电力负荷预测的研究

电力负荷预测的研究

陈丰

国网陕西省电力公司汉中供电公司陕西汉中723000

摘要：电力负荷预测是电力系统规划和调度工作的重要组成部分，同时也是电力系统正常运行的基础。随着电力生产和消费的市场化，社会对电力负荷预测的准确性、智能型和可靠性都提出了新的要求，电力负荷预测成为了现代化电力系统运行和管理中的一项重要内容。本文主要对电力负荷预测进行了具体的分析，分别阐述了中长期电力负荷预测和短期负荷预测的方法，以供参考。

关键词：电力负荷预测；中长期电力负荷预测；短期负荷预测

1、负荷预测的基本分析

1.1负荷预测的概念

科学的预测是正确决策的依据和保证。负荷预测是电力系统领域的一个传统研究问题,是指从已知的电力系统、经济、社会、气象等情况出发,通过对历史数据的分析和研究,探索事物之间的内在联系和发展变化规律,对负荷发展做出预先估计和推测[1]。负荷预测是电力系统规划、计划、用电、调度等部门的基础工作,其重要性早已被人们所认识。

1.2回归预测模型

回归预测是电力系统负荷预测的一种常用方法，他用数理统计中的回归分析方法，根据历史数据的变化规律寻找自变量与因变量之间的回归方程式，确定模型参数，据此作出预测。

预测模型的抽象表达式为y=f(S，X)，式中y为因变量，S为预测模型的参数向量，X为自变量向量或标量。

按自变量的多少可将回归问题分为一元和多元回归；按照回归方程的类型可分为线性和非线性回归。因此回归问题共有以下4类:

一元线性回归y=f(S，X)=a+bx，S=[a，b]T；

多元线性回归y=f(S，X)=a0+∑aixi，S=[a0，a1，…，am]T；

一元非线性回归y=axb，y=a+bx+cx2，y=a+b/x，y=aebx等形式；以及多元非线性回归。

线性回归预测需要进行线性假设的显著性检验、相关系数检验以及可决系数分析。

1.3负荷预测的作用和要求

负荷预测对电力系统许多部门都起着重要的作用。例如,中长期负荷预测是制定电力系统发展规划阁、燃料计划的前提,短期负荷预测是制定发电计划的基础。y先关文献中通过Monte-Carlo模拟的手段,分析了不同负荷预测精度下电力系统的经济性[2]。有些文献还给出了已知预测结果的分布方差时系统运行风险的评估结果。这些分析表明,提高负荷预测的精度是电力系统规划和运行的必然要求。众多的学者不遗余力地进行负荷预测的研究,其主要出发点大多是以更为先进的理论提高预测的准确性,为电力系统运行的经济性和安全性提供有力的保证。

1.2负荷预测的分类

负荷预测的分类是一个有争议的问题。本文按照预测期限的不同,分为中长期预测和短期预测。其中根据预测机理的不同,中长期预测又包括年度预测和月度预测，短期预测包括日预测和小时预测。从国内外研究情况看,国外大概是由于其负荷发展变化规律趋于稳定的缘故,关于中长期预测的研究远远少于短期预测,国内则基本上两者并重。为了更加清楚地分析负荷预测的基本问题,根据预测机理的不同,下文将分别针对中长期负荷预测和短期负荷预测进行分析。

2、中长期负荷预测及方法

2.1中长期负荷预测概述

中长期电力负荷预测是以年或月为预测期限，它是制定电力系统发展规划及燃料计划的重要前提。基于准确的负荷预测可以经济合理地安排电源及电网的扩展规划方案及建设进度，以满足经济发展和社会生产的需求，同时保持电网的安全稳定运行，有效降低发电及运行成本，提高经济和社会效益。由于中长期负荷预测的重要性，国内外专家学者进行了大量而深入的研究，也提出了许多先进的理论和方法。传统的预测方法如自身外推法、时间序列法等。在新兴模型中，如应用灰色理论、遗传规划法等建立起来的预测模型也都得到了较好的应用。

2.2中长期负荷预测方法

2.2.1负荷与经济数据关联法

能源是社会经济发展的动力，而电能又是经济发展中至关重要的二次能源，因此，一个区域内负荷的大小可间接地反应该地区的经济发展水平，反之亦然。该类方法主要有分产业产值单耗法、电力消费弹性系数法、负荷密度法及人均电量指标换算法等。这些方法相对比较简单，含义也比较清楚，反应了未来的一些经济信息。但是，这类方法一般需要的数据量较大，而且有些不易得到。

2.2.2基于数学规律的趋势分析法

基于数学规律的趋势分析法首先寻找负荷历史数据的变化规律，然后按照所得到的规律对未来预测年份的负荷进行预测。它一般不需要未来预测年份的信息，而只依赖于负荷的历史值序列。而且，这类预测方法认为负荷的变化呈现一定的规律性，并将这种规律延续到预测期。这类方法较多，如弹性系数法、灰色预测法、滑动平均预测法等，这些方法认为负荷的变化规律符合其规律，然后利用该规律对负荷数据进行拟合。如果一个地区的负荷变化规律较明显且与某种预测方法的规律接近，即拟合程度较高，则该预测方法预测的结果就较准确，反之则偏差较大。对某区域的2008—2011年的负荷用电量作为历史样本分别用不同的方法预测，结果见表1.

3、短期负荷预测及方法

3.1短期负荷预测概述

短期负荷预测的特点电力负荷预测是根据电力负荷和其影响因素的历史数据，建立相关的模型，对未来电力负荷进行科学预测。短期负荷具有随机性和不确定性，这就使负荷预测具有以下明显的特点：预测结果的不确定性；由于各种负荷预测都是在具体的条件下进行的，具有条件性；短期负荷预测都有一定的时间范围，具有时间性；由于预测结果的不准确性和条件性，所以具有多方案性。

3.2短期预测方法

短期电力负荷预测主要是指预报未来几小时、1天至几天的电力负荷，电力负荷预测是能量管理系统的重要组成部分，短期负荷预测不但为电力系统的安全、经济运行提供保障，也是市场环境下编排调度计划、供电计划、交易计划的基础。随着电力生产和消费日益市场化，对负荷预测的准确性、实时性、可靠性和智能性提出了更高的要求，因此，负荷预测已经成为现代化电力系统运行和管理中的一个重要研究领域。短期负荷预测作用的大小主要取决于预测精度，因此如何提高预测精度是目前研究短期负荷预测理论和方法的重点。但是，由于影响短期负荷的因素很多，很多预测方法的预测精度和使用范围受到限制。短期负荷由于受天气变化、社会活动和节日类型等各种因素的影响，在时间序列上表现为非平稳的随机过程，但是影响系统负荷的各因素中大部分具有规律性，从而为实现有效的预测奠定了基础。

电力负荷预测研究的核心问题是如何利用现有的历史数据，建立预测模型，对未来时刻或时间段内的负荷值进行预测，因此，历史数据信息的可靠性和预测模型是影响短期负荷预测精度的主要因素。随着现在电力系统管理信息系统的逐步建立，以及天气预测水平的提高，准确获取各种历史数据已不再困难，因此，短期负荷预测的核心问题是预测模型的水平高低。

结语：

本文主要对电力系统负荷预测的问题进行了具体的分析，通过具体分析中长期电力负荷预测和短期电力负荷预测方法，给我国的预测工作提出一些相关建议和参考，希望可以促进我国电力系统预测工作的发展。

参考文献

[1]张群洪.基于集成智能方法的电力短期负荷预测[J].系统工程理论与实践,2013,02:354-362.

[2]肖白,周潮,穆钢.空间电力负荷预测方法综述与展望[J].中国电机工程学报,2013,25:78-92+14.