基于小波分析的電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測方法

王昕

【摘 ?要】基于自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的電力系統(tǒng)異常短期負(fù)荷數(shù)據(jù)辨識與修正方法應(yīng)用，然后分別進(jìn)行前向自組織灰色插值法和后向自組織灰色插值法對缺失點(diǎn)短期負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，來優(yōu)化兩種預(yù)測的最優(yōu)組合來確定最終的填補(bǔ)值;在填補(bǔ)短期負(fù)荷缺失點(diǎn)的同時(shí)，也對短期負(fù)荷序列中的異常值使用自組織灰色插值方法進(jìn)行了辨識及修正。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng);短期負(fù)荷預(yù)測;預(yù)測方法;實(shí)際應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測快速發(fā)展，在自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，主要采用動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)理論來分析電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的演化過程和吸引子的性質(zhì)，促進(jìn)自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同行為和集體計(jì)算功能和電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測以及電力系統(tǒng)發(fā)電計(jì)劃的重要組成部分，也是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)管理。促進(jìn)國家電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化電能質(zhì)量控制及準(zhǔn)確的優(yōu)化電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測效果。因此，在電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測的關(guān)鍵是提高定位精確度。在當(dāng)前電力發(fā)展迅速和供應(yīng)緊張的情況下，合理優(yōu)化電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測也是我國實(shí)現(xiàn)電力市場的必備條件，具有重要的自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)用價(jià)值。

1 大規(guī)模電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測原理研究

短期負(fù)荷預(yù)測包括兩方面的含義對未來需求量的預(yù)測和未來用電量的預(yù)測。電力需求量的預(yù)測決定發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)新增容量的大小;電能預(yù)測決定發(fā)電設(shè)備的類型。短期負(fù)荷預(yù)測的目的就是提供短期負(fù)荷發(fā)展?fàn)顩r及水平，同時(shí)確定各供電區(qū)、各規(guī)劃年供用電量、供用電最大短期負(fù)荷和規(guī)劃地區(qū)總的短期負(fù)荷發(fā)展水平，確定各規(guī)劃年用電短期負(fù)荷構(gòu)成不同的預(yù)測目的，短期負(fù)荷預(yù)測可分為超短期、短期和中長期的預(yù)測。一般說來，一小時(shí)以內(nèi)的短期負(fù)荷預(yù)測為超短期負(fù)荷預(yù)測，用于安全監(jiān)視、預(yù)防性控制和緊急狀態(tài)處理;日短期負(fù)荷和周短期負(fù)荷預(yù)測為短期負(fù)荷預(yù)測，分別用于安排日調(diào)度計(jì)劃和周調(diào)度計(jì)劃和月至年的短期負(fù)荷預(yù)測為中期短期負(fù)荷預(yù)測，主要確定電網(wǎng)的運(yùn)行方式和設(shè)備大修計(jì)劃。

1.1 大規(guī)模電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測中的基于電力系統(tǒng)調(diào)度中的研究

短期負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)調(diào)度、實(shí)時(shí)控制、運(yùn)行計(jì)劃和發(fā)展規(guī)劃的前提，是一個(gè)電網(wǎng)調(diào)度部門和規(guī)劃部門所必須具有的基本信息。提高短期負(fù)荷預(yù)測技術(shù)水平，有利于計(jì)劃用電管理，有利于合理安排電網(wǎng)運(yùn)行方式和機(jī)組檢修計(jì)劃，有利于節(jié)煤、節(jié)油和降低發(fā)電成本，有利于制定合理的電源建設(shè)規(guī)劃，有利于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此，短期負(fù)荷預(yù)測已成為實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)管理現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。隨著首都經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和人民生活水平的不提高，電力需求持續(xù)快速增長，在度冬、度夏及特殊天氣日，極易出現(xiàn)極端短期負(fù)荷。

2大規(guī)模自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的基于自組織灰色系統(tǒng)方法研究

自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測是既含有已知的確切的信息又含有未知的非確切的信息的系統(tǒng)。如果將影響短期負(fù)荷的各種復(fù)雜因素聯(lián)合起來看成一個(gè)集成大系統(tǒng)，那么它兼有確定性和不確定性，本征性和非本征性自組織灰色系統(tǒng)特征。實(shí)際的短期負(fù)荷歷史資料能夠清晰的顯示出其自組織灰色系統(tǒng)特征，年月日的短期負(fù)荷既有逐年增長趨勢確定的一面，同時(shí)又有每年每月每日短期負(fù)荷隨機(jī)變化的不確定性的一面。自組織灰色系統(tǒng)理論可以用少量的數(shù)據(jù)做微分方程建立起預(yù)測的模型，從理論上可以使用于任何非線性的短期負(fù)荷預(yù)測。將一定范圍內(nèi)變化的歷史短期負(fù)荷數(shù)據(jù)列進(jìn)行累加，使其變成具有指數(shù)增長規(guī)律的新數(shù)列，然后就生成的新數(shù)列建立自組織灰色模型，最后通過累減生成得到短期負(fù)荷預(yù)測值。對于具有波動(dòng)性變化的電力短期負(fù)荷，可以建立等維新息自組織灰色預(yù)測模型，有效提高預(yù)測精度。

2.1大規(guī)模自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的基于自組織灰色短期負(fù)荷預(yù)測模型研究

隨著自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是指利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)良好的非線性映射能力來求解GM（1，1）模型的自組織灰色微分方程，優(yōu)化自組織灰色電力系統(tǒng)短期預(yù)測負(fù)荷模型研究（如圖一）。

3 結(jié)束語

綜合上述自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搭建的電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測模型學(xué)習(xí)方法和數(shù)據(jù)樣本，使自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以據(jù)此生成相應(yīng)的權(quán)系數(shù)矩陣控制系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)期望目標(biāo)輸出。因此，一旦給定了經(jīng)過訓(xùn)練的權(quán)系數(shù)矩陣和短期負(fù)荷預(yù)測自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就可以對被測點(diǎn)進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測[1]。但BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、記憶的不穩(wěn)定性以及較慢的學(xué)習(xí)速度卻影響著它的進(jìn)一步普及，實(shí)踐證明，自組織灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有能力優(yōu)化電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測應(yīng)用研究。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司汾陽市供電公司）