淺談電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法

鐘琦

摘 要：本文簡(jiǎn)述了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的意義，闡述了負(fù)荷預(yù)測(cè)的特點(diǎn)和步驟，分析了短期負(fù)荷預(yù)測(cè)經(jīng)常采用的等增長(zhǎng)率法、移動(dòng)平均法、指數(shù)平滑法的計(jì)算方法，提出了提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度不僅重視歷史數(shù)據(jù)的積累，更應(yīng)注重選擇合適的計(jì)算模型，采用綜合預(yù)測(cè)模型是未來電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：電力 負(fù)荷預(yù)測(cè) 方法 特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（b）-0000-00

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力工程研究和規(guī)劃的重要工作，通過準(zhǔn)確可靠的負(fù)荷預(yù)測(cè)工作，可以提高發(fā)電機(jī)組啟停的經(jīng)濟(jì)性，使電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高，為電網(wǎng)規(guī)劃提供可靠參考，減少電網(wǎng)建設(shè)中不合理的儲(chǔ)備容量，檢修部門利用負(fù)荷預(yù)測(cè)可以合理安排電網(wǎng)設(shè)備的檢修計(jì)劃，降低發(fā)電、供電、配電成本，從而進(jìn)一步提高電網(wǎng)利用率和效益，更好的服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

1 負(fù)荷預(yù)測(cè)的特點(diǎn)

1.1 條件性

無論采用哪一種負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)，都必須滿足該技術(shù)和算法的特定條件。不同的預(yù)測(cè)方法對(duì)歷史數(shù)據(jù)的采樣周期和準(zhǔn)確度要求不同，如不滿足預(yù)測(cè)條件，可能會(huì)造成預(yù)測(cè)結(jié)果失真。

1.2 不準(zhǔn)確性

由于負(fù)荷變化受各種因素影響，有些影響因素可以事先預(yù)見，有些則是完全未知的，所以無論采用哪種預(yù)測(cè)方法都存在預(yù)測(cè)結(jié)果的不準(zhǔn)確性。

1.3 時(shí)間性

任何方法的負(fù)荷預(yù)測(cè)，以歷史數(shù)據(jù)和客觀因素為參考開展預(yù)測(cè)，不可能無限期去測(cè)下去，需要在預(yù)測(cè)前就明確歷史采用數(shù)據(jù)的時(shí)間段和未來預(yù)測(cè)的時(shí)間范圍

1.4 多方案性

采用不同的預(yù)測(cè)方法會(huì)獲得不同的預(yù)測(cè)結(jié)果，一般來說，盡可能多采用幾種方案進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，才能獲得盡可能準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)數(shù)值。

2 負(fù)荷預(yù)測(cè)的步驟

2.1 制定預(yù)測(cè)計(jì)劃

在負(fù)荷預(yù)測(cè)前需制定本地區(qū)歷史數(shù)據(jù)資料需求和搜集方案，確定負(fù)荷預(yù)測(cè)的年限，以及歷史數(shù)據(jù)的處理所需要的數(shù)學(xué)模型等。

2.2 搜集和分析資料

全面搜集歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，然后對(duì)資料進(jìn)行整理篩選，剔除錯(cuò)誤，填補(bǔ)缺失，使歷史資料盡可能完整可靠。選用的各類資料要有相關(guān)性、準(zhǔn)確可靠，要有代表性，能反映負(fù)荷特點(diǎn)。

2.3 確定負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，建立預(yù)測(cè)模型

資料搜集分析完成后，需要確立預(yù)測(cè)方法，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)最終表現(xiàn)形式是數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)公式，運(yùn)用這些數(shù)學(xué)模型和公式將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為預(yù)測(cè)值。

2.4 對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行分析，確定結(jié)果

采用多種數(shù)學(xué)模型和公式，會(huì)得到不同的初步預(yù)測(cè)結(jié)果，需要參照區(qū)域內(nèi)負(fù)荷特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合分析和對(duì)比，進(jìn)而對(duì)初步預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析和調(diào)整最終確定預(yù)測(cè)值。

3 幾種的負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法

3.1 等增長(zhǎng)率法

等增長(zhǎng)率法也稱為比例系數(shù)增長(zhǎng)法，該方法假定預(yù)測(cè)期內(nèi)的電力負(fù)荷與歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)有相同的增長(zhǎng)比例，用歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)計(jì)算出比例系數(shù)，用該比例系數(shù)預(yù)測(cè)短期負(fù)荷。設(shè)第m年的負(fù)荷為An（kW），則從第n年至第m年（n

由此預(yù)測(cè)第l年（l >m）的用電量為：

這與以為起點(diǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果Al =Am（1+K） l-m相同，這是因?yàn)?/p>

3.2 移動(dòng)平均法

采用移動(dòng)平均法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)是利用歷史數(shù)據(jù)值，通過移動(dòng)平均消除時(shí)間序列中的不規(guī)則變動(dòng)和其他變動(dòng)，尋找負(fù)荷變化的長(zhǎng)期趨勢(shì)，進(jìn)行逐項(xiàng)推移來預(yù)測(cè)近期內(nèi)的負(fù)荷值。在預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)負(fù)荷增長(zhǎng)比較均勻，不存在快速上升和下降，并不考慮季節(jié)性因素，經(jīng)常采用該方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。該方法可以平滑掉負(fù)荷的突然波動(dòng)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。但需要大量的歷史數(shù)據(jù)作為參考，然后引進(jìn)預(yù)測(cè)其的新數(shù)據(jù)，不斷修改平均值，以之作為預(yù)測(cè)值。

對(duì)于時(shí)間上有序的一組觀測(cè)數(shù)據(jù) ，，…， 可以用對(duì)連續(xù) n 個(gè)時(shí)期的觀測(cè)值計(jì)算出的平均數(shù)作為下一時(shí)期，即 t+1時(shí)期的預(yù)測(cè)值，用Ft+1表示：

或：

這種預(yù)測(cè)方法稱為移動(dòng)算術(shù)平均法，或稱移動(dòng)平均法，式中：

n： 移動(dòng)跨距（取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)）；

t： 數(shù)據(jù)時(shí)間周期數(shù)。

實(shí)際上，移動(dòng)平均法是按給定的時(shí)間序列逐點(diǎn)向后推移的、分段平均的預(yù)測(cè)方法。使用上式時(shí)，隨著數(shù)據(jù)周期數(shù)t的增加，整個(gè)序列將向前移動(dòng)，結(jié)果是：式中增加了新數(shù)據(jù)，但又自動(dòng)截去n個(gè)時(shí)間單位以前的數(shù)據(jù)，故稱為移動(dòng)平均法。

3.3 指數(shù)平滑法

指數(shù)平滑法是從移動(dòng)平均法改進(jìn)而來的，移動(dòng)平均法雖然計(jì)算簡(jiǎn)單但需要保存大量的歷史數(shù)據(jù)并且對(duì)使用數(shù)據(jù)給予了相等權(quán)數(shù)1/n， 即使如此移動(dòng)平均法只能在時(shí)間序列趨于水平時(shí)才能使用，如果時(shí)間序列的增減趨勢(shì)過于明顯，移動(dòng)平均法是不能適應(yīng)如此明顯變化的，這就需要對(duì)該計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，以求克服適應(yīng)性范圍過小的缺點(diǎn)，這就衍生出了指數(shù)平滑法。

指數(shù)平滑法，基于移動(dòng)平均法而來，將時(shí)間序列進(jìn)行分段，在每段中分別采用不同的權(quán)數(shù)，然后采用加權(quán)平均進(jìn)行計(jì)算的方法。該方法重視近期數(shù)據(jù)影響，但也不忽視遠(yuǎn)期數(shù)據(jù)作用，從而提高了預(yù)測(cè)精度，在移動(dòng)算術(shù)平均法中：

將式公式中序列向后移動(dòng)一個(gè)的結(jié)果，再減去原式，可得到：

式中Ft表示t期的預(yù)測(cè)值，實(shí)際上，它是代表？，，…，這個(gè)序列的平均值，就近似意義上講，這個(gè)序列中的任何一個(gè)數(shù)都可以用平均值來表示，若用 F？t？代替式中，并令：

即可得到：

其中： a 稱為平滑系數(shù)，取值 0< a <1 。

說明： ？為t期實(shí)際值， ？， ？分為t+1期預(yù)測(cè)值。

或者寫成 ：

該式可以理解為，下一時(shí)刻的預(yù)測(cè)值等于本時(shí)刻預(yù)測(cè)值再加上一個(gè)誤差修正項(xiàng)，（-） 表示在t期的預(yù)測(cè)誤差，這就是指數(shù)平滑法。

4 結(jié)語

采用不同的預(yù)測(cè)方法，獲得的預(yù)測(cè)結(jié)果和精度也不同，在實(shí)際預(yù)測(cè)工作中，不但要注重歷史數(shù)據(jù)的積累，為預(yù)測(cè)提供可靠數(shù)據(jù)支撐，也要要靈活選用預(yù)測(cè)計(jì)算模型，采用綜合預(yù)測(cè)模型，也就是利用多種方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲得結(jié)果區(qū)間，對(duì)區(qū)間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為不同的工程應(yīng)用提供參考，是未來電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的發(fā)展方向。

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