分布式算法在電力負荷預(yù)測中的應(yīng)用

【摘要】 準確的電力負荷預(yù)測結(jié)果有利于降低發(fā)電成本，提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。隨著智能化電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，帶來了負荷數(shù)據(jù)海量化和高維化，分布式算法是解決對海量高維電力負荷數(shù)據(jù)進行負荷預(yù)測的有效途徑，緩解了單機資源不足的問題，提高了算法效率。本文簡要介紹了分布式算法的原理及特點，并探討了其實現(xiàn)途徑。

【關(guān)鍵詞】 分布式算法 電力負荷 預(yù)測

一、電力負荷預(yù)測概述

根據(jù)經(jīng)濟和氣象上的因素，研究和分析電力系統(tǒng)負荷變化規(guī)律的歷史數(shù)據(jù)，繼而提前推測出電力系統(tǒng)的符合需求，稱之為電力負荷預(yù)測。

電力負荷預(yù)測的結(jié)果直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性，精準的電力負荷預(yù)測結(jié)果可以有效的幫助電力系統(tǒng)調(diào)度對未來負荷變化情況做出正確的估計，繼而指導工作人員合理的操作發(fā)電機組，降低發(fā)電所消耗的能源及經(jīng)濟支出，提高發(fā)電效率和經(jīng)濟效益。此外，對電力網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)也起著重要的指導作用，以便提前確定新增發(fā)電機組的組裝容量、時間、地點等信息[1]。

二、當前電力負荷預(yù)測方法存在的問題

電力負荷預(yù)測的常用方法有回歸分析法、趨勢外推法、時間序列外推法、灰色模型法、指數(shù)平滑法、專家系統(tǒng)法、模糊預(yù)測法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波分析法等[2]。

這些電力負荷預(yù)測方法可以分為三類：一類是單純以歷史負荷或電量的數(shù)據(jù)尋找變化規(guī)律，進而推演出未來的趨勢，如趨勢外推法，灰色模型法等；第二類是考慮歷史數(shù)據(jù)的發(fā)展規(guī)律、變化特點及其相關(guān)因素，如天氣情況、經(jīng)濟形勢、宏觀調(diào)控等，模糊預(yù)測法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法等屬于這一類。第三類是組合上述各種單一模型的預(yù)測方法進行綜合預(yù)測的方法，這種方法近年來已成為研究中的熱點。

但是，這些預(yù)測方法仍然是集中式的預(yù)測方法，預(yù)測的參考數(shù)據(jù)往往都是全局的數(shù)據(jù)，而很少考慮全局內(nèi)部各地區(qū)之間的不同與變化，對于管轄范圍大、負荷分散、負荷特性復(fù)雜的供電公司，集中式預(yù)測方法的預(yù)測結(jié)果往往存在較大的誤差。

三、分布式算法概述

分布式算法具有狹義和廣義之分，狹義的分布式算法就是在兩個或多個軟件互相共享信息，這些軟件既可在同一臺計算機上運行，也可以在通過網(wǎng)絡(luò)連接起來的多臺計算機上運行。廣義分布式算法則是研究把一個需要龐大計算能力才能解決的問題分割成很多小的部分，然后分配給許多計算機進行處理，最后再將計算結(jié)果綜合起來得到最終結(jié)果的方法。

分布式算法的核心思想是共享稀有資源、在多臺計算機上平衡計算負載、把程序放在最適合運行它的計算機上。分布式算法可以發(fā)揮出世界各地成千上萬的計算機的閑置計算能力，其計算結(jié)果往往具有龐大的計算量。因此，基于分布式算法的負荷預(yù)測方法可較好的解決電力負荷預(yù)測中計算量越來越龐大和復(fù)雜的問題，并具有更好的預(yù)測精度。分布式算法具有分布性和并發(fā)性的特征，但是缺乏全局狀態(tài)知識和時鐘框架，非確定性因素大大提升，還有可能引發(fā)計算密集性、數(shù)據(jù)密集性、通信密集性和可信計算問題。

四、分布式算法的實現(xiàn)途徑

基于分布式算法的電力負荷預(yù)測就是將上級供電公司的負荷預(yù)測任務(wù)分解到下級單位，各個下級供電公司電力負荷預(yù)測工作人員根據(jù)本轄區(qū)內(nèi)的負荷情況、經(jīng)濟形式、天氣情況、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及影響負荷變化的其它因素，采用適合本轄區(qū)特點的預(yù)測算法對電力負荷進行預(yù)測，并對預(yù)測結(jié)果采取必要的干預(yù)措施，再將干預(yù)后的結(jié)果發(fā)送到上級供電公司，上級供電公司對預(yù)測數(shù)據(jù)進行求和或修正處理，最終得到全局的負荷預(yù)測結(jié)果，大大提高了負荷預(yù)測的準確度[3]。

由于分布式系統(tǒng)執(zhí)行中存在著較多的非穩(wěn)定性，設(shè)計一套分布式算法十分復(fù)雜和困難。分布式預(yù)測策略首先要解決的問題是歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果在上、下級供電公司之間共享和通信的問題。當前，主要有遠程連接數(shù)據(jù)庫、電子郵件和FTP模式三種方式實現(xiàn)。

但是，由于遠程連接數(shù)據(jù)庫的連接實現(xiàn)采用專用的光纖數(shù)據(jù)傳輸通道，成本昂貴，而目前互聯(lián)網(wǎng)上各種形式的垃圾郵件和病毒郵件蔓延嚴重影響了電子郵件傳輸數(shù)據(jù)的安全性，因而均不適合作為分布式預(yù)測通訊工具。

FTP文件傳輸協(xié)議是使用最為廣泛的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議之一，當運行FTP協(xié)議時，用戶即可連接到服務(wù)器上傳或下載文件，同時，F(xiàn)TP模式無需專用通信通道，是目前進行分布式負荷預(yù)測的有效的實現(xiàn)途徑。

五、結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)朝著智能化和數(shù)據(jù)海量化、高維化的方向不斷發(fā)展，單臺計算機已無法承受電力負荷預(yù)測中龐大而復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算量，分布式算法是解決這一問題的有效方法，有利于提高電力負荷預(yù)測的準確度。然而，基于分布式算法的電力負荷系統(tǒng)的實現(xiàn)仍然較為復(fù)雜和困難，也將是今后國內(nèi)外學者研究的一個重點方向。

參 考 文 獻

[1]肖國泉，王春，張福偉，電力負荷預(yù)測[M]，北京：中國電力出版社，2000；

[2]東曉，曹樹華，趙磊，電力負荷預(yù)測技術(shù)及其應(yīng)用[M]，北京：中國電力出版社，1999；

[3]王登峰，地區(qū)電網(wǎng)分布式負荷預(yù)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]，天津大學：2007年；