杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與平均溫度的相關(guān)性研究

倪涌炯

摘 要：本文基于杭州電網(wǎng)地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)信息，與杭州地區(qū)平均溫度進(jìn)行比對(duì)的數(shù)據(jù)挖掘研究，從實(shí)際工作情況驗(yàn)證了電網(wǎng)負(fù)荷與平均溫度之間的關(guān)聯(lián)，提出相關(guān)系數(shù)的量化評(píng)估公式，為杭州電網(wǎng)遠(yuǎn)期的規(guī)劃工作提供輔助決策。本文的研究結(jié)果可以有效支撐杭州電網(wǎng)實(shí)際的調(diào)度、運(yùn)維等工作，進(jìn)一步提高杭州電網(wǎng)的整體運(yùn)行維護(hù)水平，確保杭州電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。此外，本文的研究結(jié)果為G20杭州峰會(huì)保電做出了貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)挖掘；電網(wǎng)最大負(fù)荷；平均溫度；關(guān)聯(lián)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0165-02

1 引言

最大負(fù)荷是反應(yīng)一個(gè)地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行狀況的最重要指標(biāo)，也是電網(wǎng)公司規(guī)劃、建設(shè)電網(wǎng)的重要憑據(jù)之一[1]。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的快速提高，電網(wǎng)最大負(fù)荷逐年上升。以杭州電網(wǎng)為例，2016年杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷已經(jīng)突破1400萬(wàn)千瓦。如何較為準(zhǔn)確的判斷電網(wǎng)最大負(fù)荷已經(jīng)成為電網(wǎng)公司所面臨的一個(gè)難題。

杭州電網(wǎng)的最大負(fù)荷往往發(fā)生在夏季，地區(qū)電網(wǎng)有典型的迎峰度夏特性，主要原因是夏季城區(qū)電網(wǎng)的降溫負(fù)荷顯著增大[2]?，F(xiàn)階段，電網(wǎng)運(yùn)行和規(guī)劃人員可以從定性上分析空調(diào)負(fù)荷與地區(qū)平均溫度的關(guān)系，但是一方面這一分析缺少了實(shí)際數(shù)據(jù)的支撐和驗(yàn)證，仍停留在經(jīng)驗(yàn)判斷的范疇；另一方面這一分析沒(méi)有具體定量的研究，對(duì)未來(lái)最大負(fù)荷的發(fā)展?fàn)顩r，缺少準(zhǔn)確的趨勢(shì)判斷。

本研究運(yùn)用MySQL系統(tǒng)搭建數(shù)據(jù)庫(kù)，從杭州電網(wǎng)實(shí)際的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中提取2016年3至9月間的電網(wǎng)最大負(fù)荷數(shù)據(jù)，利用Tableau軟件與杭州地區(qū)該時(shí)間內(nèi)的平均溫度進(jìn)行比對(duì)分析。本文不僅用實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證了電網(wǎng)最大負(fù)荷與平均溫度之間的關(guān)聯(lián)，而且對(duì)兩者之間的相關(guān)程度進(jìn)行定量的研究，為準(zhǔn)確判斷杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷的發(fā)展趨勢(shì)提供了方法。

2 負(fù)荷與溫度的定性研究

從事過(guò)電網(wǎng)運(yùn)行的人員都知道電網(wǎng)負(fù)荷與溫度直接相關(guān)，溫度越高，電網(wǎng)負(fù)荷越大，但是基于各種原因，很少有人利用數(shù)據(jù)去驗(yàn)證這一結(jié)論。為了更好的研究電網(wǎng)最大負(fù)荷與平均溫度之間的關(guān)聯(lián)，本文首先利用電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)這一傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。

圖1為2016年3至9月間杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與平均溫度的月度平均值對(duì)比圖。

從圖1中可以得出以?xún)牲c(diǎn)結(jié)論：

第一，杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與地區(qū)平均溫度有明顯的相關(guān)性，兩者在5至9月間呈同步趨勢(shì)，都于7月份達(dá)到峰值；

第二，杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷并不與地區(qū)平均溫度完全一致，如今年3到5月，杭州電網(wǎng)平均最大負(fù)荷呈下降趨勢(shì)，而平均溫度呈上升趨勢(shì)；

綜上，杭州電網(wǎng)的運(yùn)行情況在一年中可以以5月為界分為兩段，即之前的冬春季和之后的夏秋季，這也符合杭州電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中的迎峰度冬和迎峰度夏兩大工作階段。

由圖1的數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果，在夏秋季的時(shí)間里，杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與地區(qū)平均溫度呈同步趨勢(shì)，即平均溫度上升，電網(wǎng)最大負(fù)荷上升。7月份杭州地區(qū)的平均溫度為最大值，杭州電網(wǎng)的平均最大負(fù)荷也到達(dá)頂點(diǎn)。

3 負(fù)荷與溫度的定量研究

經(jīng)過(guò)上一部分的研究分析，本文定性的對(duì)杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與杭州地區(qū)平均溫度之間進(jìn)行了相關(guān)性的比對(duì)，并確定了兩者之間的相關(guān)性。為了進(jìn)一步的研究?jī)烧咧g的關(guān)聯(lián)的量化關(guān)系，本文從杭州電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中取出電網(wǎng)日度最大負(fù)荷數(shù)據(jù)，并與每天的平均溫度進(jìn)行對(duì)比，制成如圖2所示的散點(diǎn)圖。

如圖2所示，本文根據(jù)散點(diǎn)圖結(jié)果制成了一階趨勢(shì)線(xiàn)。該趨勢(shì)線(xiàn)顯示圖中對(duì)象正相關(guān)性明顯，從另一方面驗(yàn)證溫度越高，電網(wǎng)負(fù)荷越大。

圖2中的趨勢(shì)線(xiàn)還可以用于分析電網(wǎng)最大負(fù)荷與地區(qū)平均溫度之間的量化關(guān)聯(lián)。本文根據(jù)以下的公式量化分析圖2中的關(guān)聯(lián)性。

式中：

η為電網(wǎng)最大負(fù)荷與地區(qū)平均溫度之間的相關(guān)系數(shù)；

N為數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)量的維度，本算例中為取出杭州電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)的天數(shù)；

P為數(shù)據(jù)庫(kù)中日度最大負(fù)荷的變化量；

T為數(shù)據(jù)庫(kù)中地區(qū)平均溫度的變化量；

利用上述公式分析圖2中的關(guān)聯(lián)結(jié)果，可以量化分析杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與杭州地區(qū)平均溫度之間的相關(guān)性。

本文基于杭州電網(wǎng)2016年3至9月的實(shí)際數(shù)據(jù)，代入公式進(jìn)行計(jì)算，η的計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足58.7為中心的正太分布。因此，本文推斷杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷與地區(qū)平均溫度之間的關(guān)聯(lián)為：溫度每上升一度，杭州電網(wǎng)最大負(fù)荷約上升58.7萬(wàn)千瓦。

利用本文的相關(guān)性計(jì)算結(jié)果可以有效的對(duì)杭州電網(wǎng)的運(yùn)行狀況和負(fù)荷發(fā)展變化做出評(píng)估，不僅對(duì)杭州電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)具有重大意義，更是對(duì)杭州電網(wǎng)的未來(lái)規(guī)劃和建設(shè)極具價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)MySQL系統(tǒng)搭建數(shù)據(jù)庫(kù)，從杭州電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中讀取電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際數(shù)據(jù)，并與地區(qū)平均溫度進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行了負(fù)荷與溫度的相關(guān)性研究，成果主要有以下幾個(gè)方面：

一方面，本文定性的分析了電網(wǎng)負(fù)荷與溫度之間的關(guān)聯(lián)，利用數(shù)據(jù)驗(yàn)證了運(yùn)行人員對(duì)負(fù)荷與溫度之間關(guān)系的傳統(tǒng)論點(diǎn)；

另一方面，本文開(kāi)創(chuàng)性的設(shè)計(jì)了電網(wǎng)最大負(fù)荷與溫度之間的相關(guān)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，量化計(jì)算最大負(fù)荷與溫度之間的相關(guān)系數(shù)，為杭州電網(wǎng)的運(yùn)行和規(guī)劃工作提供了輔助依據(jù)。

需要說(shuō)明的是，由于本文數(shù)據(jù)僅取今年3至9月的杭州電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際數(shù)據(jù)分析，樣本略顯單一，相關(guān)性研究的量化結(jié)果可能存在偏差。本文將在下一階段綜合利用杭州電網(wǎng)過(guò)去5年的歷史數(shù)據(jù)，并基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)滾動(dòng)更新，完善相關(guān)性量化結(jié)果，更好的為杭州電網(wǎng)的運(yùn)行提供輔助決策，進(jìn)一步確保杭州電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]張素香，趙丙鎮(zhèn)，王風(fēng)雨，等.海量數(shù)據(jù)下的電力負(fù)荷短期預(yù)測(cè)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（1）：37-42.

[2]劉思捷，張海鵬，林舜江，等.夏季日最大降溫負(fù)荷的估算和預(yù)測(cè)方法[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（5）：75-81.