專題2-電力負(fù)荷預(yù)測的理論與方法

1、華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電氣工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)選修課2012年02月22日電力負(fù)荷預(yù)測的電力負(fù)荷預(yù)測的基本概念基本概念負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的分類分類在規(guī)劃設(shè)計中負(fù)荷預(yù)測的在規(guī)劃設(shè)計中負(fù)荷預(yù)測的內(nèi)容內(nèi)容負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的基本程序基本程序電力負(fù)荷預(yù)測的電力負(fù)荷預(yù)測的數(shù)據(jù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)處理技術(shù)影響影響電力負(fù)荷預(yù)測的電力負(fù)荷預(yù)測的因素因素需電量需電量最大負(fù)荷值傳統(tǒng)的預(yù)測方法最大負(fù)荷值傳統(tǒng)的預(yù)測方法確定性確定性負(fù)荷預(yù)測方法負(fù)荷預(yù)測方法不確定性不確定性電力負(fù)荷預(yù)測方法電力負(fù)荷預(yù)測方法負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的綜合評價綜合評價2022年7月4日6時55分2電力負(fù)荷的電力負(fù)荷的電力負(fù)荷的電力負(fù)荷的負(fù)荷曲線和參

2、數(shù)負(fù)荷曲線和參數(shù) 負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的負(fù)荷預(yù)測的2022年7月4日6時55分32022年7月4日6時55分4 在電力規(guī)劃中，廣泛使用的負(fù)荷概念是指國民在電力規(guī)劃中，廣泛使用的負(fù)荷概念是指國民經(jīng)濟整體或部門對經(jīng)濟整體或部門對電力電量的消耗量的歷史情況及未電力電量的消耗量的歷史情況及未來的變化發(fā)展趨勢來的變化發(fā)展趨勢。電力負(fù)荷的定義 在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率稱為電力負(fù)荷或電力。稱為電力負(fù)荷或電力。 由于電功率分為視在功率、有功功率和無功功率，由于電功率分為視在功率、有功功率和無功功率， 一般用電流表示的負(fù)荷，實際上是對應(yīng)

3、視在功率而言。一般用電流表示的負(fù)荷，實際上是對應(yīng)視在功率而言。 電力負(fù)荷有兩方面的含義：電力負(fù)荷有兩方面的含義： 電力工業(yè)的服務(wù)對象，包括使用電力的部門、機關(guān)、企事業(yè)單位、電力工業(yè)的服務(wù)對象，包括使用電力的部門、機關(guān)、企事業(yè)單位、工廠、農(nóng)村、車間、學(xué)校以及各種各樣的用電設(shè)備；工廠、農(nóng)村、車間、學(xué)校以及各種各樣的用電設(shè)備； 上述各用電單位、部門或設(shè)備使用電力和電量的具體數(shù)量。上述各用電單位、部門或設(shè)備使用電力和電量的具體數(shù)量?！矩?fù)荷指標(biāo)負(fù)荷指標(biāo)】 目前供電部門所分配的負(fù)荷指標(biāo)，主要是指小時平均的目前供電部門所分配的負(fù)荷指標(biāo)，主要是指小時平均的有功負(fù)荷指標(biāo)，有功負(fù)荷指標(biāo)， 而不是視在功率和無功功率

4、。而不是視在功率和無功功率。【最高負(fù)荷最高負(fù)荷】 電力負(fù)荷在某個時間間隔內(nèi)必然出現(xiàn)一個最大值，稱為電力負(fù)荷在某個時間間隔內(nèi)必然出現(xiàn)一個最大值，稱為最高負(fù)荷。最高負(fù)荷?！酒骄?fù)荷平均負(fù)荷】 在某一段時間范圍內(nèi)電力負(fù)荷的平均值，在某一段時間范圍內(nèi)電力負(fù)荷的平均值， 稱為平均負(fù)荷。稱為平均負(fù)荷?！矩?fù)荷率負(fù)荷率】 平均有功負(fù)荷與最高負(fù)荷的比率，稱為負(fù)荷率。調(diào)整負(fù)平均有功負(fù)荷與最高負(fù)荷的比率，稱為負(fù)荷率。調(diào)整負(fù)荷，提高負(fù)荷率，不僅使用電單位的用電達(dá)到經(jīng)濟合理，荷，提高負(fù)荷率，不僅使用電單位的用電達(dá)到經(jīng)濟合理， 而而且也為整個電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行創(chuàng)造了條件。且也為整個電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行創(chuàng)造了條件。 2022

5、年7月4日6時55分52022年7月4日6時55分616電力負(fù)荷的分類電力負(fù)荷的分類按物理性能按物理性能分類分類有有功功負(fù)負(fù)荷荷無無功功負(fù)負(fù)荷荷按電能的生產(chǎn)、按電能的生產(chǎn)、供給和銷售過供給和銷售過程分類程分類發(fā)發(fā)電電負(fù)負(fù)荷荷供供電電負(fù)負(fù)荷荷用用電電負(fù)負(fù)荷荷按負(fù)荷在電力按負(fù)荷在電力系統(tǒng)中的分布系統(tǒng)中的分布分類分類變變電電所所負(fù)負(fù)荷荷分分區(qū)區(qū)負(fù)負(fù)荷荷全全系系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)負(fù)荷荷按負(fù)荷的按負(fù)荷的重要性分重要性分類類一一級級負(fù)負(fù)荷荷二二級級負(fù)負(fù)荷荷三三級級負(fù)負(fù)荷荷按所屬行按所屬行業(yè)分類業(yè)分類國國民民經(jīng)經(jīng)濟濟行行業(yè)業(yè)用用電電城城鄉(xiāng)鄉(xiāng)居居民民生生活活用用電電電力負(fù)荷的分類2022年7月4日6時55分7用電負(fù)荷用電

6、負(fù)荷= =系統(tǒng)內(nèi)各用戶在某一時刻所耗用電力的總和系統(tǒng)內(nèi)各用戶在某一時刻所耗用電力的總和供電負(fù)荷供電負(fù)荷= =用電負(fù)荷用電負(fù)荷+ +網(wǎng)損網(wǎng)損( (線路和變壓器損耗線路和變壓器損耗) )發(fā)電負(fù)荷發(fā)電負(fù)荷= =供電負(fù)荷供電負(fù)荷+ +發(fā)電廠廠用負(fù)荷發(fā)電廠廠用負(fù)荷 = =用電負(fù)荷用電負(fù)荷+ +網(wǎng)損網(wǎng)損( (線路和變壓器損耗線路和變壓器損耗)+)+廠用電廠用電國民經(jīng)濟行業(yè)用電：國民經(jīng)濟行業(yè)用電：第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和居民生第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電活用電第一產(chǎn)業(yè)：第一產(chǎn)業(yè)：農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)農(nóng)、林、牧、漁、水利業(yè)第二產(chǎn)業(yè)：第二產(chǎn)業(yè)：工業(yè)和建筑業(yè)工業(yè)和建筑業(yè)第三產(chǎn)業(yè)：第三產(chǎn)業(yè)：國

7、民經(jīng)濟行業(yè)用電中的其他剩余部分國民經(jīng)濟行業(yè)用電中的其他剩余部分一級負(fù)荷：一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡，或在政治經(jīng)濟上有重大中斷供電將造成人身傷亡，或在政治經(jīng)濟上有重大損失的負(fù)荷；損失的負(fù)荷；二級負(fù)荷：二級負(fù)荷：中斷供電將影響重要用電單位的正常工作，或?qū)⒃谥袛喙╇妼⒂绊懼匾秒妴挝坏恼９ぷ?，或?qū)⒃谡谓?jīng)濟上有較大損失的負(fù)荷；政治經(jīng)濟上有較大損失的負(fù)荷；三級負(fù)荷：三級負(fù)荷：不屬于以上一級和二級的負(fù)荷。不屬于以上一級和二級的負(fù)荷。日最大日最大( (小小) )負(fù)荷負(fù)荷= =每日每日2424個整點負(fù)荷中的最大個整點負(fù)荷中的最大( (小小) )值值; ;日平均負(fù)荷日平均負(fù)荷= =日發(fā)日發(fā)( (用用)

8、 )電量電量/24/24小時小時; ;年平均負(fù)荷年平均負(fù)荷= =全年全年87608760小時負(fù)荷的平均值小時負(fù)荷的平均值( (或全年各日平均負(fù)或全年各日平均負(fù)荷的平均值荷的平均值););日負(fù)荷率日負(fù)荷率= =日平均負(fù)荷日平均負(fù)荷/ /日最大負(fù)荷日最大負(fù)荷; ;年負(fù)荷率年負(fù)荷率= =全年平均日電量全年平均日電量/ /年最大負(fù)荷年最大負(fù)荷; ;年平均日負(fù)荷率年平均日負(fù)荷率= =全年各日負(fù)荷率的平均值全年各日負(fù)荷率的平均值( (或全年每月最大或全年每月最大負(fù)荷日平均負(fù)荷之和負(fù)荷日平均負(fù)荷之和/ /全年每月最大負(fù)荷日最大負(fù)荷之和全年每月最大負(fù)荷日最大負(fù)荷之和););日最小負(fù)荷率日最小負(fù)荷率= =日最小

9、負(fù)荷日最小負(fù)荷/ /日最大負(fù)荷日最大負(fù)荷; ;最大負(fù)荷利用小時數(shù)最大負(fù)荷利用小時數(shù)= =年發(fā)年發(fā)( (用用) )電量電量/ /年最大負(fù)荷年最大負(fù)荷; ;日峰谷差日峰谷差= =日最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之差日最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之差; ;年最大峰谷差年最大峰谷差= =全年各日峰谷差的最大值全年各日峰谷差的最大值; ;2022年7月4日6時55分82022年7月4日6時55分9主要特性指標(biāo) :測計時段內(nèi)負(fù)荷曲線中平均功率與最大功率的比值， 即 ：測計時段內(nèi)負(fù)荷曲線中最小功率與最大功率之比，即：等于該年最大負(fù)荷利用小時數(shù)除以全年小時數(shù)。maxpPPminmaxPP 2022年7月4日6時55分10常用負(fù)荷曲

10、線日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線: :一天內(nèi)每小時一天內(nèi)每小時( (整點時刻整點時刻) )負(fù)荷的變化情況。負(fù)荷的變化情況。0.60.70.80.91.00123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 232001年夏季2001年冬季周負(fù)荷曲線周負(fù)荷曲線: :一周內(nèi)每天最大負(fù)荷的變化情況。一周內(nèi)每天最大負(fù)荷的變化情況。2022年7月4日6時55分112022年7月4日6時55分6112將全年將全年(8760)(8760)每小時負(fù)荷按大小排隊每小時負(fù)荷按大小排隊, ,并作出的曲線。并作出的曲線。n.maxP8760t(h)01tP(MW)2022年7月4日

11、6時55分130.850.900.951.001.051月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月2022年7月4日6時55分14負(fù)荷預(yù)測的定義【定義定義】負(fù)荷預(yù)測是根據(jù)系統(tǒng)的運行特性、增容決策、自然條負(fù)荷預(yù)測是根據(jù)系統(tǒng)的運行特性、增容決策、自然條件與社會影響等諸多因素，在滿足一定精度要求的條件下，件與社會影響等諸多因素，在滿足一定精度要求的條件下，確確定未來某特定時刻的負(fù)荷數(shù)據(jù)定未來某特定時刻的負(fù)荷數(shù)據(jù)，其中負(fù)荷是指電力需求量（，其中負(fù)荷是指電力需求量（。【對象對象】負(fù)荷預(yù)測是從預(yù)測對象來看，電力負(fù)荷預(yù)測包括對未負(fù)荷預(yù)測是從預(yù)測對象來看，電力負(fù)荷預(yù)測包括對未來電力需求量（功率

12、）的預(yù)測、對未來用電量（能量）的預(yù)測、來電力需求量（功率）的預(yù)測、對未來用電量（能量）的預(yù)測、對負(fù)荷曲線的預(yù)測。對負(fù)荷曲線的預(yù)測?！镜匚坏匚弧侩娏ω?fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，也是電力負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，也是電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，它是電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度中的一項重電力系統(tǒng)經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，它是電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度中的一項重要內(nèi)容，是能量管理系統(tǒng)要內(nèi)容，是能量管理系統(tǒng)(EMS)的一個重要模塊。的一個重要模塊。【問題問題】隨著我國電力供需矛盾的突出，社會發(fā)展速度的不斷隨著我國電力供需矛盾的突出，社會發(fā)展速度的不斷加快和信息量的膨脹，電力負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度變得愈加困難。加快和信息量的

13、膨脹，電力負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度變得愈加困難。2022年7月4日6時55分15【用途用途】基于準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測可以：基于準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測可以：經(jīng)濟合理的安排電力系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)電機組的啟停經(jīng)濟合理的安排電力系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)電機組的啟停保持電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性保持電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性減少不必要的旋轉(zhuǎn)儲備容量減少不必要的旋轉(zhuǎn)儲備容量合理安排機組檢修計劃合理安排機組檢修計劃保持社會的正常生產(chǎn)和生活保持社會的正常生產(chǎn)和生活有效降低發(fā)電成本有效降低發(fā)電成本提高經(jīng)濟效益和社會效益提高經(jīng)濟效益和社會效益負(fù)荷預(yù)測的意義【意義意義】 預(yù)測未來電力負(fù)荷的時間分布和空間分預(yù)測未來電力負(fù)荷的時間分布和空間分布，為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行提供可靠

14、的決策依據(jù)。布，為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行提供可靠的決策依據(jù)。2022年7月4日6時55分16 電力負(fù)荷的未來發(fā)展受到復(fù)雜因素（如政治、經(jīng)電力負(fù)荷的未來發(fā)展受到復(fù)雜因素（如政治、經(jīng)濟、氣象、預(yù)測技術(shù)）的影響，而且各種影響因素也濟、氣象、預(yù)測技術(shù)）的影響，而且各種影響因素也是發(fā)展變化的。是發(fā)展變化的。 各種負(fù)荷預(yù)測都是在一定條件下做出的。各種負(fù)荷預(yù)測都是在一定條件下做出的。 負(fù)荷預(yù)測都有一定的時間范圍。負(fù)荷預(yù)測都有一定的時間范圍。 在一定精度范圍內(nèi)，采用不同的負(fù)荷預(yù)測方法，在一定精度范圍內(nèi)，采用不同的負(fù)荷預(yù)測方法，其結(jié)果不完全相同。其結(jié)果不完全相同。負(fù)荷預(yù)測的特點2022年7月4日6時55分6117按

15、電網(wǎng)按電網(wǎng)規(guī)劃規(guī)劃的時間范圍劃分的時間范圍劃分（10103030年）：年）：用于戰(zhàn)略規(guī)劃，包用于戰(zhàn)略規(guī)劃，包括對發(fā)電能源資源括對發(fā)電能源資源的長遠(yuǎn)需求的估計，的長遠(yuǎn)需求的估計，確定電力工業(yè)的戰(zhàn)確定電力工業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)略目標(biāo)（5 51010年）：與年）：與電力工程項目的建電力工程項目的建設(shè)周期相適應(yīng)，對設(shè)周期相適應(yīng)，對電網(wǎng)的規(guī)劃、增容電網(wǎng)的規(guī)劃、增容和改建工作至關(guān)重和改建工作至關(guān)重要要負(fù)荷預(yù)測的分類2022年7月4日6時55分6118按電網(wǎng)按電網(wǎng)調(diào)度調(diào)度部門的時間范圍劃分部門的時間范圍劃分超短期負(fù)荷預(yù)測超短期負(fù)荷預(yù)測（未來未來1h1h以內(nèi)以內(nèi) ），用于水火電用于水火電分配、水火協(xié)調(diào)、分配、水火協(xié)調(diào)

16、、經(jīng)濟調(diào)度和功率交經(jīng)濟調(diào)度和功率交換。使用對象是編換。使用對象是編制調(diào)度計劃的工程制調(diào)度計劃的工程師師用于水庫用于水庫調(diào)度、機組檢修、調(diào)度、機組檢修、交換計劃和燃料計交換計劃和燃料計劃。使用對象是編劃。使用對象是編制中長期運行計劃制中長期運行計劃的工程師的工程師，2022年7月4日6時55分6119超短期負(fù)荷預(yù)測超短期負(fù)荷預(yù)測指未來指未來1h以內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測，其中：以內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測，其中：用于電能質(zhì)量控制需要用于電能質(zhì)量控制需要510s的負(fù)荷預(yù)測值的負(fù)荷預(yù)測值在安全監(jiān)視狀態(tài)下，需要在安全監(jiān)視狀態(tài)下，需要15min的預(yù)測值的預(yù)測值預(yù)防性控制和緊急狀態(tài)處理預(yù)防性控制和緊急狀態(tài)處理需要需要10min至至

17、1h的預(yù)測值。的預(yù)測值。2022年7月4日6時55分6120城市民用負(fù)荷預(yù)測城市民用負(fù)荷預(yù)測商業(yè)負(fù)荷預(yù)測商業(yè)負(fù)荷預(yù)測工業(yè)負(fù)荷預(yù)測工業(yè)負(fù)荷預(yù)測農(nóng)村負(fù)荷預(yù)測農(nóng)村負(fù)荷預(yù)測其他負(fù)荷預(yù)測其他負(fù)荷預(yù)測（2 2）按按行業(yè)行業(yè)分類分類最高負(fù)荷、最低負(fù)荷最高負(fù)荷、最低負(fù)荷平均負(fù)荷平均負(fù)荷全網(wǎng)負(fù)荷全網(wǎng)負(fù)荷負(fù)荷峰谷差負(fù)荷峰谷差母線負(fù)荷母線負(fù)荷（3 3）按按特性特性分類分類 負(fù)荷預(yù)測包括電量需求電量需求預(yù)測和最大負(fù)荷最大負(fù)荷預(yù)測。 在規(guī)劃設(shè)計中，應(yīng)完成以下5個方面的內(nèi)容：(1)(1)電量需求預(yù)測：電量需求預(yù)測：應(yīng)包括以下內(nèi)容：各年(或水平年)需電量；各年(或水平年)一、二、三產(chǎn)業(yè)和居民生活需電量；各年(或水平年)分部

18、分、分行業(yè)需電量；各年(或水平年)按經(jīng)濟區(qū)域、行政區(qū)域或供電區(qū)需電量。(2)(2)電力負(fù)荷預(yù)測：電力負(fù)荷預(yù)測：應(yīng)包括以下內(nèi)容：各年(或水平年)最大負(fù)荷；各年(或水平年)代表月份的日負(fù)荷曲線、周負(fù)荷曲線；各年(或水平年)年持續(xù)負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線；各年(或水平年)的負(fù)荷特性和參數(shù)，如平均負(fù)荷率、最小負(fù)荷率、最大峰谷差、最大負(fù)荷利用小時數(shù)等。2022年7月4日6時55分6121(3)用電增長的因素和規(guī)律分析：用電增長的因素和規(guī)律分析： 為了很好地掌握系統(tǒng)中用電增長的因素和規(guī)律，需要在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，對以下內(nèi)容進(jìn)行分析：能源變化的情況與電力負(fù)荷的關(guān)系；國民生產(chǎn)總值增長率與電力負(fù)荷增長率的關(guān)系；

19、工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展速度與電力負(fù)荷增長速度的關(guān)系；設(shè)備投資、人口增長與電力負(fù)荷增長的關(guān)系；電力負(fù)荷的時間序列發(fā)展過程。 此外，尚需研究經(jīng)濟政策、經(jīng)濟發(fā)展水平、人均收入變化、產(chǎn)業(yè)政策變化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、科技進(jìn)步、節(jié)能措施、需求側(cè)管理、電價、各類相關(guān)能源與電力的可轉(zhuǎn)換性及其價格、氣候等因素與電力需求水平和特性之間的影響，需分析研究電網(wǎng)的擴展和加強、城市電網(wǎng)改造、供電條件改善、農(nóng)村電氣化等對電力需求的影響。2022年7月4日6時55分6122(4)(4)電力電量、負(fù)荷特性、缺電情況分析：電力電量、負(fù)荷特性、缺電情況分析： 除了對上述因素分析以外，SDGJ 601988電力系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定應(yīng)對以下內(nèi)容進(jìn)行

20、分析：分析地區(qū)電力電量消費水平及其構(gòu)成；分析地區(qū)電力電量消費水平及其構(gòu)成；地區(qū)總的電力電量消費與工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的比例關(guān)系；地區(qū)總的電力電量消費與工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的比例關(guān)系；過去過去5-105-10年電力電量增長速度；年電力電量增長速度；對負(fù)荷特性、缺電情況做必要的分析和描述。對負(fù)荷特性、缺電情況做必要的分析和描述。2022年7月4日6時55分61232022年7月4日6時55分6124(5)(5)設(shè)計負(fù)荷水平的確定：設(shè)計負(fù)荷水平的確定： 對電力系統(tǒng)規(guī)劃審議確定的負(fù)荷水平，特別是設(shè)計水平年的負(fù)荷水平進(jìn)行以下分析和核算并報有關(guān)單位認(rèn)可，即作為本設(shè)計的負(fù)荷水平。與本地區(qū)過去的電力電量增長率進(jìn)行對比；與本地區(qū)過

21、去的電力電量增長率進(jìn)行對比；與國家計委和主管部門對全國或?qū)Ρ镜貐^(qū)的裝機和發(fā)電量預(yù)測和與國家計委和主管部門對全國或?qū)Ρ镜貐^(qū)的裝機和發(fā)電量預(yù)測和控制數(shù)進(jìn)行分析對比；控制數(shù)進(jìn)行分析對比；說明與地區(qū)電力部門的預(yù)測負(fù)荷和電量是否一致；說明與地區(qū)電力部門的預(yù)測負(fù)荷和電量是否一致；對負(fù)荷的主要組成、分布情況和發(fā)展趨勢作必要的描述；對負(fù)荷的主要組成、分布情況和發(fā)展趨勢作必要的描述；必要時還應(yīng)根據(jù)關(guān)鍵性用戶建設(shè)計劃及其主要產(chǎn)品產(chǎn)量對預(yù)測負(fù)必要時還應(yīng)根據(jù)關(guān)鍵性用戶建設(shè)計劃及其主要產(chǎn)品產(chǎn)量對預(yù)測負(fù)荷進(jìn)行分析評價。荷進(jìn)行分析評價。2022年7月4日6時55分6125確定負(fù)荷確定負(fù)荷預(yù)測的目預(yù)測的目的的( (緊密聯(lián)緊密

22、聯(lián)系實際需系實際需要要) )收集負(fù)荷收集負(fù)荷預(yù)測需要預(yù)測需要的資料的資料資料整理資料整理對收集資對收集資料的初步料的初步分析分析建立預(yù)測建立預(yù)測模型模型綜合分析，綜合分析，確定預(yù)測確定預(yù)測結(jié)果結(jié)果編寫預(yù)測編寫預(yù)測說明說明負(fù)荷預(yù)測的基本程序 負(fù)荷預(yù)測工作的關(guān)鍵在于收集大量的歷史數(shù)據(jù)，建立科負(fù)荷預(yù)測工作的關(guān)鍵在于收集大量的歷史數(shù)據(jù)，建立科學(xué)有效的預(yù)測模型，采用有效的算法，以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，學(xué)有效的預(yù)測模型，采用有效的算法，以歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行大量試驗性研究，總結(jié)經(jīng)驗，不斷修正模型和算法，以進(jìn)行大量試驗性研究，總結(jié)經(jīng)驗，不斷修正模型和算法，以真正反映負(fù)荷變化規(guī)律。真正反映負(fù)荷變化規(guī)律。2022年7

23、月4日6時55分6126負(fù)荷預(yù)測需收集的資料負(fù)荷預(yù)測需收集的資料，一般包括：城市總體規(guī)劃中有關(guān)人口、用地、能源等以及各功能分區(qū)的布局改造和發(fā)展規(guī)劃布局改造和發(fā)展規(guī)劃。統(tǒng)計部門及氣象部門等提供的有關(guān)歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測信息歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測信息。電力系統(tǒng)規(guī)劃中等有關(guān)資料。全市及各分區(qū)。各級電壓變電所的負(fù)荷記錄和典型負(fù)荷曲線、功率因數(shù)負(fù)荷記錄和典型負(fù)荷曲線、功率因數(shù)。當(dāng)電源及供電網(wǎng)能力不足時，應(yīng)根據(jù)有關(guān)資料估算出潛在負(fù)荷的情況。2022年7月4日6時55分6127資料整理資料整理 ：一般來說，由于預(yù)測的質(zhì)量不會超過所用資料的質(zhì)量，所以要對所收集的與負(fù)荷有關(guān)的統(tǒng)計資料進(jìn)行審核和必要的加工整理，來保證資料的質(zhì)量

24、，從而為保證預(yù)測質(zhì)量打下基礎(chǔ)，即要注意資料的完整無缺，數(shù)字準(zhǔn)確無誤資料的完整無缺，數(shù)字準(zhǔn)確無誤，反映的都是正常狀態(tài)下的水平，資料中沒有異常的沒有異常的分分離項離項，還要注意，并對不可靠的資料加以核實調(diào)整。 2022年7月4日6時55分6128包括畫出動態(tài)折線圖或散點圖，觀察變動的軌跡；計算一些統(tǒng)計量；查明異動的原因并加以處理。是統(tǒng)計資料軌跡的概括，預(yù)測模型是多種多樣的，因此，對于具體資料要選擇恰當(dāng)?shù)念A(yù)測模型，這是負(fù)荷預(yù)測過程中至關(guān)重要的一步。當(dāng)由于模型選擇不當(dāng)而造成預(yù)測誤差過大時，就需要改換模型，必要時，還可同時采用幾種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運算，以便對比、選擇。在選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測技術(shù)后，建立負(fù)荷預(yù)測數(shù)學(xué)

25、模型，進(jìn)行預(yù)測工作。2022年7月4日6時55分6129：由于從已掌握的發(fā)展變化規(guī)律，并不能代表將來的變化規(guī)律，所以要對影響預(yù)測對象的新因素進(jìn)行分析，對預(yù)測模型進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男拚蟠_定預(yù)測值。選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測技術(shù)運算得到預(yù)測值，參照當(dāng)前的各種可能性，對新的趨勢和發(fā)展綜合分析，。：對取得這些結(jié)果的預(yù)測條件、假設(shè)、限制因素等情況進(jìn)行詳細(xì)的說明。2022年7月4日6時55分6130電力負(fù)荷預(yù)測的數(shù)據(jù)處理技術(shù)數(shù)據(jù)處理的必要性數(shù)據(jù)處理的必要性數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容負(fù)荷數(shù)據(jù)的預(yù)處理負(fù)荷數(shù)據(jù)的預(yù)處理2022年7月4日6時55分6131【必要性必要性】歷史數(shù)據(jù)的正確性直接影響到預(yù)測精度的高歷史數(shù)據(jù)的正

26、確性直接影響到預(yù)測精度的高低。因此需要低。因此需要對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析，去偽存真。，去偽存真?！疽饬x意義】數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的前置處理前置處理可使原始數(shù)據(jù)得到可使原始數(shù)據(jù)得到優(yōu)化優(yōu)化，降低降低算法的時間和空間復(fù)雜性算法的時間和空間復(fù)雜性，利于算法的最終實現(xiàn)。，利于算法的最終實現(xiàn)?！净疽蠡疽蟆?排除人為因素帶來的錯誤及由于統(tǒng)計口徑不同帶來的排除人為因素帶來的錯誤及由于統(tǒng)計口徑不同帶來的誤差。誤差。 盡量減少盡量減少“異常數(shù)據(jù)（歷史上的突發(fā)事件或由于某些異常數(shù)據(jù)（歷史上的突發(fā)事件或由于某些特殊原因會對統(tǒng)計數(shù)據(jù)帶來重大的影響）特殊原因會對統(tǒng)計數(shù)據(jù)帶來重大的影響）”。數(shù)據(jù)處

27、理的必要性2022年7月4日6時55分6132：可使用人工填寫空值、使用最可能的：可使用人工填寫空值、使用最可能的值填充、使用一個全局常量填充等方法。值填充、使用一個全局常量填充等方法。：由于數(shù)據(jù)錄入或測量儀表等原因：由于數(shù)據(jù)錄入或測量儀表等原因可能使數(shù)據(jù)存在較大的偏差，為了保證預(yù)測模型的有效可能使數(shù)據(jù)存在較大的偏差，為了保證預(yù)測模型的有效性，必須對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，常用的方法有分箱、性，必須對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，常用的方法有分箱、聚類、回歸、計算機和人工檢查結(jié)合四類方法。聚類、回歸、計算機和人工檢查結(jié)合四類方法。：對歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)資料中的異常：對歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)資料中的異常值的平穩(wěn)化以及缺失

28、數(shù)據(jù)的補遺。主要采用水平處理、值的平穩(wěn)化以及缺失數(shù)據(jù)的補遺。主要采用水平處理、垂直處理方法。垂直處理方法。 數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容 在經(jīng)過初步整理之后，還要對所用資料進(jìn)行數(shù)據(jù)分析預(yù)處理，即對歷史資料中的異常值的平穩(wěn)化以及缺失數(shù)據(jù)的補遺，針對異常數(shù)據(jù)，主要采用水平處理、垂直處理方法。 數(shù)據(jù)的處理：在進(jìn)行分析數(shù)據(jù)時，將前后兩個時間的負(fù)荷數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，設(shè)定待處理數(shù)據(jù)的最大變動范圍，當(dāng)待處理數(shù)據(jù)超過這個范圍，就視為不良數(shù)據(jù)，采用平均值的方法平穩(wěn)其變化；數(shù)據(jù)的處理：在負(fù)荷數(shù)據(jù)預(yù)處理時考慮其24h的小周期，即認(rèn)為不同日期的同一時刻的負(fù)荷應(yīng)該具有相似性，同時刻的負(fù)荷值應(yīng)維持在一定的范圍內(nèi)，對于超出范圍的不良數(shù)據(jù)

29、，修正為待處理數(shù)據(jù)的最近幾天該時刻的負(fù)荷平均值。 2022年7月4日6時55分61332022年7月4日6時55分6134 國家電網(wǎng)公司于2000年進(jìn)行了調(diào)研分析，論述了當(dāng)前和今后一段時間對我國電力負(fù)荷發(fā)展產(chǎn)生影響的主要因素。從根本上可歸納為：四類。具體如下：經(jīng)濟發(fā)展水平、結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響；國民收入水平、消費觀念的改變；氣候的影響；電價（分時電價，可中斷電價）的影響；管理措施（削峰填谷）的影響；政策因素（如環(huán)保要求）的影響。影響電力負(fù)荷預(yù)測的因素需電量傳統(tǒng)的（經(jīng)典）預(yù)測方法主要有以下幾種：用電單耗法電力彈性系數(shù)法負(fù)荷密度法綜合用電水平法人均電量指標(biāo)換算法分部門法回歸分析法時間序列法2022年7月

30、4日6時55分61352022年7月4日6時55分6136用電單耗法 根據(jù)產(chǎn)品（或產(chǎn)值）用電單耗和產(chǎn)品產(chǎn)量（或根據(jù)產(chǎn)品（或產(chǎn)值）用電單耗和產(chǎn)品產(chǎn)量（或產(chǎn)值）來推算電量，是預(yù)測有單耗指標(biāo)的工業(yè)和部分農(nóng)產(chǎn)值）來推算電量，是預(yù)測有單耗指標(biāo)的工業(yè)和部分農(nóng)業(yè)用電量的一種直接有效的方法。業(yè)用電量的一種直接有效的方法。 所需要的用電量所需要的用電量A=預(yù)測期的產(chǎn)品產(chǎn)量預(yù)測期的產(chǎn)品產(chǎn)量G(或產(chǎn)值或產(chǎn)值)用電單用電單耗量耗量Q，即，即A=QG。 適用于已有生產(chǎn)或建設(shè)計劃的中近適用于已有生產(chǎn)或建設(shè)計劃的中近期負(fù)荷預(yù)測。期負(fù)荷預(yù)測。2022年7月4日6時55分6137電力彈性系數(shù)法 電力彈性系數(shù)電力彈性系數(shù)kdt:

31、在某一時期內(nèi)用電量的平均年增在某一時期內(nèi)用電量的平均年增長率長率kzch與同時期國內(nèi)生產(chǎn)總值與同時期國內(nèi)生產(chǎn)總值 (GDP)平均年增長率平均年增長率kgzch的比值。的比值。電力彈性系數(shù)的定義：電力彈性系數(shù)的定義：優(yōu)點優(yōu)點：計算簡單。缺點缺點：預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確度不高，可用作遠(yuǎn)期規(guī)劃粗線條的負(fù)荷預(yù)測。zchdtgzchkkk2022年7月4日6時55分6138 假設(shè)國內(nèi)生產(chǎn)總值和需電量均按比例正常增長，則需假設(shè)國內(nèi)生產(chǎn)總值和需電量均按比例正常增長，則需電量為電量為：其中， 規(guī)劃期年末需電量； 規(guī)劃期始基準(zhǔn)年的需電量； 國內(nèi)生產(chǎn)總值的年平均增長率； 計算期的年數(shù)?！纠?】某地區(qū)電力彈性系數(shù)根據(jù)地區(qū)以

32、往數(shù)據(jù)，并結(jié)合某地區(qū)電力彈性系數(shù)根據(jù)地區(qū)以往數(shù)據(jù)，并結(jié)合地區(qū)發(fā)展規(guī)劃取為地區(qū)發(fā)展規(guī)劃取為1.05。GDP產(chǎn)值年平均增長率為產(chǎn)值年平均增長率為15%，2003年的用電量為年的用電量為20億度，預(yù)測億度，預(yù)測2009年的用電量。年的用電量。0(1)nmgzch dtAAkkmA0A gzchk n解：解：A2009=A2003（1+kgzchkzch）n =20（1+0.151.05）6 =48（億（億kWh）2022年7月4日6時55分6139負(fù)荷密度法 負(fù)荷密度負(fù)荷密度d是指每平方公里土地面積上的平均負(fù)荷是指每平方公里土地面積上的平均負(fù)荷數(shù)值。參照城市發(fā)展規(guī)劃、人口規(guī)劃、居民收入水平增數(shù)值。參

33、照城市發(fā)展規(guī)劃、人口規(guī)劃、居民收入水平增長情況，來測算城鄉(xiāng)負(fù)荷水平。長情況，來測算城鄉(xiāng)負(fù)荷水平。 計算公式：計算公式：P=Sd式中：P某地區(qū)年綜合負(fù)荷； S該地區(qū)土地面積； d平均每平方公里負(fù)荷密度。2022年7月4日6時55分6140【例例2】下表為下表為1987年我國某些大城市負(fù)荷密度（年我國某些大城市負(fù)荷密度（kW/km2），），但北京市在規(guī)劃城市負(fù)荷水平時，對四環(huán)以內(nèi)負(fù)荷密度按但北京市在規(guī)劃城市負(fù)荷水平時，對四環(huán)以內(nèi)負(fù)荷密度按4050MW/km2、四環(huán)以外至規(guī)劃市區(qū)邊緣負(fù)荷密度按、四環(huán)以外至規(guī)劃市區(qū)邊緣負(fù)荷密度按10 MW/km2、市區(qū)外則按、市區(qū)外則按0.190.32 MW/km2進(jìn)

34、行規(guī)劃和進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計。設(shè)計。城市城市全市全市市區(qū)市區(qū)市中心市中心北京126.71733.02832.0沈陽98.3218.452829.8上海6957.0廣州73.0526.505217.0重慶37.21195.03553.0天津137.6222.24620.9珠海50.672.0673.1武漢120.254329.02022年7月4日6時55分6141綜合用電水平法 綜合用電水平法：按照預(yù)測的人口數(shù)及每人平均耗電量來預(yù)測居民總用電量。綜合用電水平法和負(fù)荷密度法都是用來的方法。2022年7月4日6時55分6142人均電量指標(biāo)換算法 選取一個與本地區(qū)人文地理條件、經(jīng)濟發(fā)選取一個與本地區(qū)人文地理

35、條件、經(jīng)濟發(fā)展等各方面展等各方面相似相似的國內(nèi)外地區(qū)作為的國內(nèi)外地區(qū)作為比較比較對象，通對象，通過分析比較兩地過去和現(xiàn)在的人均電量指標(biāo)得到過分析比較兩地過去和現(xiàn)在的人均電量指標(biāo)得到本地區(qū)的人均電量預(yù)測值，再結(jié)合人口分析得到本地區(qū)的人均電量預(yù)測值，再結(jié)合人口分析得到總用電量的預(yù)測值?？傆秒娏康念A(yù)測值。 分別對生活用電和產(chǎn)業(yè)用電進(jìn)行預(yù)測，二者相加得到總需求電量的預(yù)測。2022年7月4日6時55分6143 優(yōu)點優(yōu)點：考慮了各部門對負(fù)荷的影響，精度高。：考慮了各部門對負(fù)荷的影響，精度高。缺點缺點：數(shù)據(jù)量需求大。：數(shù)據(jù)量需求大?；貧w分析法包括一元線性一元線性、多元線性多元線性和非線性回歸法非線性回歸法。

36、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，選擇最接近的曲線函數(shù)，再用最小二乘法(或其他方法)求解出回歸系數(shù)，并建立回歸方程，然后再用相關(guān)系數(shù)檢驗，認(rèn)為合格后，則回歸方程是有意義的，并可算出回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)偏差，做出回歸方程所預(yù)測結(jié)果的可信度。2022年7月4日6時55分6144 利用數(shù)理統(tǒng)計原理，對大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，并確定，建立一個相關(guān)性較好的數(shù)學(xué)模式即回歸方程，并加以外推（又稱外推法），用以預(yù)測今后的用電量。2022年7月4日6時55分6145【要點】 根據(jù)負(fù)荷過去的歷史資料 建立可以進(jìn)行數(shù)學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型 對未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測 包括線性回歸和非線性回歸 根據(jù)散點圖來判斷模型的大致類型從數(shù)學(xué)上看，就是用數(shù)理統(tǒng)計

37、中的回歸分析方法。2022年7月4日6時55分6146用一元線性回歸模型進(jìn)行預(yù)測的一般步驟：用一元線性回歸模型進(jìn)行預(yù)測的一般步驟：1. 對對n組樣本觀察數(shù)據(jù)組樣本觀察數(shù)據(jù) 設(shè)立模型設(shè)立模型式中式中 都是不依賴于都是不依賴于x的未知參數(shù)，的未知參數(shù)， 是隨機誤差。是隨機誤差。( ,),1,2,iix yin2,(0,)yabxN a 2、b、待估計的參數(shù)2ba、 、2022年7月4日6時55分61472、用最小二乘法得估計參數(shù)、用最小二乘法得估計參數(shù) ，從而得，從而得y對對x的線的線性回歸方程性回歸方程 ?！緟?shù)估計方法參數(shù)估計方法】： 已知已知兩變量兩變量x，y的的n對試驗值，即樣本對試驗值，

38、即樣本 。滿足滿足 做做離差平方和離差平方和ba、yab x(,)iixy22,(0,)(,)iiiiiiiya bxNyN a bx ，各 相互獨立則21( , )()niiiQ a byabx2022年7月4日6時55分6148 選取參數(shù)選取參數(shù) 使使 達(dá)到最小。令：達(dá)到最小。令： 解方程組得到的不是解方程組得到的不是 的真值，而是他們的估計值，的真值，而是他們的估計值，所以所以 用用 代替代替 。112()02()0niiiniiiiQyab xaQyab xxb ab、ab、2022年7月4日6時55分6149nXXnYXYXXXYYXXbiniiniiiiiniiniii212112

39、1)()()()(niiniiXnXYnYXbYa111,1,2022年7月4日6時55分61503、對模型做假設(shè)檢驗，確認(rèn)模型的實用價值。、對模型做假設(shè)檢驗，確認(rèn)模型的實用價值。4、對給定的預(yù)測點、對給定的預(yù)測點 ，在一定的置信度，在一定的置信度 下，求出對應(yīng)的觀測值下，求出對應(yīng)的觀測值 的預(yù)測置信區(qū)間，并指明預(yù)的預(yù)測置信區(qū)間，并指明預(yù)測的標(biāo)準(zhǔn)偏差。測的標(biāo)準(zhǔn)偏差。 由概率論的知識可知在此情況下，由概率論的知識可知在此情況下， 的置信區(qū)間為的置信區(qū)間為理論上，預(yù)測置信區(qū)間越小，預(yù)測準(zhǔn)確性越低，若增大理論上，預(yù)測置信區(qū)間越小，預(yù)測準(zhǔn)確性越低，若增大預(yù)測置信區(qū)間，則預(yù)測結(jié)果的實用價值有時又隨之降低

40、。預(yù)測置信區(qū)間，則預(yù)測結(jié)果的實用價值有時又隨之降低。0 xx(1)0y0y2002()1(2)1)xxxxytnnS2022年7月4日6時55分6151 假定未來的增長是過去增長模式的繼續(xù)，根據(jù)過去的統(tǒng)計資料進(jìn)行外推，以預(yù)測未來狀況的方法稱為外推法。一般要用十年或十年以上的歷史數(shù)據(jù)，才能比較準(zhǔn)確。一般按時間序列趨勢進(jìn)行，外推法預(yù)測的數(shù)學(xué)模型有三種：一般按時間序列趨勢進(jìn)行，外推法預(yù)測的數(shù)學(xué)模型有三種：直線型直線型：y=a+bt，適用于逐年增減量大致相同。，適用于逐年增減量大致相同。指數(shù)型指數(shù)型：y=abt，適用于每年的增減率大致相同。，適用于每年的增減率大致相同。拋物線型拋物線型：y=a+bt+

41、t2，適用于每年增減量之間相差數(shù)大致相同。，適用于每年增減量之間相差數(shù)大致相同。以最小二乘法趨勢線配合的方法準(zhǔn)確率較高。以最小二乘法趨勢線配合的方法準(zhǔn)確率較高。 以直線型：以直線型：y=a+bt為例，常數(shù)為例，常數(shù)a，b的確定：的確定：11nniiiiybtaybtn外推法nttnytytttyyttbiniiniiiiiniiniii2121121)()()()(2022年7月4日6時55分6152其中：n所用歷史資料時間的期數(shù)； 預(yù)測量過去在歷史資料上歷史的各期實際數(shù)值， 為其平均量； 歷史年代的序列量， 為其平均值。iyyitt2022年7月4日6時55分6153 【例例3】 若用電量每

42、年變化率大致相同，發(fā)展趨勢接若用電量每年變化率大致相同，發(fā)展趨勢接近于指數(shù)曲線，則數(shù)學(xué)模型為近于指數(shù)曲線，則數(shù)學(xué)模型為 。方程兩邊配對數(shù)：方程兩邊配對數(shù)： ;tyablglglgyatb令：lg ;lg ,lgAa Bb yy用最小二乘法有：iiyBtAn22()iiiiiintYtYBntt yABt 則：2022年7月4日6時55分6154【例例4】某地區(qū)用電逐年增長，其中某地區(qū)用電逐年增長，其中19952005年用年用電量如下表所示，預(yù)測電量如下表所示，預(yù)測2006年本地區(qū)的用電量。年本地區(qū)的用電量。年份年份時間序列時間序列ti i 用電量用電量（百萬（百萬kWh）1995-526025

43、-13001996-428016-11201997-33109-9301998-23204-6401999-13321-332200004200020011455145520022472494420033481914432004450516202020055580252900合計0441511034402itiyit2022年7月4日6時55分6155解：由上表可得有關(guān)參數(shù)：11n 4415401.3611iyyn2110it 0011itn3440iit y 401.36iiiybtyaynn222344031.27()110iiiiiiiiint ytyt ybnttt 2022年7月4日

44、6時55分6156故可得外推法方程：由此可得2006年該地區(qū)預(yù)測用電量：401.3631.27yt2006401.36 31.27 6 588.98()ykW h 百 萬 根據(jù)歷史統(tǒng)計資料，總結(jié)出電力負(fù)荷發(fā)展水平與時間先后順序的關(guān)系，即把時間序列作為一個隨機變量序列，用概率統(tǒng)計的方法，盡可能減少偶然因素的影響，得出電力負(fù)荷隨時間序列所反映出來的發(fā)展方向與趨勢，并進(jìn)行外推以預(yù)測未來負(fù)荷發(fā)展的水平。簡單平均法、加權(quán)平均法和移動平均法等都屬于時間序列法。2022年7月4日6時55分6157時間序列法是一種最為常見的短期負(fù)荷預(yù)測方法，它是針對整個觀測序列呈現(xiàn)出的某種隨機過程的特性，去建立和估計產(chǎn)生實際

45、序列的隨機過程的模型，然后用這些模型去進(jìn)行預(yù)測。它利用了電力負(fù)荷變動的慣性特征和時間上的延續(xù)性，通過對歷史數(shù)據(jù)時間序列的分析處理，確定其基本特征和變化規(guī)律，預(yù)測未來負(fù)荷。 時間序列預(yù)測方法可分為確定型和隨機性兩類，確定型時間序列作為模型殘差用于估計預(yù)測區(qū)間的大小。隨機型時間序列預(yù)測模型可以看作一個線性濾波器。根據(jù)線性濾波器的特性，時間序列可劃為自回歸(AR)、動平均(MA)、自回歸-動平均(ARMA)、累計式自回歸-動平均(ARIMA)、傳遞函數(shù)(TF)幾類模型，其負(fù)荷預(yù)測過程一般分為模型識別、模型參數(shù)估計、模型檢驗、負(fù)荷預(yù)測、精度檢驗預(yù)測值修正5個階段。2022年7月4日6時55分6158

46、當(dāng)已知規(guī)劃期的負(fù)荷需用電量后，一般可用最大負(fù)荷利用小時數(shù)法、同時率法預(yù)測最大負(fù)荷值。(1)(1)最大負(fù)荷利用小時法最大負(fù)荷利用小時法 最大負(fù)荷=預(yù)測需電量/年最大負(fù)荷利用小時數(shù) 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)：參考?xì)v史統(tǒng)計值及經(jīng)負(fù)荷特性分析后確定。(2)同時率法同時率法 綜合用電最大負(fù)荷=供電地區(qū)的最大負(fù)荷之和同時率K 最大發(fā)電負(fù)荷=綜合用電最大負(fù)荷+系統(tǒng)的線損和廠用電 用所求各供電地區(qū)的最大負(fù)荷之和乘以同時率K，得到整個系統(tǒng)的綜合用電最高負(fù)荷，再加上整個系統(tǒng)的線損和廠用電后，就可以求得整個系統(tǒng)的最大發(fā)電負(fù)荷。 這是因為各用戶的最大值不可能在同一時刻出現(xiàn)，一般同時率的大小與電力用戶的多少、各用戶的用電特

47、點等有關(guān)。每個系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實際統(tǒng)計資料確定。2022年7月4日6時55分61592022年7月4日6時55分6160確定性負(fù)荷預(yù)測方法 確定性負(fù)荷預(yù)測方法是把電力負(fù)荷預(yù)測用一個或一組方程來描述，電力負(fù)荷與變量之間有明確的一一對應(yīng)關(guān)系。 確定性負(fù)荷預(yù)測方法又分為：經(jīng)驗預(yù)測法經(jīng)典預(yù)測法相關(guān)分析法指數(shù)平滑法等。2022年7月4日6時55分6161 電力負(fù)荷的經(jīng)驗預(yù)測法主要依靠專家的判斷，不建立數(shù)學(xué)電力負(fù)荷的經(jīng)驗預(yù)測法主要依靠專家的判斷，不建立數(shù)學(xué)模型，用于針對電力負(fù)荷變化給出方向性的結(jié)論。模型，用于針對電力負(fù)荷變化給出方向性的結(jié)論。經(jīng)驗預(yù)測法專家預(yù)測法專家預(yù)測法 專家會議法專家會議法: :通過召集專通

48、過召集專家開會面對面的討論問題，家開會面對面的討論問題，其主要缺點是參與人數(shù)有其主要缺點是參與人數(shù)有限，權(quán)威者的意見可能影限，權(quán)威者的意見可能影響到其他人的意見響到其他人的意見 專家小組法專家小組法: :專家們通過專家們通過書面形式獨立的發(fā)表看法，書面形式獨立的發(fā)表看法，并給專家重新考慮、修改并給專家重新考慮、修改原先意見的機會，最后得原先意見的機會，最后得到預(yù)測結(jié)果到預(yù)測結(jié)果類比法類比法事物進(jìn)行對比分事物進(jìn)行對比分析，通過已知的析，通過已知的事物對未知的事事物對未知的事物做出預(yù)測物做出預(yù)測主觀概率法主觀概率法請若干專家來估請若干專家來估計某特定事件發(fā)計某特定事件發(fā)生的主觀概率，生的主觀概率，

49、綜合得出該事件綜合得出該事件的概率的概率2022年7月4日6時55分6162經(jīng)典預(yù)測法2022年7月4日6時55分6163n一次指數(shù)平滑預(yù)測法一次指數(shù)平滑預(yù)測法【預(yù)測公式預(yù)測公式】選定參數(shù)選定參數(shù) ，初值，初值 ，便可計算指數(shù)平滑序列，便可計算指數(shù)平滑序列用用t期的平滑值期的平滑值 預(yù)測預(yù)測t+1期的電力負(fù)荷期的電力負(fù)荷 。特別的特別的 ，這就是一次指數(shù)平滑預(yù)測法。，這就是一次指數(shù)平滑預(yù)測法。由上式可得由上式可得,0101sx1(1),1,2,tttsxstT1ttxs,(1,2)T lTxsl2022年7月4日6時55分61641122122123211210(1)(1)(1)(1)(1)(

50、1) (1)(1)(1)(1)(1)ttttttttttttttttxxxsxxsxxxsxxxxs 1101()tttsxxxsx是 、， ， 及 的加權(quán)平均。的加權(quán)平均。權(quán)系數(shù)為權(quán)系數(shù)為上述權(quán)系數(shù)之和為上述權(quán)系數(shù)之和為1。21, (1), (1) , (1),(1)tt 2022年7月4日6時55分6165【預(yù)測值計算預(yù)測值計算】用預(yù)測值代替平滑值得預(yù)測遞推公式用預(yù)測值代替平滑值得預(yù)測遞推公式或或 前式稱為直接式，后式稱為誤差改正式。前式稱為直接式，后式稱為誤差改正式。用上述公式作預(yù)測時，遇到兩個問題，一是確定初值用上述公式作預(yù)測時，遇到兩個問題，一是確定初值 ，二是，二是 的取值。的取值

51、?！境踔荡_定初值確定】當(dāng)當(dāng)t較大或較大或 接近接近1時，時，初值初值 的權(quán)系數(shù)很小，末項可忽略不計，所的權(quán)系數(shù)很小，末項可忽略不計，所以以 的選取并不十分重要，一般取的選取并不十分重要，一般取 或或 。11(1),1,2,tttxxxt1(),1,2,ttttxxxxt1 x1 x1 x101 xsx00s2022年7月4日6時55分6166當(dāng)數(shù)據(jù)較少且當(dāng)數(shù)據(jù)較少且 偏小時偏小時，初值，初值 的選取對預(yù)測結(jié)果影響較大，的選取對預(yù)測結(jié)果影響較大，可通過分析預(yù)測誤差取到較為合理的初值。可通過分析預(yù)測誤差取到較為合理的初值。 【 的取值的取值】分析遞推公式可知，若數(shù)據(jù)序列波動較大，為了在預(yù)測中反應(yīng)這

52、分析遞推公式可知，若數(shù)據(jù)序列波動較大，為了在預(yù)測中反應(yīng)這種波動，應(yīng)種波動，應(yīng)突出新數(shù)據(jù)突出新數(shù)據(jù) 的作用，或強化誤差修正項的作用，或強化誤差修正項，要用較大，要用較大的的 值，如取值，如取 。反之取較小的反之取較小的 值。值。1 xtx0.8 20世紀(jì)80年代后期，一些基于新興學(xué)科理論的現(xiàn)代預(yù)測方法逐漸得到了成功應(yīng)用。這其中主要有灰色數(shù)學(xué)理論、專家系統(tǒng)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、模糊預(yù)測理論等。 這些方法用于解決不確定型問題時，又稱不確定性負(fù)荷預(yù)測方法。2022年7月4日6時55分61672022年7月4日6時55分6168不確定性負(fù)荷預(yù)測方法灰色預(yù)測法灰色預(yù)測法專家系統(tǒng)預(yù)測法專家系統(tǒng)預(yù)測法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)

53、測法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法模糊預(yù)測法模糊預(yù)測法其他預(yù)測方法其他預(yù)測方法預(yù)測方法比較預(yù)測方法比較【原因原因】實際電力負(fù)荷發(fā)展變化規(guī)律非常復(fù)雜，為實際電力負(fù)荷發(fā)展變化規(guī)律非常復(fù)雜，為了解決這一實際問題，產(chǎn)生了一類基于類比對應(yīng)等了解決這一實際問題，產(chǎn)生了一類基于類比對應(yīng)等關(guān)系進(jìn)行推理預(yù)測的不確定性預(yù)測方法。關(guān)系進(jìn)行推理預(yù)測的不確定性預(yù)測方法。2022年7月4日6時55分6169 灰色預(yù)測法 灰色預(yù)測法是以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的負(fù)荷預(yù)測方法?；疑到y(tǒng)理論是由黑箱（完全未知的信息）白箱（完全已知的信息）灰箱（部分已知的信息）理論拓展而來的。電力系統(tǒng)本身具有灰色系統(tǒng)的基本特征?；疑到y(tǒng)模型具有要求負(fù)荷數(shù)據(jù)少、不考慮

54、分布規(guī)律、運算方便的優(yōu)點，但數(shù)據(jù)離散度大時，或者用于時間跨度長的中長期預(yù)測時，預(yù)測精度明顯減低。2022年7月4日6時55分6170 灰色系統(tǒng)理論的核心是灰色系統(tǒng)理論的核心是灰色動態(tài)建?；疑珓討B(tài)建模（Grey Dynamic Model，GM），其思想是直接將時間序列轉(zhuǎn)化），其思想是直接將時間序列轉(zhuǎn)化為微分方程。目前在電力負(fù)荷預(yù)測中經(jīng)常采用的動態(tài)模型為微分方程。目前在電力負(fù)荷預(yù)測中經(jīng)常采用的動態(tài)模型是是GM（1，1）、）、GM（1，n）等模型。其建立方法如下：）等模型。其建立方法如下：將電力負(fù)荷視為在一定范圍內(nèi)變化的灰色量生成灰色序列量累加生成灰色模型，使灰變白不同生成方式的數(shù)據(jù)修改、取舍，以

55、提高精度累加還原數(shù)據(jù)，得到預(yù)測值2022年7月4日6時55分6171設(shè)原始數(shù)列設(shè)原始數(shù)列 ， ，t=1，2，n，對它一次累加形，對它一次累加形成新的數(shù)列成新的數(shù)列用一階累加生成建立用一階累加生成建立GM（1，1）模型，其微分方程）模型，其微分方程 (0)Xx txt 11tkXtx k 111,2,txxtn 11dxaxdt2022年7月4日6時55分6172解得預(yù)測模型為解得預(yù)測模型為其中其中經(jīng)累減還原得經(jīng)累減還原得1TTaBBB C 1111112121112xxBxkxk00023xxCxn 1011akaaxkxe 01111xkxkxk 專家系統(tǒng)預(yù)測法是對于數(shù)據(jù)庫里存放的過去幾年的

56、負(fù)荷數(shù)據(jù)和天氣數(shù)據(jù)等進(jìn)行細(xì)致的分析，匯集有經(jīng)驗的負(fù)荷預(yù)測人員的知識，提取有關(guān)規(guī)則。借助專家系統(tǒng)，負(fù)荷預(yù)測人員能識別預(yù)測日所屬的類型，考慮天氣因素對負(fù)荷預(yù)測的影響，按照一定的推理進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。 2022年7月4日6時55分61732022年7月4日6時55分6174 基于知識的程序設(shè)計方法建立起來的基于知識的程序設(shè)計方法建立起來的計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)（先階（先階段主要表現(xiàn)為計算機軟件系統(tǒng)）段主要表現(xiàn)為計算機軟件系統(tǒng)） 它擁有某個特殊領(lǐng)域內(nèi)專家的知識和經(jīng)驗它擁有某個特殊領(lǐng)域內(nèi)專家的知識和經(jīng)驗 能像專家那樣運用這些知識，通過推理，在那個領(lǐng)域能像專家那樣運用這些知識，通過推理，在那個領(lǐng)域內(nèi)做出內(nèi)做出智

57、能決策智能決策。 一個完整的專家系統(tǒng)包括：一個完整的專家系統(tǒng)包括：知識庫、推理機、知識獲知識庫、推理機、知識獲取部分、接受界面。取部分、接受界面。2022年7月4日6時55分6175知識庫內(nèi)容包括知識庫內(nèi)容包括： 基于城網(wǎng)所在地用電水平類型判別的知識；基于城網(wǎng)所在地用電水平類型判別的知識； 基于電力遠(yuǎn)景發(fā)展參照體的知識；基于電力遠(yuǎn)景發(fā)展參照體的知識； 基于彈性系數(shù)法的知識；基于彈性系數(shù)法的知識； 基于慣性的知識；基于慣性的知識； 基于綜合指標(biāo)法的知識；基于綜合指標(biāo)法的知識； 基于行業(yè)用電比重的知識；基于行業(yè)用電比重的知識； 基于數(shù)學(xué)模型預(yù)測精度等級的知識?；跀?shù)學(xué)模型預(yù)測精度等級的知識。202

58、2年7月4日6時55分6176實現(xiàn)方法實現(xiàn)方法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法是利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能，讓計算機學(xué)習(xí)包含在歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)中的映射關(guān)系，再利用這種映射關(guān)系預(yù)測未來負(fù)荷。由于該方法具有很強的魯棒性、記憶能力、非線性映射能力以及強大的自學(xué)習(xí)能力，因此有很大的應(yīng)用市場，但其缺點是學(xué)習(xí)收斂速度慢，可能收斂到局部最小點；并且知識表達(dá)困難，難以充分利用調(diào)度人員經(jīng)驗中存在的模糊知識。2022年7月4日6時55分61772022年7月4日6時55分6178【優(yōu)點優(yōu)點】 可以模仿人腦的智能化處理可以模仿人腦的智能化處理 對大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有自適應(yīng)功能對大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有自適應(yīng)功能 具有信息記

59、憶、自主學(xué)習(xí)、知識推理和優(yōu)化計算的特點具有信息記憶、自主學(xué)習(xí)、知識推理和優(yōu)化計算的特點其自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能是常規(guī)算法和專家系統(tǒng)技術(shù)所不具備的。其自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能是常規(guī)算法和專家系統(tǒng)技術(shù)所不具備的。提出一個提出一個簡單的三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型簡單的三層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，就能實現(xiàn)從輸入到輸出間，就能實現(xiàn)從輸入到輸出間非線性映射任何復(fù)雜函數(shù)關(guān)系。非線性映射任何復(fù)雜函數(shù)關(guān)系?！矩?fù)荷預(yù)測輸入負(fù)荷預(yù)測輸入】當(dāng)天的天氣溫度、天氣晴朗度（能見度）、風(fēng)向風(fēng)當(dāng)天的天氣溫度、天氣晴朗度（能見度）、風(fēng)向風(fēng)力、峰谷負(fù)荷及相關(guān)負(fù)荷等力、峰谷負(fù)荷及相關(guān)負(fù)荷等2022年7月4日6時55分6179神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型：一

60、個多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分為三層：輸入層、輸出層和中一個多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型分為三層：輸入層、輸出層和中間層（隱含層）。間層（隱含層）。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖2022年7月4日6時55分6180BP學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)算法 BP算法：誤差反向傳播算法。算法：誤差反向傳播算法。 加入了隱含層，使輸入到輸出間可以映射任何函數(shù)關(guān)系。加入了隱含層，使輸入到輸出間可以映射任何函數(shù)關(guān)系。 BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，由四個過程組成。網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，由四個過程組成。l輸入模式由輸入層經(jīng)中間層向輸出層方向輸入模式由輸入層經(jīng)中間層向輸出層方向“模式順序傳播模式順序傳播”l網(wǎng)絡(luò)的希望輸出與網(wǎng)絡(luò)實際輸出之差的誤差信號，由輸出網(wǎng)絡(luò)的希