電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法及特點(diǎn)分析

張劍洪

摘要： 電力系統(tǒng)的規(guī)劃與發(fā)展中，負(fù)荷預(yù)測(cè)成為電力系統(tǒng)建設(shè)中的主要工作，電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠規(guī)范電力系統(tǒng)的管理工作，通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)能夠分析出電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，進(jìn)而制定出可行的用電計(jì)劃。電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法要符合實(shí)際的情況，因此，本文主要探討電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng);負(fù)荷預(yù)測(cè);特點(diǎn)

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)要以以往的負(fù)荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，再結(jié)合不同的影響因素，預(yù)測(cè)出電力負(fù)荷的使用特點(diǎn)，完成配網(wǎng)規(guī)劃的工作。電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)是一項(xiàng)重要的工作，其可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保障電力系統(tǒng)能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等綜合效益。電力負(fù)荷經(jīng)常會(huì)受到不同因素的干擾，要掌握負(fù)荷變化的特點(diǎn)就要在電力系統(tǒng)中實(shí)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，以此來(lái)完善電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)的影響因素

電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)方法中需要用到負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)以及影響因子，將這些數(shù)據(jù)整理到負(fù)荷預(yù)測(cè)的模型內(nèi)，就可以完成未來(lái)階段電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作，實(shí)際電力負(fù)荷預(yù)測(cè)也受到一定因素的影響，比如電力負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)質(zhì)量等均會(huì)影響預(yù)測(cè)的結(jié)果，再加上電力負(fù)荷自身的特征參數(shù)，也會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響，電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中選用的模型不同，預(yù)測(cè)的結(jié)果也會(huì)有差異，在負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)可以使用的模型有多類，要根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)的實(shí)際情況選擇對(duì)應(yīng)的模型，以此來(lái)減小模型產(chǎn)生的影響。

電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)的基本方法

本文例舉電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)常用的幾類方法，并且分析這幾類方法的優(yōu)缺點(diǎn)，為電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)提供參考。

小波分析法

小波分析在電力系統(tǒng)中是比較常用的一類負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，小波分析法采用的是時(shí)域–頻域分析，時(shí)域–頻域的寬口形狀可以改變，大小是固定的，小波分析法用于分析電力負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，把電力系統(tǒng)的歷史負(fù)荷劃分成若干頻段，其中低頻段為電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的整體變化趨勢(shì)，高頻段是短期負(fù)荷的變化趨勢(shì)，這樣就能分析出電力負(fù)荷的基本變化趨勢(shì)[1]。小波分析法中小波變換能夠把負(fù)荷數(shù)據(jù)映射在對(duì)應(yīng)的尺度位置，以尺度為標(biāo)準(zhǔn)生成負(fù)荷的子序列，子序列屬于頻域分量，根據(jù)頻域分量能夠預(yù)測(cè)出負(fù)荷在周期范圍中的變化規(guī)律，還可繼續(xù)分析子序列，進(jìn)而獲取電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)信息。小波分析方法應(yīng)用到負(fù)荷預(yù)測(cè)中，其優(yōu)勢(shì)是可以快速、細(xì)致的去觀察到負(fù)荷的變化特征，時(shí)間信號(hào)可以準(zhǔn)確的規(guī)劃到頻率域上，此類方法優(yōu)勢(shì)明顯，而缺點(diǎn)就是小波分析涉及到的數(shù)據(jù)較多，增加了數(shù)據(jù)收集的工作負(fù)擔(dān)。

時(shí)間序列法

時(shí)間序列法在負(fù)荷預(yù)測(cè)中屬于比較有效的一種方法，時(shí)間序列預(yù)測(cè)電力負(fù)荷時(shí)可以在隨機(jī)的數(shù)列中獲取有用的預(yù)測(cè)信息，根據(jù)規(guī)定的時(shí)間間隔采集電力負(fù)荷，并且記錄好時(shí)間序列中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，因?yàn)殡娏ω?fù)荷中的數(shù)據(jù)有隨機(jī)性的特征，所以經(jīng)過(guò)采集和分析后能夠建立起相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，掌握電力負(fù)荷的變化規(guī)劃[2]。時(shí)間序列法預(yù)測(cè)負(fù)荷時(shí)不需要特別多的數(shù)據(jù)，可以快速的建立數(shù)學(xué)模型，提高了負(fù)荷預(yù)測(cè)中數(shù)據(jù)計(jì)算的效率，給出連續(xù)性的負(fù)荷變化結(jié)構(gòu)，時(shí)間序列法的缺陷是對(duì)歷史數(shù)據(jù)的要求高，必須采集平穩(wěn)的負(fù)荷數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出負(fù)荷的規(guī)律，在負(fù)荷預(yù)測(cè)中很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。

極限學(xué)習(xí)機(jī)法

極限學(xué)習(xí)機(jī)法的核心是求解單隱層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，其在負(fù)荷預(yù)測(cè)中僅用設(shè)置網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其他參數(shù)不變就可以完成預(yù)測(cè)的工作，除此以外還要使用方程確定出隱含層到輸出層的鏈接權(quán)值。極限學(xué)習(xí)機(jī)法是經(jīng)過(guò)改進(jìn)得到了新方法，其具備泛化能力上的優(yōu)勢(shì)，而且具有較強(qiáng)的非線性能力，可以滿足負(fù)荷預(yù)測(cè)全局最優(yōu)的要求。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用作負(fù)荷預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型，模型中的BP算法能夠在負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)獲取最小誤差的預(yù)測(cè)方法，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法運(yùn)用計(jì)算誤差逆向傳播以及正向傳播計(jì)算的方法，把正向傳播中的數(shù)據(jù)寫入到輸入層，在隱含層處理之后由輸出層傳出，進(jìn)而獲取輸出誤差，再進(jìn)行一系列的逆向反轉(zhuǎn)之后把負(fù)荷預(yù)測(cè)的誤差分散到不同層的單元內(nèi)，此時(shí)需要調(diào)整權(quán)值、閾值，促使誤差能夠順著模型的梯度下降，在模型中多次進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)才能獲得誤差最小的網(wǎng)絡(luò)模型[3]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，具備很高的非線性映射能力，有助于提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果，實(shí)際運(yùn)用時(shí)容易預(yù)測(cè)局部的負(fù)荷數(shù)值，缺乏理論性的指導(dǎo)操作。

支持向量機(jī)

支持向量機(jī)就是SVM算法，其在電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中先要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，再構(gòu)建模型，配合二元線性分類器獲取負(fù)荷預(yù)測(cè)中的最優(yōu)解，支持向量機(jī)能夠在負(fù)荷預(yù)測(cè)中獲得全局最優(yōu)解[4]。支持向量機(jī)比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法優(yōu)勢(shì)明顯，其中的SVM算法比較成熟，而且具備成熟的數(shù)學(xué)理論支持，負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)的收斂速度快，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取全局最優(yōu)解，其缺點(diǎn)是需要大量的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)歷史數(shù)據(jù)也會(huì)有很大的要求，如果電力歷史數(shù)據(jù)中負(fù)荷波動(dòng)較大預(yù)測(cè)結(jié)果就會(huì)不理想。

電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)的特點(diǎn)分析

電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測(cè)的特點(diǎn)有：（1）周期性，電力負(fù)荷具有波動(dòng)的特征，其波動(dòng)的過(guò)程中表現(xiàn)出連續(xù)性的特征，時(shí)間是劃分周期的單位，可以根據(jù)時(shí)間劃分的周期完成電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作;（2）隨機(jī)性，電能具有瞬時(shí)的特征，電力負(fù)荷也會(huì)表現(xiàn)出隨機(jī)性的特點(diǎn)，電力負(fù)荷容易受到消費(fèi)和生產(chǎn)兩項(xiàng)因素的影響，因而在負(fù)荷預(yù)測(cè)中就表現(xiàn)出隨機(jī)性的特點(diǎn);（3）條件性，電力系統(tǒng)中每一項(xiàng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法都需要具備特定的條件，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法滿足條件之后才能降低結(jié)果失真的可能性;（4）多方案性，負(fù)荷預(yù)測(cè)是一項(xiàng)難度比較高的工作，在實(shí)際負(fù)荷預(yù)測(cè)中應(yīng)該采用多方案相互組合的方法，這樣能夠發(fā)揮多方案的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)單一方案的缺陷，保障負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

結(jié)束語(yǔ)

負(fù)荷預(yù)測(cè)與電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在直接的關(guān)系，電力系統(tǒng)中預(yù)測(cè)出負(fù)荷的特點(diǎn)，輔助完成供電決策，這樣才能提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。電力系統(tǒng)中積極落實(shí)了負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法，在此基礎(chǔ)上規(guī)劃好電力系統(tǒng)的供電方案，確保電力系統(tǒng)能夠滿足日常用電，優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。

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