電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的研究

杜鵬+申永成+張曉磊

摘 要：負(fù)荷預(yù)測(cè)是電網(wǎng)規(guī)劃極其重要的工作，不但關(guān)系著電網(wǎng)規(guī)劃的整體質(zhì)量，而且還會(huì)給電網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)帶來直接影響，尤其當(dāng)前人們的生產(chǎn)生活對(duì)電力的依賴性程度不斷增強(qiáng)，加強(qiáng)電網(wǎng)規(guī)劃過程中的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究，所體現(xiàn)的價(jià)值將無法估量。鑒于文章對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)的探討，以期為我國(guó)的電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；規(guī)劃；負(fù)荷預(yù)測(cè)；方法；研究

當(dāng)前，電力在促進(jìn)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮著不可替代的作用，因此很多國(guó)家非常重視電網(wǎng)的合理性規(guī)劃。電網(wǎng)的合理性規(guī)劃建立在對(duì)負(fù)荷準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)之上，因此，加強(qiáng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究，不斷提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，世界各國(guó)廣泛關(guān)注的話題。

1 電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)概述

電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測(cè)專業(yè)知識(shí)強(qiáng)，涵蓋的內(nèi)容廣泛，因此，在探討負(fù)荷預(yù)測(cè)方法之前，非常有必要對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)的闡述，從而為負(fù)荷預(yù)測(cè)的順利進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.1 電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷

電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷涉及規(guī)劃期內(nèi)，電網(wǎng)系統(tǒng)年最大負(fù)荷、年用電量、年發(fā)電量等內(nèi)容，熟悉電網(wǎng)規(guī)劃中負(fù)荷的特性，對(duì)負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)具有重要意義。

1.1.1 負(fù)荷種類類型

電網(wǎng)規(guī)劃中按照不同的方法可將負(fù)荷劃分較多種類，因此為了確保負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)不同類型的負(fù)荷屬性進(jìn)行探討。

①按照物理性能劃分：根據(jù)物理性能可將負(fù)荷劃分為無功與有功兩種類型，其中無功負(fù)荷主要有電路中儲(chǔ)能元件產(chǎn)生，例如，如果電路由晶閘管控制，則觸發(fā)器會(huì)引起電流畸變，進(jìn)而在整流與逆變過程中形成無功功率。有功負(fù)荷指通過電網(wǎng)中的用電器，將電能轉(zhuǎn)化為其他能量。因此，電網(wǎng)規(guī)劃中不但需要考慮有功負(fù)荷消耗電能的平衡問題，而且還需對(duì)無功問題進(jìn)行詳細(xì)的探討。

②按電能中斷損失劃分：電網(wǎng)突然中止供電會(huì)造成一定的損失，依據(jù)這點(diǎn)國(guó)家將負(fù)荷分為三、二、一級(jí)負(fù)荷，其中對(duì)一級(jí)負(fù)荷而言一旦供電中斷造成的損失最為嚴(yán)重，例如，突然中斷供電導(dǎo)致企業(yè)重要生產(chǎn)設(shè)備遭到不可修復(fù)的破壞，或造成嚴(yán)重的人身傷亡事故等。二級(jí)負(fù)荷造成的損失較一級(jí)負(fù)荷較小，但往往會(huì)給人們的正常生活帶來影響。除此之外的負(fù)荷均屬于三級(jí)負(fù)荷的范疇，對(duì)這級(jí)符合而言突然中斷供電造成的損失較小。由此可知，規(guī)劃電網(wǎng)時(shí)應(yīng)采取雙電源方式給一、二級(jí)負(fù)荷供電。

③按電能使用流程劃分：按照電能的使用流程可將負(fù)荷劃分為發(fā)電、供電、用電三種負(fù)荷，其中發(fā)電負(fù)荷指位于同個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的不同發(fā)電廠在同一時(shí)間發(fā)電的合計(jì)值，如果從發(fā)電負(fù)荷中除去發(fā)電廠所用電能，剩余部分為供電負(fù)荷，將變壓器、供電線路中的電能損失量從供電負(fù)荷中除去就是用電負(fù)荷。

④按用電特性劃分：按照用電特性可將負(fù)荷分為一般和特殊兩類，其中一般負(fù)荷指不會(huì)影響電力系統(tǒng)正常工作的負(fù)荷，而特殊負(fù)荷通常會(huì)給電力系統(tǒng)帶來不利影響，例如，電氣化鐵道負(fù)荷會(huì)使用電系統(tǒng)出現(xiàn)諧波和負(fù)序等現(xiàn)象，因此在電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)著重考慮該種負(fù)荷。

⑤按不同行業(yè)劃分：按照不同行業(yè)可將負(fù)荷分為很多類型，例如，工業(yè)負(fù)荷、交通運(yùn)輸業(yè)負(fù)荷、建筑業(yè)負(fù)荷等，不同行業(yè)負(fù)荷有著自身的特點(diǎn)，電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)通常分析不同行業(yè)負(fù)荷的共性，在此基礎(chǔ)上計(jì)算負(fù)荷的總量。

⑥按用電層次劃分：根據(jù)負(fù)荷所處的用電層次可將其劃分為全網(wǎng)負(fù)荷、分區(qū)負(fù)荷、變電所負(fù)荷等，其中全網(wǎng)負(fù)荷能夠平衡電力，決定系統(tǒng)中裝機(jī)容量的大小，而分區(qū)負(fù)荷決定著不同地區(qū)的功率交換，變電所負(fù)荷則決定著按照變壓器的數(shù)目與容量。

電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)注意不同分區(qū)與變電站承載的最大負(fù)荷量，并不是所有用戶最大負(fù)荷量的總值，而應(yīng)將負(fù)荷的總值與同時(shí)率K相乘，因?yàn)閷?shí)際用電過程中用戶負(fù)荷在同一時(shí)間達(dá)到最大的可能性較小。因此，電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)進(jìn)行充分的調(diào)查并結(jié)合歷史資料，全面把握用戶的用電特點(diǎn)，進(jìn)而提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

1.1.2 負(fù)荷曲線與特性指標(biāo)

實(shí)際環(huán)境中負(fù)荷會(huì)因時(shí)刻的不同而改變，因此，為了便于研究負(fù)荷變化規(guī)律，通常使用負(fù)荷曲線描述負(fù)荷不同時(shí)刻的狀態(tài)。根據(jù)負(fù)荷曲線能夠?yàn)橛秒姽芾硖峁┯袃r(jià)值的參考，另外，電網(wǎng)規(guī)劃中也常將負(fù)載曲線作為重要參考內(nèi)容。

負(fù)荷曲線的種類：根據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷曲線分為很多類型，例如，按照負(fù)荷持續(xù)時(shí)間的差異，可將負(fù)荷分為年負(fù)荷、月負(fù)荷、日負(fù)荷、周負(fù)荷曲線等，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的范圍可將負(fù)荷劃分為電力系統(tǒng)、發(fā)電廠、變電站負(fù)荷曲線等。

負(fù)荷曲線性能指標(biāo)：負(fù)荷曲線性能指標(biāo)是對(duì)負(fù)荷變化規(guī)律的總結(jié)，能夠定量描述負(fù)荷的相關(guān)指標(biāo)，從而為準(zhǔn)確的掌握負(fù)荷提供可靠的理論性參考。概括而言負(fù)荷曲線的性能指標(biāo)如下表1所示：

表1 負(fù)荷曲線性能指標(biāo)

負(fù)荷曲線性能指標(biāo)中負(fù)荷率f與最小負(fù)荷率a的數(shù)值越大，負(fù)荷曲線的變化較為平緩，說明實(shí)際負(fù)荷波動(dòng)較小，這兩個(gè)參數(shù)滿足關(guān)系式a

1.2 負(fù)荷預(yù)測(cè)原理

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)建立在對(duì)電力負(fù)荷規(guī)律充分把握的基礎(chǔ)上，從而對(duì)負(fù)荷未來的變化情況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。負(fù)荷電力負(fù)荷預(yù)測(cè)依據(jù)的原理主要包含以下內(nèi)容：

1.2.1 可知性原理

通過研究電力負(fù)荷的變化規(guī)律，并對(duì)影響負(fù)荷的各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合的分析判斷，人們不但能夠清楚的認(rèn)識(shí)負(fù)荷的過去和現(xiàn)在，甚至還能預(yù)測(cè)負(fù)荷的未來發(fā)展趨勢(shì)。

1.2.2 可能性原理

內(nèi)因和外因共同決定著事物的發(fā)展變化，電力負(fù)荷也不例外。由于內(nèi)因與外因?qū)﹄娏ω?fù)荷作用的大小有差別，使負(fù)荷的變化存在很多可能性，因此，預(yù)測(cè)電力負(fù)荷時(shí)通常根據(jù)其變化規(guī)律，充分預(yù)測(cè)負(fù)荷變化的多種可能。

1.2.3 連續(xù)性原理

連續(xù)性原理為事物發(fā)展規(guī)律的研究提供了參考依據(jù)，即事物發(fā)展過程中某些特性存在著連續(xù)性，正是這些特性的連續(xù)使人們對(duì)事物的過去、現(xiàn)在和將來的研究成為可能。由此可知，對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)很大程度上基于這一原理。

1.2.4 相似性原理

事物的發(fā)展過程，通常能夠找到發(fā)展與之相似的已知事物，通過對(duì)已知事物的發(fā)展變化規(guī)律進(jìn)行研究，人們能夠?qū)ξ粗挛锏陌l(fā)展變化進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如人們研究某種事物發(fā)展規(guī)律時(shí)，經(jīng)常使用歷史類比法或類推法，這一思想正是相似性原理的體現(xiàn)。

1.2.5 反饋性原理

所謂反饋指為了使預(yù)測(cè)的結(jié)果更加符合真實(shí)情況，根據(jù)輸出的結(jié)果不斷調(diào)整輸入條件，進(jìn)而不斷縮小預(yù)測(cè)與真實(shí)情況的差距，逐步提升預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。反饋原理實(shí)際是將預(yù)測(cè)結(jié)果放入到實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行檢驗(yàn)，并不斷的進(jìn)行調(diào)整和修改，以達(dá)到提高預(yù)測(cè)質(zhì)量的目的。

1.2.6 系統(tǒng)性原理

預(yù)測(cè)對(duì)象未來的發(fā)展變化不但受外界其他系統(tǒng)的影響，而且還受到自身組成因素的影響，而系統(tǒng)性原理是將預(yù)測(cè)對(duì)象看做一個(gè)整體，強(qiáng)調(diào)對(duì)預(yù)測(cè)對(duì)象的整體預(yù)測(cè)，只有保證整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)，才算高質(zhì)量的預(yù)測(cè)。

總之，上述闡述的原理是電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)的重要依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上建立預(yù)測(cè)模型，用于指導(dǎo)實(shí)際的電網(wǎng)規(guī)劃工作。

1.3負(fù)荷預(yù)測(cè)流程

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)涉及的內(nèi)容較多，是系統(tǒng)性很強(qiáng)的工程，因此，只有明確負(fù)荷預(yù)測(cè)的工作流程，才能保證其有條不紊的進(jìn)行，下面對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的流程進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1.3.1 明確負(fù)荷預(yù)測(cè)目標(biāo)

根據(jù)電力系統(tǒng)實(shí)際需要，確定明確的負(fù)荷預(yù)測(cè)目標(biāo)，進(jìn)而制定詳細(xì)的負(fù)荷預(yù)測(cè)工作計(jì)劃，為電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的開展提供依據(jù)。為此制定負(fù)荷預(yù)測(cè)計(jì)劃時(shí)應(yīng)注重把握預(yù)測(cè)方法、預(yù)測(cè)思路以及多需材料等方面的內(nèi)容。另外，需要注意不同地區(qū)的電力負(fù)荷存在較大差異，因此電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)預(yù)測(cè)目標(biāo)和計(jì)劃應(yīng)有多不同，只有這樣才會(huì)使負(fù)荷預(yù)測(cè)接近實(shí)際情況。

1.3.2 收集并處理相關(guān)材料

準(zhǔn)確的電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)充分分析相關(guān)材料的各種現(xiàn)實(shí)信息，為此，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)做好材料的收集工作。根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)需要收集的材料包含以下內(nèi)容：

首先，收集電網(wǎng)規(guī)劃地區(qū)有關(guān)居民收入、產(chǎn)值、能源、人口等方面信息，另外，還應(yīng)掌握該地區(qū)的未來發(fā)展規(guī)劃和布局改造信息；同時(shí)還應(yīng)掌握該地區(qū)往年歷史用電量、高峰用電量以及各供電機(jī)構(gòu)記載的負(fù)荷信息等。另外，應(yīng)注重用電量較大的用戶，了解其合同電力需求量，掌握其負(fù)荷和用電消耗等信息?？傊?，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)盡可能多的搜集各種用電材料，掌握供電地區(qū)的各種用電信息；其次，收集相關(guān)信息后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理，檢查材料信息是否完整、準(zhǔn)確。如發(fā)現(xiàn)信息不完整，應(yīng)根據(jù)相鄰信息推算出所缺內(nèi)容。對(duì)于無法判斷信息準(zhǔn)確性的材料，應(yīng)分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因并根據(jù)相關(guān)資料進(jìn)行修正。另外，還應(yīng)適時(shí)調(diào)整時(shí)間數(shù)列中無可比性的信息，結(jié)合實(shí)際情況選取某段時(shí)間的材料信息；最后，將材料信息補(bǔ)充完整后，對(duì)材料信息進(jìn)行初步分析，繪出相關(guān)信息的散點(diǎn)圖和折線圖，尤其應(yīng)對(duì)圖形中的異常位置進(jìn)行研究，掌握異常出現(xiàn)的原因并及時(shí)改正，同時(shí)分析數(shù)據(jù)性質(zhì)，并理清不同數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，為建立預(yù)測(cè)模型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3.3 預(yù)測(cè)模型的建立

預(yù)測(cè)模型即利用一定的數(shù)學(xué)公式，定量分析材料信息變化規(guī)律，從而進(jìn)一步提高電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。實(shí)際的電網(wǎng)規(guī)劃中收集的材料類型較多，信息五花八門，因此為了使研究更好的接近實(shí)際情況，應(yīng)根據(jù)材料信息類型和特點(diǎn)建立合適的預(yù)測(cè)模型?？傊?，建立合適的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型是負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，會(huì)給預(yù)測(cè)結(jié)果造成重要影響，因此電網(wǎng)規(guī)劃過程中應(yīng)引起足夠的重視。

1.3.4 分析預(yù)測(cè)結(jié)果編寫說明

建立合適的負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型后，通過一系列復(fù)雜的計(jì)算得出電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)值，同時(shí)推斷供電區(qū)域內(nèi)未來負(fù)荷發(fā)展變化情況，充分分析影響負(fù)荷變化的各種因素，經(jīng)過反復(fù)的對(duì)比、推理和判斷，調(diào)整和修整預(yù)測(cè)值，確定電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的最終值。

得出電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的最終值后應(yīng)編寫詳細(xì)的預(yù)測(cè)說明，方便電網(wǎng)規(guī)劃工作的順利開展。編寫預(yù)測(cè)說明時(shí)應(yīng)注意，由于預(yù)測(cè)結(jié)果是對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)綜合分析后得出的，因此編寫說明時(shí)應(yīng)盡量還原預(yù)測(cè)條件和相關(guān)因素，并附帶相關(guān)資料，同時(shí)還應(yīng)詳細(xì)的闡述數(shù)學(xué)模型和預(yù)測(cè)結(jié)果，必要時(shí)列出相關(guān)圖表和流程圖，從而讓使用者在最短的時(shí)間內(nèi)熟悉電力負(fù)荷預(yù)測(cè)情況。

1.4 負(fù)荷預(yù)測(cè)內(nèi)容

電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)根據(jù)預(yù)測(cè)對(duì)象涵蓋范圍可將負(fù)荷預(yù)測(cè)分為負(fù)荷分布、分區(qū)負(fù)荷、總量負(fù)荷預(yù)測(cè)，其中總量負(fù)荷預(yù)測(cè)站在整體角度對(duì)供電區(qū)域內(nèi)現(xiàn)在和未來所需電力總量與負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，反映的是供電區(qū)域內(nèi)負(fù)荷與用電量的整體情況。

而分區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)是按照變電站、用電特點(diǎn)以及行政區(qū)域?qū)φ麄€(gè)供電區(qū)域進(jìn)一步劃分后進(jìn)行的預(yù)測(cè)，是電網(wǎng)規(guī)劃和負(fù)荷平衡的重要環(huán)節(jié)，影響著電網(wǎng)規(guī)劃的合理性與經(jīng)濟(jì)性。

傳統(tǒng)的分區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)是將供電區(qū)域內(nèi)總體預(yù)測(cè)結(jié)果，按照一定的比例分配到各個(gè)分區(qū)中，但是這種分配方法容易受到人為因素的干擾，不能準(zhǔn)確體現(xiàn)各個(gè)分區(qū)實(shí)際負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。因此，為了使分區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)之和接近供電區(qū)域總量負(fù)荷預(yù)測(cè)，應(yīng)利用不同分區(qū)的仿真結(jié)果分析得出分配因子，按照不同分區(qū)的分配因子進(jìn)行分區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)。另外，如果對(duì)系統(tǒng)的年最大負(fù)荷進(jìn)行分配應(yīng)特別注意同時(shí)率。

之前電網(wǎng)規(guī)劃中很少進(jìn)行負(fù)荷分布預(yù)測(cè)，而是憑借經(jīng)驗(yàn)規(guī)劃電網(wǎng)，結(jié)果往往出現(xiàn)總體容載較高，而局部電網(wǎng)則出現(xiàn)超載或輕載現(xiàn)象，因此為了避免上述狀況的發(fā)生，非常有必要對(duì)負(fù)荷分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。負(fù)荷分布預(yù)測(cè)是按照地理區(qū)域分布而進(jìn)行的預(yù)測(cè)，又稱空間負(fù)荷預(yù)測(cè)，不但需要對(duì)負(fù)荷的未來變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，而且還需要考慮負(fù)荷變化的地理位置信息。負(fù)荷分布預(yù)測(cè)通常按照不同性質(zhì)或街塊將供電區(qū)域劃分成不同部分，并獲得不同部分的負(fù)荷預(yù)測(cè)值，只有這樣才能滿足電網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)際要求。

負(fù)荷分布預(yù)測(cè)方法包括負(fù)荷密度法、用電仿真法、趨勢(shì)法等，其中用地仿真法通過建立用地仿真模型對(duì)用電小區(qū)負(fù)荷未來發(fā)展情況進(jìn)行模擬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的合理分配。該種方法建立在理論知識(shí)較為完善的系統(tǒng)總量預(yù)測(cè)基礎(chǔ)之上，且預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性比較高，因此用地仿真法能夠達(dá)到較好的預(yù)測(cè)效果，尤其對(duì)電力負(fù)荷的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)中優(yōu)點(diǎn)更為明顯。

1.5 負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差分析

電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)誤差，通過分析誤差產(chǎn)生的原因，進(jìn)而采取有效措施加以避免，使負(fù)荷預(yù)測(cè)值更加接近實(shí)際值。根據(jù)之前負(fù)荷預(yù)測(cè)實(shí)踐可知，引起誤差出現(xiàn)的原因主要有以下幾點(diǎn)：

首先，利用某種預(yù)測(cè)模型時(shí)主要考慮對(duì)負(fù)荷影響的主要因素，忽略一些次要因素，實(shí)際情況中這些次要因素是真實(shí)存在的，因此利用預(yù)測(cè)模型對(duì)負(fù)荷進(jìn)行的預(yù)測(cè)仍與真實(shí)值存在差距；其次，電力負(fù)荷處在不斷的變化之中，因此選擇相對(duì)較優(yōu)的預(yù)測(cè)模型并不簡(jiǎn)單，倘若選擇不合理，會(huì)導(dǎo)致誤差出現(xiàn)；最后，有些預(yù)測(cè)模型本身就存在缺陷，這也容易引起誤差的產(chǎn)生。

2 預(yù)測(cè)模型分析

在科技發(fā)展推動(dòng)下，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，負(fù)荷預(yù)測(cè)模型層出不窮。目前，負(fù)荷預(yù)測(cè)模型分為單一和組合兩種類型，下面逐一進(jìn)行分析。

2.1 單一模型

目前單一模型種類的劃分并未統(tǒng)一，相關(guān)文獻(xiàn)將其分為空間靜態(tài)和時(shí)間動(dòng)態(tài)兩種類型，本文重點(diǎn)對(duì)這兩種類型進(jìn)行詳細(xì)的探討。

2.1.1 空間靜態(tài)類介紹

該種預(yù)測(cè)方法建立在對(duì)決定預(yù)測(cè)對(duì)象某種因素充分分析的基礎(chǔ)之上，歸納出參考方程，并通過測(cè)定未來某段時(shí)間段該種因素的狀態(tài)，計(jì)算得出負(fù)荷的預(yù)測(cè)值?？臻g靜態(tài)類預(yù)測(cè)包含多種方法，具體有以下幾種：

用電單耗法：

用電單耗法指生產(chǎn)過程中，根據(jù)用電單耗和產(chǎn)品數(shù)量計(jì)算出用電量。該方法在部分農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中比較常用，尤其適合運(yùn)用在工業(yè)用電近、中期的電網(wǎng)規(guī)劃中，是電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的重要方法。

針對(duì)某個(gè)供電區(qū)域?qū)⒐I(yè)生產(chǎn)按照不同的行業(yè)進(jìn)行劃分，統(tǒng)計(jì)出某個(gè)行業(yè)主要產(chǎn)品的單位耗電量Q和產(chǎn)品的總量G，利用公式A=■ GiQi.就能得到n種工業(yè)產(chǎn)品的總耗電量A。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，科技水平不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)不斷優(yōu)化自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，單位產(chǎn)品耗電量會(huì)所有減少，假設(shè)產(chǎn)品單位耗電量的遞減率為C，則第m年的預(yù)測(cè)用電量Am可通過公式Am=GmQ0（C+1）n計(jì)算得出，其中Gm表示第m年某產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值，Q0某產(chǎn)值計(jì)算基準(zhǔn)年的產(chǎn)值單耗。

利用單耗法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)需要進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)工作，比較適合近期的負(fù)荷預(yù)測(cè)，但是實(shí)際生產(chǎn)過程中準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)不同產(chǎn)品的用電單耗難度較大。

電力彈性系數(shù)法：

電力彈性系數(shù)法是電網(wǎng)規(guī)劃常用的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，該種方法計(jì)算比較方便，適合供電區(qū)域的長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，不過負(fù)荷預(yù)測(cè)精度有待提高。

電力系數(shù)kdt可用公式kdt=kzcl/kgzcl計(jì)算得出，其中kzcl表示用電量平均增長(zhǎng)率，kgzcl表示國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值年平均增長(zhǎng)率。按照正常情況需電量和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)正常，其計(jì)算公式為kzcl=■-1， kgzcl=■-1，其中An、Gn表示第n年末需電量和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，A0、G0表示基準(zhǔn)年需電量與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。因此，根據(jù)公式Am=A0（kdtkgzcl+1）m即可求得第m年的預(yù)測(cè)用電量。

人均電量指標(biāo)換算法：

選擇和電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域用電結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人文地理等方面類似的區(qū)域做對(duì)比，進(jìn)而估測(cè)出電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)人均用電量值，并參考人員預(yù)測(cè)相關(guān)信息根據(jù)公式Am=gmKm計(jì)算得出該區(qū)域內(nèi)用電量的預(yù)測(cè)值，其中Am表示第m年的預(yù)測(cè)需電量，gm表示第m年的人均電量指標(biāo)，Km表示第m年的預(yù)測(cè)人口。

最大負(fù)荷利用小時(shí)法：

該方法主要用于預(yù)測(cè)電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷值，即在特定的時(shí)間段內(nèi)參考該年規(guī)劃用電量值，根據(jù)公式Pn.max=An/Tmax就能計(jì)算出電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷值，其中Pn.max表示年最大負(fù)荷值，An表示年需用電量，Tmax表示年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。

不同電力系統(tǒng)中最大和最小負(fù)荷利用時(shí)間，可通過分析歷年用電信息以及當(dāng)前的用電結(jié)構(gòu)得出，目前來看隨著第三產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，Tmax數(shù)值逐漸減少。

負(fù)荷密度指標(biāo)模型：

電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)不但需要對(duì)負(fù)荷總量進(jìn)行預(yù)測(cè)，還需充分了解負(fù)荷的分布情況，從而使變電所建在負(fù)荷的中心位置。另外，由于不同區(qū)域負(fù)荷密度以及變電所等級(jí)要求不同，負(fù)荷劃分區(qū)域也有所差異。

使用負(fù)荷密度指標(biāo)模型時(shí)，主要運(yùn)用網(wǎng)格法和單位用地電量預(yù)測(cè)兩種方法進(jìn)行區(qū)域的劃分，其中網(wǎng)格法是將電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域分成面積不同的網(wǎng)格，通常為了減少建模的勞動(dòng)強(qiáng)度，使用一條代表性曲線表示同一網(wǎng)格。而單位用地電量預(yù)測(cè)主要根據(jù)不同行業(yè)、不同單位的占地面積預(yù)測(cè)負(fù)荷，利用該種方法尤其應(yīng)準(zhǔn)確把握每戶用電量和未來用電器的發(fā)展?fàn)顩r。

使用單位用地的電量預(yù)測(cè)方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，首先應(yīng)對(duì)某個(gè)時(shí)期不同功能區(qū)的建筑面積以及用電密度狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)上將兩者相乘后求和便可得出負(fù)荷預(yù)測(cè)值。針對(duì)用電量較大的單位應(yīng)單獨(dú)計(jì)算其用電量，最后將獲得的負(fù)荷預(yù)測(cè)值匯總，便可得出電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)總的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。負(fù)荷密度預(yù)測(cè)公式為P=Kp∑QiAi，公式中的Kp表示負(fù)荷的同時(shí)率，Qi表示第i類用地單位單位面積負(fù)荷指標(biāo)。該種預(yù)測(cè)方法對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)負(fù)荷預(yù)測(cè)具有較高的參考價(jià)值，但是不適合對(duì)近期負(fù)荷的預(yù)測(cè)。

2.1.2 時(shí)間動(dòng)態(tài)類介紹

時(shí)間動(dòng)態(tài)類負(fù)荷預(yù)測(cè)不分析負(fù)荷變量結(jié)構(gòu)與影響因素，只是從測(cè)量的歷史數(shù)據(jù)中推測(cè)未來負(fù)荷預(yù)測(cè)值。時(shí)間動(dòng)態(tài)類負(fù)荷預(yù)測(cè)方法有很多，下面對(duì)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)模型進(jìn)行詳細(xì)的探討。

趨勢(shì)外推模型：

電網(wǎng)供電時(shí)負(fù)荷變化比較明顯，且受到其他因素的影響這種變化存在著不確定性，為了研究負(fù)荷變化規(guī)律，通常采用描散點(diǎn)圖的方法描述其變化。當(dāng)利用該方法確定負(fù)荷變化類型，就能較準(zhǔn)確的判斷負(fù)荷未來發(fā)展趨勢(shì)，這就是所說的趨勢(shì)外推模型，其主要包括水平趨勢(shì)預(yù)測(cè)、線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)、多項(xiàng)式預(yù)測(cè)、季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)、增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)。

①水平趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

該種技術(shù)包括平均法和一次滑動(dòng)平均法，其中平均法指為了預(yù)測(cè)n期的數(shù)據(jù)，通常取n期之前的全部數(shù)據(jù)計(jì)算出平均值，當(dāng)做n期數(shù)據(jù)。而一次性滑動(dòng)平均法指賦予近期數(shù)據(jù)較大權(quán)重，遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)較小權(quán)重，在突出近期數(shù)據(jù)重要性的基礎(chǔ)上，計(jì)算數(shù)據(jù)平均值作為預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。

②線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

該種預(yù)測(cè)技術(shù)包含二階自適應(yīng)、二次指數(shù)平滑、二次滑動(dòng)平均法等，這些方法均是在參考?xì)v史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，得出預(yù)測(cè)數(shù)值。例如二次滑動(dòng)平均法指進(jìn)行兩次滑動(dòng)平均，計(jì)算公式為xt+1=bt×l+at （l=1、2、3...）線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)擬合的直線不是以整個(gè)時(shí)間段為基礎(chǔ)，而是在每個(gè)t時(shí)刻基礎(chǔ)上根據(jù)公式推算出t+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，因此T時(shí)刻之前的預(yù)測(cè)值在同一條直線上的概率較小，只要滿足t>T條件時(shí)，其預(yù)測(cè)值才落在同一條直線上。

③多項(xiàng)式預(yù)測(cè)技術(shù)

根據(jù)函數(shù)逼近理論可知，如果函數(shù)的光滑程度足夠大，則可利用多項(xiàng)式函數(shù)逼近，進(jìn)而獲得預(yù)測(cè)模型。例如累計(jì)預(yù)測(cè)法就是較為典型的例子，其實(shí)累計(jì)過程就是平滑數(shù)據(jù)的過程，該方法能夠很容易得到相關(guān)系數(shù)，減少計(jì)算復(fù)雜度。

④季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

統(tǒng)計(jì)負(fù)荷變化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)負(fù)荷變化呈現(xiàn)一定的增長(zhǎng)且具有一定的周期性。由于受到不同季節(jié)溫度的影響，季節(jié)性周期變化較為明顯，故稱負(fù)荷的這種變化趨勢(shì)為季節(jié)型趨勢(shì)，因此可以用線性增長(zhǎng)趨勢(shì)和季節(jié)型趨勢(shì)之積預(yù)測(cè)電力負(fù)荷。

運(yùn)用季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)先檢驗(yàn)其季節(jié)的存在性，即分析用戶每天、每周等不同時(shí)段的用電量，如用電波動(dòng)比較相近則了認(rèn)為其存在季節(jié)性。同時(shí)還可進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算判斷季節(jié)型變化趨勢(shì)是否呈現(xiàn)線性趨勢(shì)。假設(shè)用電數(shù)據(jù)同時(shí)滿足季節(jié)型變化和線性變化趨勢(shì)，且能夠運(yùn)用乘積模型進(jìn)行計(jì)算，如果計(jì)算先確定線性趨勢(shì)后確定季節(jié)指數(shù)，則為先定線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)，反之，則為先定季節(jié)型指數(shù)預(yù)測(cè)技術(shù)。

⑤增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

通常情況下用電量會(huì)根據(jù)某種因素呈現(xiàn)增長(zhǎng)，其曲線走勢(shì)一般經(jīng)過緩慢增長(zhǎng)、快速增長(zhǎng)、趨于平穩(wěn)三個(gè)階段，由于曲線外形呈現(xiàn)“S”形，因此被稱為S曲線，通過對(duì)S曲線進(jìn)行深刻的研究，能夠總結(jié)出電力負(fù)荷變化規(guī)律。

回歸分析模型：

回歸分析模型主要通過分析數(shù)據(jù)找出自變量與因變量之間的關(guān)系，并確定其回歸方程式。另外，根據(jù)自變量與因變量間的關(guān)系可將回歸方程類型分為線性和非線性分析兩種類型，不過不管何種分析方法均需要求得方程中的未知參數(shù)，求得未知參數(shù)比較常用的方法為小二乘法。對(duì)于一些回歸方程可以通過轉(zhuǎn)換等方法，將其轉(zhuǎn)為線性回歸問題，進(jìn)而求得方程中的未知參數(shù)，而對(duì)于無法轉(zhuǎn)化為線性回歸的函數(shù)，則可利用非線性估算或三段和值法求得未知參數(shù)。如表2列出了常用的回歸分析模型。

2.2組合模型

2.2.1 組合模型原理

所謂組合模型即根據(jù)實(shí)際情況，賦予不同預(yù)測(cè)方法一定的權(quán)重，并經(jīng)過計(jì)算得出綜合的預(yù)測(cè)值。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明綜合模型較單一模型預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果不但穩(wěn)定而且更加精準(zhǔn)，因此引起了相關(guān)人士的廣泛關(guān)注。該模型的數(shù)學(xué)描述為：假設(shè)對(duì)某一對(duì)象數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，測(cè)得某個(gè)時(shí)段的實(shí)際值為Y（t）（t=1，2，3，...，n），而預(yù)測(cè)該問題可運(yùn)用m種方法實(shí)現(xiàn)，其中利用第i種方法預(yù)測(cè)t時(shí)段數(shù)值為yi（t），此時(shí)預(yù)測(cè)誤差為en=Y（t）-yi（t），公式中i、t=1，2，3...。則綜合預(yù)測(cè)模型可用下面公式表示：

y=■wiyi（t）（t=1，2，…，n）

其中wi（i=1，2，3，...，n）表示賦予第i種方法的權(quán)重。

電網(wǎng)規(guī)劃過程中負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)間周期長(zhǎng)，導(dǎo)致負(fù)荷變化的因素較多，這就增加了定量描述負(fù)荷的難度，單一模型雖然能夠?qū)ω?fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)但是存在一定的局限性，而綜合模型剛好彌補(bǔ)了單一模型預(yù)測(cè)過程中的缺陷，提高了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

2.2.2 常見組合預(yù)測(cè)方法

采用組合模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的重點(diǎn)在于算出不同預(yù)測(cè)方法的權(quán)系數(shù)，目前計(jì)算權(quán)系數(shù)的方法很多，下面介紹常見的幾種方法。

等權(quán)平均組合預(yù)測(cè)法：該方法是組合模型中常用的預(yù)測(cè)方法，假設(shè)fi（i=1，2，...，m）表示第i個(gè)預(yù)測(cè)，模型的預(yù)測(cè)值，則運(yùn)用該方法計(jì)算組合預(yù)測(cè)值fc的公式為：

fc=■■fi（i=1，2，…，m）

使用等權(quán)平均組合預(yù)測(cè)法時(shí)并不需要關(guān)心單一模型預(yù)測(cè)值的精度和誤差如何，尤其在預(yù)測(cè)精度無法把握的情況下，該種方法無疑是最佳的選擇。

模型群優(yōu)選預(yù)測(cè)法：優(yōu)先組合預(yù)測(cè)有兩種不同的解釋，其一，利用多種方法求得預(yù)測(cè)值，然后賦予合適的權(quán)重，加權(quán)平均后獲得最終的預(yù)測(cè)方法。其二，通過對(duì)比分析不同的預(yù)測(cè)方法，選擇最優(yōu)的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。模型群優(yōu)選預(yù)測(cè)法，就是利用第二種思路進(jìn)行的預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)負(fù)荷時(shí)，首先選擇負(fù)荷預(yù)測(cè)要求的m個(gè)預(yù)測(cè)模型，然后利用這m個(gè)模型分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，接著從相對(duì)誤差、擬合度、標(biāo)準(zhǔn)離差等方面評(píng)定m個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣，選擇其中最優(yōu)的預(yù)測(cè)模型對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。

假設(shè)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)有f1，f2，f3，...，fm共m個(gè)模型可以使用，這些模型的標(biāo)準(zhǔn)離差分別為s1，s2，...sm，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)定后發(fā)現(xiàn)模型f的為最優(yōu)模型，則對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的公式為y={f|min（si）|}（i=1，2，...，m），采用該種方法能夠避免遺漏最佳的預(yù)測(cè)模型，且具有較好的適應(yīng)能力。

遞歸等權(quán)組合預(yù)測(cè)法：對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，使用最優(yōu)組合預(yù)測(cè)方法計(jì)算加權(quán)系數(shù)可能出現(xiàn)大于1或負(fù)數(shù)的現(xiàn)象，此時(shí)可考慮使用遞歸等權(quán)組合預(yù)測(cè)方法，該方法由簡(jiǎn)單平均法演化而來。經(jīng)大量實(shí)踐證明，使用該種方法的誤差平方和不會(huì)超過參與組合任一模型的平方和。

假設(shè)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)可采用m種方法，第一輪平均時(shí)記為

f（1）1=f1，f（1）2=f2，…，f（1）m=fm

則簡(jiǎn)單平均法表示如下：

f（1）c=1/m（f（1）1+f（1）2+…+ f（1）m）

f（1）c=1/m（f（1）1t+f（1）2t+…+ f（1）mt）

上式中f（1）mt（i=1，2，...，m）表示在t時(shí)刻利用第i種預(yù)測(cè)方法得出的模型值，而f（1）mt表示利用簡(jiǎn)單平均法計(jì)算出的t時(shí)刻的預(yù)測(cè)值。

假設(shè)第i種預(yù)測(cè)模型的誤差平方和在m中預(yù)測(cè)方法中是最大的，則將使用f（1）ct將該種預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值替換掉，則獲得的第二輪平均所需的m種方法的預(yù)測(cè)值滿足下列關(guān)系式：

f（2）1=f（1）1，f（2）2= f（1）2，…，f（2）m= f（1）m

接著對(duì)這m種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單平均，不斷的循環(huán)假設(shè)經(jīng)過k輪平均，則得出其組合模型為：

f（k）c=1/m（f（k）1+ f（k）2+…+ f（k）m）=k（k）1f1+ k（k）2f2+…+ k（k）mfm

在迭代過程并不是無休止的進(jìn)行下去，當(dāng)發(fā)現(xiàn)f（k）c的誤差平方和變化不大或達(dá)到了要求的范圍即可停止迭代。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)電力負(fù)荷的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并闡述了電網(wǎng)規(guī)劃過程中負(fù)荷預(yù)測(cè)的單一和組合模型，為電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)提供較好的思路。不過隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，負(fù)荷預(yù)測(cè)受到的干擾因素隨之增加，因此為了提升負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，還應(yīng)加強(qiáng)負(fù)荷影響因素的研究，盡量定量評(píng)定其對(duì)負(fù)荷影響程度，同時(shí)還應(yīng)不斷總結(jié)負(fù)荷預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化預(yù)測(cè)思路和方法，爭(zhēng)取進(jìn)一步提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度，為電網(wǎng)的合理性規(guī)劃提供強(qiáng)有力的理論支持。

參考文獻(xiàn)

[1]陳國(guó)棟，姚建剛，錢衛(wèi)華，龍立波.基于誤差預(yù)測(cè)修正的負(fù)荷預(yù)測(cè)研究[J].現(xiàn)代電力.2007（03）.

[2]陳存，郭偉，范建中.基于改進(jìn)的預(yù)測(cè)有效度的中長(zhǎng)期負(fù)荷組合預(yù)測(cè)[J].繼電器.2007（04）.

[3]李玉梅.組合預(yù)測(cè)方法在中長(zhǎng)期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[D].四川大學(xué)2006.

[4]李小燕.配電網(wǎng)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)模型的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)2005.

[5]伊瑞.電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中的數(shù)學(xué)方法及應(yīng)用研究[D].中南大學(xué)2006.

[6]王閱峰，楊君，張紅.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的基本要求及基本原則[J].黑龍江電力.2005（05）.

②線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

該種預(yù)測(cè)技術(shù)包含二階自適應(yīng)、二次指數(shù)平滑、二次滑動(dòng)平均法等，這些方法均是在參考?xì)v史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，得出預(yù)測(cè)數(shù)值。例如二次滑動(dòng)平均法指進(jìn)行兩次滑動(dòng)平均，計(jì)算公式為xt+1=bt×l+at （l=1、2、3...）線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)擬合的直線不是以整個(gè)時(shí)間段為基礎(chǔ)，而是在每個(gè)t時(shí)刻基礎(chǔ)上根據(jù)公式推算出t+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，因此T時(shí)刻之前的預(yù)測(cè)值在同一條直線上的概率較小，只要滿足t>T條件時(shí)，其預(yù)測(cè)值才落在同一條直線上。

③多項(xiàng)式預(yù)測(cè)技術(shù)

根據(jù)函數(shù)逼近理論可知，如果函數(shù)的光滑程度足夠大，則可利用多項(xiàng)式函數(shù)逼近，進(jìn)而獲得預(yù)測(cè)模型。例如累計(jì)預(yù)測(cè)法就是較為典型的例子，其實(shí)累計(jì)過程就是平滑數(shù)據(jù)的過程，該方法能夠很容易得到相關(guān)系數(shù)，減少計(jì)算復(fù)雜度。

④季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

統(tǒng)計(jì)負(fù)荷變化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)負(fù)荷變化呈現(xiàn)一定的增長(zhǎng)且具有一定的周期性。由于受到不同季節(jié)溫度的影響，季節(jié)性周期變化較為明顯，故稱負(fù)荷的這種變化趨勢(shì)為季節(jié)型趨勢(shì)，因此可以用線性增長(zhǎng)趨勢(shì)和季節(jié)型趨勢(shì)之積預(yù)測(cè)電力負(fù)荷。

運(yùn)用季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)先檢驗(yàn)其季節(jié)的存在性，即分析用戶每天、每周等不同時(shí)段的用電量，如用電波動(dòng)比較相近則了認(rèn)為其存在季節(jié)性。同時(shí)還可進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算判斷季節(jié)型變化趨勢(shì)是否呈現(xiàn)線性趨勢(shì)。假設(shè)用電數(shù)據(jù)同時(shí)滿足季節(jié)型變化和線性變化趨勢(shì)，且能夠運(yùn)用乘積模型進(jìn)行計(jì)算，如果計(jì)算先確定線性趨勢(shì)后確定季節(jié)指數(shù)，則為先定線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)，反之，則為先定季節(jié)型指數(shù)預(yù)測(cè)技術(shù)。

⑤增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

通常情況下用電量會(huì)根據(jù)某種因素呈現(xiàn)增長(zhǎng)，其曲線走勢(shì)一般經(jīng)過緩慢增長(zhǎng)、快速增長(zhǎng)、趨于平穩(wěn)三個(gè)階段，由于曲線外形呈現(xiàn)“S”形，因此被稱為S曲線，通過對(duì)S曲線進(jìn)行深刻的研究，能夠總結(jié)出電力負(fù)荷變化規(guī)律。

回歸分析模型：

回歸分析模型主要通過分析數(shù)據(jù)找出自變量與因變量之間的關(guān)系，并確定其回歸方程式。另外，根據(jù)自變量與因變量間的關(guān)系可將回歸方程類型分為線性和非線性分析兩種類型，不過不管何種分析方法均需要求得方程中的未知參數(shù)，求得未知參數(shù)比較常用的方法為小二乘法。對(duì)于一些回歸方程可以通過轉(zhuǎn)換等方法，將其轉(zhuǎn)為線性回歸問題，進(jìn)而求得方程中的未知參數(shù)，而對(duì)于無法轉(zhuǎn)化為線性回歸的函數(shù)，則可利用非線性估算或三段和值法求得未知參數(shù)。如表2列出了常用的回歸分析模型。

2.2組合模型

2.2.1 組合模型原理

所謂組合模型即根據(jù)實(shí)際情況，賦予不同預(yù)測(cè)方法一定的權(quán)重，并經(jīng)過計(jì)算得出綜合的預(yù)測(cè)值。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明綜合模型較單一模型預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果不但穩(wěn)定而且更加精準(zhǔn)，因此引起了相關(guān)人士的廣泛關(guān)注。該模型的數(shù)學(xué)描述為：假設(shè)對(duì)某一對(duì)象數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，測(cè)得某個(gè)時(shí)段的實(shí)際值為Y（t）（t=1，2，3，...，n），而預(yù)測(cè)該問題可運(yùn)用m種方法實(shí)現(xiàn)，其中利用第i種方法預(yù)測(cè)t時(shí)段數(shù)值為yi（t），此時(shí)預(yù)測(cè)誤差為en=Y（t）-yi（t），公式中i、t=1，2，3...。則綜合預(yù)測(cè)模型可用下面公式表示：

y=■wiyi（t）（t=1，2，…，n）

其中wi（i=1，2，3，...，n）表示賦予第i種方法的權(quán)重。

電網(wǎng)規(guī)劃過程中負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)間周期長(zhǎng)，導(dǎo)致負(fù)荷變化的因素較多，這就增加了定量描述負(fù)荷的難度，單一模型雖然能夠?qū)ω?fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)但是存在一定的局限性，而綜合模型剛好彌補(bǔ)了單一模型預(yù)測(cè)過程中的缺陷，提高了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

2.2.2 常見組合預(yù)測(cè)方法

采用組合模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的重點(diǎn)在于算出不同預(yù)測(cè)方法的權(quán)系數(shù)，目前計(jì)算權(quán)系數(shù)的方法很多，下面介紹常見的幾種方法。

等權(quán)平均組合預(yù)測(cè)法：該方法是組合模型中常用的預(yù)測(cè)方法，假設(shè)fi（i=1，2，...，m）表示第i個(gè)預(yù)測(cè)，模型的預(yù)測(cè)值，則運(yùn)用該方法計(jì)算組合預(yù)測(cè)值fc的公式為：

fc=■■fi（i=1，2，…，m）

使用等權(quán)平均組合預(yù)測(cè)法時(shí)并不需要關(guān)心單一模型預(yù)測(cè)值的精度和誤差如何，尤其在預(yù)測(cè)精度無法把握的情況下，該種方法無疑是最佳的選擇。

模型群優(yōu)選預(yù)測(cè)法：優(yōu)先組合預(yù)測(cè)有兩種不同的解釋，其一，利用多種方法求得預(yù)測(cè)值，然后賦予合適的權(quán)重，加權(quán)平均后獲得最終的預(yù)測(cè)方法。其二，通過對(duì)比分析不同的預(yù)測(cè)方法，選擇最優(yōu)的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。模型群優(yōu)選預(yù)測(cè)法，就是利用第二種思路進(jìn)行的預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)負(fù)荷時(shí)，首先選擇負(fù)荷預(yù)測(cè)要求的m個(gè)預(yù)測(cè)模型，然后利用這m個(gè)模型分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，接著從相對(duì)誤差、擬合度、標(biāo)準(zhǔn)離差等方面評(píng)定m個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣，選擇其中最優(yōu)的預(yù)測(cè)模型對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。

假設(shè)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)有f1，f2，f3，...，fm共m個(gè)模型可以使用，這些模型的標(biāo)準(zhǔn)離差分別為s1，s2，...sm，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)定后發(fā)現(xiàn)模型f的為最優(yōu)模型，則對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的公式為y={f|min（si）|}（i=1，2，...，m），采用該種方法能夠避免遺漏最佳的預(yù)測(cè)模型，且具有較好的適應(yīng)能力。

遞歸等權(quán)組合預(yù)測(cè)法：對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，使用最優(yōu)組合預(yù)測(cè)方法計(jì)算加權(quán)系數(shù)可能出現(xiàn)大于1或負(fù)數(shù)的現(xiàn)象，此時(shí)可考慮使用遞歸等權(quán)組合預(yù)測(cè)方法，該方法由簡(jiǎn)單平均法演化而來。經(jīng)大量實(shí)踐證明，使用該種方法的誤差平方和不會(huì)超過參與組合任一模型的平方和。

假設(shè)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)可采用m種方法，第一輪平均時(shí)記為

f（1）1=f1，f（1）2=f2，…，f（1）m=fm

則簡(jiǎn)單平均法表示如下：

f（1）c=1/m（f（1）1+f（1）2+…+ f（1）m）

f（1）c=1/m（f（1）1t+f（1）2t+…+ f（1）mt）

上式中f（1）mt（i=1，2，...，m）表示在t時(shí)刻利用第i種預(yù)測(cè)方法得出的模型值，而f（1）mt表示利用簡(jiǎn)單平均法計(jì)算出的t時(shí)刻的預(yù)測(cè)值。

假設(shè)第i種預(yù)測(cè)模型的誤差平方和在m中預(yù)測(cè)方法中是最大的，則將使用f（1）ct將該種預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值替換掉，則獲得的第二輪平均所需的m種方法的預(yù)測(cè)值滿足下列關(guān)系式：

f（2）1=f（1）1，f（2）2= f（1）2，…，f（2）m= f（1）m

接著對(duì)這m種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單平均，不斷的循環(huán)假設(shè)經(jīng)過k輪平均，則得出其組合模型為：

f（k）c=1/m（f（k）1+ f（k）2+…+ f（k）m）=k（k）1f1+ k（k）2f2+…+ k（k）mfm

在迭代過程并不是無休止的進(jìn)行下去，當(dāng)發(fā)現(xiàn)f（k）c的誤差平方和變化不大或達(dá)到了要求的范圍即可停止迭代。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)電力負(fù)荷的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并闡述了電網(wǎng)規(guī)劃過程中負(fù)荷預(yù)測(cè)的單一和組合模型，為電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)提供較好的思路。不過隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，負(fù)荷預(yù)測(cè)受到的干擾因素隨之增加，因此為了提升負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，還應(yīng)加強(qiáng)負(fù)荷影響因素的研究，盡量定量評(píng)定其對(duì)負(fù)荷影響程度，同時(shí)還應(yīng)不斷總結(jié)負(fù)荷預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化預(yù)測(cè)思路和方法，爭(zhēng)取進(jìn)一步提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度，為電網(wǎng)的合理性規(guī)劃提供強(qiáng)有力的理論支持。

參考文獻(xiàn)

[1]陳國(guó)棟，姚建剛，錢衛(wèi)華，龍立波.基于誤差預(yù)測(cè)修正的負(fù)荷預(yù)測(cè)研究[J].現(xiàn)代電力.2007（03）.

[2]陳存，郭偉，范建中.基于改進(jìn)的預(yù)測(cè)有效度的中長(zhǎng)期負(fù)荷組合預(yù)測(cè)[J].繼電器.2007（04）.

[3]李玉梅.組合預(yù)測(cè)方法在中長(zhǎng)期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[D].四川大學(xué)2006.

[4]李小燕.配電網(wǎng)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)模型的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)2005.

[5]伊瑞.電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中的數(shù)學(xué)方法及應(yīng)用研究[D].中南大學(xué)2006.

[6]王閱峰，楊君，張紅.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的基本要求及基本原則[J].黑龍江電力.2005（05）.

②線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

該種預(yù)測(cè)技術(shù)包含二階自適應(yīng)、二次指數(shù)平滑、二次滑動(dòng)平均法等，這些方法均是在參考?xì)v史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，得出預(yù)測(cè)數(shù)值。例如二次滑動(dòng)平均法指進(jìn)行兩次滑動(dòng)平均，計(jì)算公式為xt+1=bt×l+at （l=1、2、3...）線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)擬合的直線不是以整個(gè)時(shí)間段為基礎(chǔ)，而是在每個(gè)t時(shí)刻基礎(chǔ)上根據(jù)公式推算出t+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，因此T時(shí)刻之前的預(yù)測(cè)值在同一條直線上的概率較小，只要滿足t>T條件時(shí)，其預(yù)測(cè)值才落在同一條直線上。

③多項(xiàng)式預(yù)測(cè)技術(shù)

根據(jù)函數(shù)逼近理論可知，如果函數(shù)的光滑程度足夠大，則可利用多項(xiàng)式函數(shù)逼近，進(jìn)而獲得預(yù)測(cè)模型。例如累計(jì)預(yù)測(cè)法就是較為典型的例子，其實(shí)累計(jì)過程就是平滑數(shù)據(jù)的過程，該方法能夠很容易得到相關(guān)系數(shù)，減少計(jì)算復(fù)雜度。

④季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

統(tǒng)計(jì)負(fù)荷變化數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)負(fù)荷變化呈現(xiàn)一定的增長(zhǎng)且具有一定的周期性。由于受到不同季節(jié)溫度的影響，季節(jié)性周期變化較為明顯，故稱負(fù)荷的這種變化趨勢(shì)為季節(jié)型趨勢(shì)，因此可以用線性增長(zhǎng)趨勢(shì)和季節(jié)型趨勢(shì)之積預(yù)測(cè)電力負(fù)荷。

運(yùn)用季節(jié)型趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)時(shí)應(yīng)先檢驗(yàn)其季節(jié)的存在性，即分析用戶每天、每周等不同時(shí)段的用電量，如用電波動(dòng)比較相近則了認(rèn)為其存在季節(jié)性。同時(shí)還可進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算判斷季節(jié)型變化趨勢(shì)是否呈現(xiàn)線性趨勢(shì)。假設(shè)用電數(shù)據(jù)同時(shí)滿足季節(jié)型變化和線性變化趨勢(shì)，且能夠運(yùn)用乘積模型進(jìn)行計(jì)算，如果計(jì)算先確定線性趨勢(shì)后確定季節(jié)指數(shù)，則為先定線性趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)，反之，則為先定季節(jié)型指數(shù)預(yù)測(cè)技術(shù)。

⑤增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)

通常情況下用電量會(huì)根據(jù)某種因素呈現(xiàn)增長(zhǎng)，其曲線走勢(shì)一般經(jīng)過緩慢增長(zhǎng)、快速增長(zhǎng)、趨于平穩(wěn)三個(gè)階段，由于曲線外形呈現(xiàn)“S”形，因此被稱為S曲線，通過對(duì)S曲線進(jìn)行深刻的研究，能夠總結(jié)出電力負(fù)荷變化規(guī)律。

回歸分析模型：

回歸分析模型主要通過分析數(shù)據(jù)找出自變量與因變量之間的關(guān)系，并確定其回歸方程式。另外，根據(jù)自變量與因變量間的關(guān)系可將回歸方程類型分為線性和非線性分析兩種類型，不過不管何種分析方法均需要求得方程中的未知參數(shù)，求得未知參數(shù)比較常用的方法為小二乘法。對(duì)于一些回歸方程可以通過轉(zhuǎn)換等方法，將其轉(zhuǎn)為線性回歸問題，進(jìn)而求得方程中的未知參數(shù)，而對(duì)于無法轉(zhuǎn)化為線性回歸的函數(shù)，則可利用非線性估算或三段和值法求得未知參數(shù)。如表2列出了常用的回歸分析模型。

2.2組合模型

2.2.1 組合模型原理

所謂組合模型即根據(jù)實(shí)際情況，賦予不同預(yù)測(cè)方法一定的權(quán)重，并經(jīng)過計(jì)算得出綜合的預(yù)測(cè)值。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明綜合模型較單一模型預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果不但穩(wěn)定而且更加精準(zhǔn)，因此引起了相關(guān)人士的廣泛關(guān)注。該模型的數(shù)學(xué)描述為：假設(shè)對(duì)某一對(duì)象數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，測(cè)得某個(gè)時(shí)段的實(shí)際值為Y（t）（t=1，2，3，...，n），而預(yù)測(cè)該問題可運(yùn)用m種方法實(shí)現(xiàn)，其中利用第i種方法預(yù)測(cè)t時(shí)段數(shù)值為yi（t），此時(shí)預(yù)測(cè)誤差為en=Y（t）-yi（t），公式中i、t=1，2，3...。則綜合預(yù)測(cè)模型可用下面公式表示：

y=■wiyi（t）（t=1，2，…，n）

其中wi（i=1，2，3，...，n）表示賦予第i種方法的權(quán)重。

電網(wǎng)規(guī)劃過程中負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)間周期長(zhǎng)，導(dǎo)致負(fù)荷變化的因素較多，這就增加了定量描述負(fù)荷的難度，單一模型雖然能夠?qū)ω?fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)但是存在一定的局限性，而綜合模型剛好彌補(bǔ)了單一模型預(yù)測(cè)過程中的缺陷，提高了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。

2.2.2 常見組合預(yù)測(cè)方法

采用組合模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的重點(diǎn)在于算出不同預(yù)測(cè)方法的權(quán)系數(shù)，目前計(jì)算權(quán)系數(shù)的方法很多，下面介紹常見的幾種方法。

等權(quán)平均組合預(yù)測(cè)法：該方法是組合模型中常用的預(yù)測(cè)方法，假設(shè)fi（i=1，2，...，m）表示第i個(gè)預(yù)測(cè)，模型的預(yù)測(cè)值，則運(yùn)用該方法計(jì)算組合預(yù)測(cè)值fc的公式為：

fc=■■fi（i=1，2，…，m）

使用等權(quán)平均組合預(yù)測(cè)法時(shí)并不需要關(guān)心單一模型預(yù)測(cè)值的精度和誤差如何，尤其在預(yù)測(cè)精度無法把握的情況下，該種方法無疑是最佳的選擇。

模型群優(yōu)選預(yù)測(cè)法：優(yōu)先組合預(yù)測(cè)有兩種不同的解釋，其一，利用多種方法求得預(yù)測(cè)值，然后賦予合適的權(quán)重，加權(quán)平均后獲得最終的預(yù)測(cè)方法。其二，通過對(duì)比分析不同的預(yù)測(cè)方法，選擇最優(yōu)的預(yù)測(cè)方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。模型群優(yōu)選預(yù)測(cè)法，就是利用第二種思路進(jìn)行的預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)負(fù)荷時(shí)，首先選擇負(fù)荷預(yù)測(cè)要求的m個(gè)預(yù)測(cè)模型，然后利用這m個(gè)模型分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，接著從相對(duì)誤差、擬合度、標(biāo)準(zhǔn)離差等方面評(píng)定m個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣，選擇其中最優(yōu)的預(yù)測(cè)模型對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。

假設(shè)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)有f1，f2，f3，...，fm共m個(gè)模型可以使用，這些模型的標(biāo)準(zhǔn)離差分別為s1，s2，...sm，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)定后發(fā)現(xiàn)模型f的為最優(yōu)模型，則對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)的公式為y={f|min（si）|}（i=1，2，...，m），采用該種方法能夠避免遺漏最佳的預(yù)測(cè)模型，且具有較好的適應(yīng)能力。

遞歸等權(quán)組合預(yù)測(cè)法：對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，使用最優(yōu)組合預(yù)測(cè)方法計(jì)算加權(quán)系數(shù)可能出現(xiàn)大于1或負(fù)數(shù)的現(xiàn)象，此時(shí)可考慮使用遞歸等權(quán)組合預(yù)測(cè)方法，該方法由簡(jiǎn)單平均法演化而來。經(jīng)大量實(shí)踐證明，使用該種方法的誤差平方和不會(huì)超過參與組合任一模型的平方和。

假設(shè)對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)可采用m種方法，第一輪平均時(shí)記為

f（1）1=f1，f（1）2=f2，…，f（1）m=fm

則簡(jiǎn)單平均法表示如下：

f（1）c=1/m（f（1）1+f（1）2+…+ f（1）m）

f（1）c=1/m（f（1）1t+f（1）2t+…+ f（1）mt）

上式中f（1）mt（i=1，2，...，m）表示在t時(shí)刻利用第i種預(yù)測(cè)方法得出的模型值，而f（1）mt表示利用簡(jiǎn)單平均法計(jì)算出的t時(shí)刻的預(yù)測(cè)值。

假設(shè)第i種預(yù)測(cè)模型的誤差平方和在m中預(yù)測(cè)方法中是最大的，則將使用f（1）ct將該種預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值替換掉，則獲得的第二輪平均所需的m種方法的預(yù)測(cè)值滿足下列關(guān)系式：

f（2）1=f（1）1，f（2）2= f（1）2，…，f（2）m= f（1）m

接著對(duì)這m種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單平均，不斷的循環(huán)假設(shè)經(jīng)過k輪平均，則得出其組合模型為：

f（k）c=1/m（f（k）1+ f（k）2+…+ f（k）m）=k（k）1f1+ k（k）2f2+…+ k（k）mfm

在迭代過程并不是無休止的進(jìn)行下去，當(dāng)發(fā)現(xiàn)f（k）c的誤差平方和變化不大或達(dá)到了要求的范圍即可停止迭代。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)電力負(fù)荷的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，并闡述了電網(wǎng)規(guī)劃過程中負(fù)荷預(yù)測(cè)的單一和組合模型，為電網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)提供較好的思路。不過隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，負(fù)荷預(yù)測(cè)受到的干擾因素隨之增加，因此為了提升負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，還應(yīng)加強(qiáng)負(fù)荷影響因素的研究，盡量定量評(píng)定其對(duì)負(fù)荷影響程度，同時(shí)還應(yīng)不斷總結(jié)負(fù)荷預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化預(yù)測(cè)思路和方法，爭(zhēng)取進(jìn)一步提高負(fù)荷預(yù)測(cè)精度，為電網(wǎng)的合理性規(guī)劃提供強(qiáng)有力的理論支持。

參考文獻(xiàn)

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