推法

在電力負(fù)荷隨著時(shí)間流逝而展現(xiàn)出降低或是提升的狀態(tài)時(shí)，同時(shí)不存在相應(yīng)的季節(jié)波動(dòng)，

還可以找到一條合適的函數(shù)曲線去代表此類發(fā)展趨勢(shì)的情況下，就能夠以t表示其時(shí)間自變量，用y表示其時(shí)序數(shù)值的因變量，從而得出其發(fā)展趨勢(shì)模型y=f（t）。在能夠確認(rèn)這類發(fā)展趨勢(shì)可以維持到之后的發(fā)展?fàn)顩r中之后，就可以給予自變量t相應(yīng)的數(shù)值，以此來獲取之后發(fā)展情況中各類時(shí)間段所對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列的數(shù)值。

采取這種電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)方法會(huì)存在兩類假設(shè)因素：首先假設(shè)電力負(fù)荷不會(huì)存在跨越式的轉(zhuǎn)變，其次需要假設(shè)電力負(fù)荷的運(yùn)作和變化條件同樣也會(huì)影響到其之后的運(yùn)行狀況，其因素需要維持較小的變化或者是維持不變。利用科學(xué)的趨勢(shì)模型屬于采取趨勢(shì)外推方式的關(guān)鍵步驟，差分法以及圖形識(shí)別的方式都屬于篩選趨勢(shì)模型的方式之一。

趨勢(shì)外推的方法同樣也存在許多種類的不同類型，但是各類趨勢(shì)外推法都會(huì)具備一些相同的特征，也就是不會(huì)對(duì)其中的隨機(jī)成分展開計(jì)算分析。這種預(yù)測(cè)分析的方式所具備的優(yōu)勢(shì)就是利用其進(jìn)行推測(cè)不需要太龐大的數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)，僅僅要利用到相應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)就能夠展開推算。但是其也有可能會(huì)因?yàn)殡娏ω?fù)荷產(chǎn)生變化而造成預(yù)測(cè)結(jié)果不夠精確的情況產(chǎn)生。

2.2.2 時(shí)間序列法

電力負(fù)荷系統(tǒng)中的歷史信息大多是根據(jù)相應(yīng)的時(shí)間間隔展開分析記錄所得出的有序集合，所以這些數(shù)據(jù)同樣也會(huì)形成一個(gè)時(shí)間序列。因此這種電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)方法主要是按照電力負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，然后創(chuàng)建出一個(gè)時(shí)間序列的趨勢(shì)模型，然后利用這個(gè)模型對(duì)電力負(fù)荷在此時(shí)間序列中的變化規(guī)律進(jìn)行記錄。這種推測(cè)方法關(guān)鍵具備自回歸AR（p）模型、自回歸滑動(dòng)平均ARMA（p，q）模型以及滑動(dòng)平均（q）模型等。時(shí)間序列方法的通用模型ARMA（p，q）的公式為：yt-φ1yt-1-......φpyt-p=a1-θ1at-1-......θqat-q。其中，φ1，φ2，......φp稱為自回歸系數(shù)，p為自回歸階數(shù)。θ1，θ2，......θq稱為動(dòng)平均系數(shù)，q為動(dòng)平均階數(shù)，yt,yt-1,......yt-p為連續(xù)一段時(shí)間的復(fù)合數(shù)據(jù)數(shù)值，at,at-1,......at-q為零均值白噪聲序列。利用這種方法的好處就是分析和預(yù)測(cè)的效率更高，所需要利用到的歷史信息不用太多。但是這種方法并未能將電力負(fù)荷的變化條件考慮到其中，僅僅是對(duì)其信息展開了你和，對(duì)其規(guī)律性的分析并不充分，僅僅能夠?qū)⑵渥饔糜陔娏ω?fù)荷發(fā)展較為穩(wěn)定同時(shí)周期較短的預(yù)測(cè)條件下。

2.2.3 模糊控制法

這種電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用屬于目前較為現(xiàn)代化的預(yù)測(cè)方式，同樣也是目前在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為普遍的方式之一。其主要是在所應(yīng)用的控制模式中結(jié)合了模糊數(shù)學(xué)的概念，讓其所展開的預(yù)測(cè)分析更加精確，同時(shí)對(duì)于部分不能創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型的被控過程展開更加精確的調(diào)控。模糊系統(tǒng)無論是利用怎樣的方式展開分析和預(yù)測(cè)，從其各個(gè)方面來看，都是屬于一種非線性函數(shù)，同時(shí)其無論對(duì)于何種非線性連續(xù)函數(shù)，都是需要發(fā)現(xiàn)一種隸屬函數(shù)，一類推理規(guī)則，一種解模糊方式，從而讓其最后得出的模糊控制系統(tǒng)可以更加靠近這個(gè)非線性函數(shù)。利用模糊控制法展開對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法主要分為以下幾種：

一是查詢表格。這種方式的關(guān)鍵步驟就是要根據(jù)已知輸入和輸出的信息里產(chǎn)出模糊規(guī)則，完成一個(gè)模糊規(guī)則庫的創(chuàng)建。知識(shí)最后的模糊邏輯預(yù)測(cè)系統(tǒng)能夠從其組合模糊規(guī)則庫里面產(chǎn)出。

二是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)集成為基礎(chǔ)的高木一關(guān)野模糊分析方式。其主要是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)去獲取條件同時(shí)輸入相應(yīng)變量的聯(lián)合隸屬函數(shù)。結(jié)論部的函數(shù)F（X）同樣能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行展現(xiàn)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全都是選取的前向型BP網(wǎng)絡(luò)。

三是反向傳播學(xué)習(xí)方法。這種預(yù)測(cè)分析方式主要是用于確定高斯模型模糊邏輯系統(tǒng)的參數(shù)，通過確定的模型可以進(jìn)一步地靠近真實(shí)的系統(tǒng)，以此來達(dá)成增強(qiáng)其分析預(yù)測(cè)精確性的成果。

總的來說，電力市場(chǎng)管理和復(fù)合系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用是目前電力行業(yè)發(fā)展過程中尤為迫切的研究項(xiàng)目，通過現(xiàn)代化的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，讓其以更加高效、安全、穩(wěn)定的狀態(tài)投入電力系統(tǒng)中進(jìn)行使用，能夠各個(gè)地區(qū)的電力供給更加穩(wěn)定，有效解決部分地區(qū)電力資源匱乏的窘迫現(xiàn)狀，對(duì)于電力行業(yè)的發(fā)展提供了尤為關(guān)鍵的推動(dòng)作用。