廖菁，禹海峰，劉麗新

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410004;2.北京清軟創(chuàng)新科技有限公司，北京 100085）

電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

廖菁1，禹海峰1，劉麗新2

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410004;2.北京清軟創(chuàng)新科技有限公司，北京 100085）

為實(shí)現(xiàn)高效率的電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)營(yíng)管理，降低整體運(yùn)營(yíng)成本，保證電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)工作有序順暢進(jìn)行，急需設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)科學(xué)的電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動(dòng)態(tài)智能管理方案，以滿足規(guī)劃工作中的多樣化需求。本文從總體設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)主要功能及應(yīng)用效果等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。該系統(tǒng)對(duì)及時(shí)了解規(guī)劃業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)、及時(shí)完成報(bào)表上報(bào)、管理電源電網(wǎng)規(guī)劃方案等起到重要作用，系統(tǒng)具有可操作性和實(shí)用性。

負(fù)荷預(yù)測(cè);規(guī)劃監(jiān)督;協(xié)作

現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)在負(fù)荷分布情況、電源如何布局等方面與傳統(tǒng)電網(wǎng)有本質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)電網(wǎng)所采用的一些方法無(wú)法滿足現(xiàn)在的需求。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)、電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，為適應(yīng)跨區(qū)域輸購(gòu)電、能源形勢(shì)緊張等新的形勢(shì)，須加強(qiáng)對(duì)電力需求的預(yù)測(cè)、電網(wǎng)規(guī)劃理論與方法的研究。湖南電網(wǎng)在現(xiàn)代公司戰(zhàn)略研究和智能電網(wǎng)的背景下，迫切需要在管理工作中推進(jìn)信息化建設(shè)。為了響應(yīng)國(guó)家的管理創(chuàng)新要求，需要引入相關(guān)工作的智能化信息平臺(tái)，以推進(jìn)“一體化”建設(shè)工作。毋庸置疑，信息化是“一體化”建設(shè)進(jìn)程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，信息化的水平也是考核企業(yè)的重要指標(biāo)之一。

1 總體設(shè)計(jì)思路

電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)軟件應(yīng)用最先進(jìn)的Java2 Enterprise Edition(J2EE)技術(shù)和多層體系Browser/Server(B/S)結(jié)構(gòu)，在充分調(diào)研湖南電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)需求、規(guī)劃工作流程和現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)源的基礎(chǔ)上，開(kāi)展電力規(guī)劃與規(guī)劃管理的信息化技術(shù)研究，提出電力規(guī)劃技術(shù)支持與動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)整體解決方案，并完成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

該系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)元件數(shù)據(jù)庫(kù)、電網(wǎng)規(guī)劃方法庫(kù)、電網(wǎng)規(guī)劃方案庫(kù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)庫(kù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)方法庫(kù)、電源規(guī)劃方法庫(kù)和方案庫(kù)、機(jī)組數(shù)據(jù)庫(kù)等多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)所包含的各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊圖

傳統(tǒng)預(yù)測(cè)應(yīng)用軟件預(yù)測(cè)模型單一，不采用數(shù)據(jù)庫(kù)或者應(yīng)用小型數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)的共享性較差，采用的是人工與信息化相結(jié)合的方式。而本系統(tǒng)則應(yīng)用綜合模型理論建立的預(yù)測(cè)模型，應(yīng)用大型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，采用網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，應(yīng)用專家與智能化相結(jié)合的工作模式。

系統(tǒng)以預(yù)測(cè)方法庫(kù)作為基礎(chǔ)，預(yù)測(cè)模塊建立了基于若干單一預(yù)測(cè)方法的綜合最優(yōu)預(yù)測(cè)模型，能夠挖掘相關(guān)規(guī)律以完善預(yù)測(cè)方法庫(kù)。此外，為了提高預(yù)測(cè)的精確度，將多種預(yù)測(cè)方法得到的結(jié)果進(jìn)行了最優(yōu)組合，搭建成多種相異的綜合預(yù)測(cè)模型。

設(shè)計(jì)中考慮了目前工作中的實(shí)際需要，其中本期的預(yù)測(cè)工作技術(shù)協(xié)作和電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督模塊正是為了滿足目前對(duì)報(bào)表和報(bào)告上報(bào)、上報(bào)質(zhì)量考核、各地市考核排名等日常工作的需求而設(shè)計(jì)的。

2 主要功能介紹

通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集及對(duì)預(yù)處理、相關(guān)數(shù)據(jù)智能辨識(shí)、負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)分析、建立多指標(biāo)綜合預(yù)測(cè)模型、應(yīng)用高級(jí)預(yù)測(cè)策略、監(jiān)督考核電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)等多個(gè)方面進(jìn)行深入研究，提出了全套的解決方案，最終建立一套能夠滿足高效、精確、智能需求的電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)議與動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)包括的主要功能見(jiàn)圖2。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

2.1 綜合信息維護(hù)平臺(tái)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)元件信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、氣象信息、能源信息、電量信息和負(fù)荷信息等，數(shù)據(jù)格式應(yīng)能滿足一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)要求。

系統(tǒng)研發(fā)前期進(jìn)行了大量收集數(shù)據(jù)工作，應(yīng)用自動(dòng)采集和手動(dòng)觸發(fā)相結(jié)合的方式獲得湖南省公司和各地市供電公司的有關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可自動(dòng)將日負(fù)荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為月度及年度負(fù)荷指標(biāo)，將月度電量指標(biāo)轉(zhuǎn)換為年度電量指標(biāo)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

數(shù)據(jù)預(yù)處理可對(duì)負(fù)荷曲線中出現(xiàn)的缺失或者不良數(shù)據(jù)提供多種靈活手段的自動(dòng)辨識(shí)與修正，并在此基礎(chǔ)上，自動(dòng)進(jìn)行負(fù)荷特性統(tǒng)計(jì)。

除了信息采集、管理功能以外，該平臺(tái)同時(shí)具有圖表繪制功能，可實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)圖的編制，并可作為常用格式導(dǎo)出。這種靈活的自定義式操作為營(yíng)銷部門各類報(bào)表、報(bào)告的制作提供了極大的便利，節(jié)省了大量的人力物力。

2.2 電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

本模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)現(xiàn)狀、設(shè)備和運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析。對(duì)電網(wǎng)設(shè)備的歷史及現(xiàn)狀分布、結(jié)構(gòu)和增量等情況的分析，主要包括電網(wǎng)設(shè)備總體分析、新增變電站分析、變電站無(wú)功配置分析、線路總體分析、新增線路分析、線路區(qū)間對(duì)比分析、新增線路區(qū)間分析、電廠基本情況分析等;在設(shè)備運(yùn)行情況分析中，提供對(duì)全網(wǎng)運(yùn)行情況的詳細(xì)展示及統(tǒng)計(jì)功能，包括電網(wǎng)容載比分析、變電站負(fù)載率分析、變電站負(fù)荷概率分布、變電站最大負(fù)荷分析、線路負(fù)載率分析、線損分析、電廠發(fā)電量分析、負(fù)荷密度分析等。

2.3 電力市場(chǎng)分析

該模塊對(duì)電量、負(fù)荷、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、能源、綜合指標(biāo)、氣象環(huán)境等指標(biāo)提供多角度多層面的分析結(jié)果。

分析和研究?jī)?nèi)容包括:電力系統(tǒng)有關(guān)各指標(biāo)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)主要指標(biāo)之間的定量關(guān)系;對(duì)氣象數(shù)據(jù)和電力行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)建模分析;對(duì)年度和月度能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)進(jìn)行分析;對(duì)年度和月度總體、各地、分行業(yè)電量分別進(jìn)行分析;對(duì)年、月、日不同維度的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、平均負(fù)荷、峰谷差率、負(fù)荷曲線、負(fù)荷率等指標(biāo)進(jìn)行分析;對(duì)年度用電單耗、電力彈性系數(shù)、利用小時(shí)數(shù)等綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析等。

2.4 電力市場(chǎng)預(yù)測(cè)

本模塊可對(duì)年、月、日不同維度的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、平均負(fù)荷、負(fù)荷曲線等指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，建立預(yù)測(cè)方法庫(kù)。

子功能包括快速預(yù)測(cè)、高級(jí)預(yù)測(cè)、批量預(yù)測(cè)、模擬預(yù)測(cè)及對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的管理及相關(guān)性分析等。由于各級(jí)電網(wǎng)的預(yù)測(cè)是獨(dú)立進(jìn)行的，下級(jí)電網(wǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果與所屬上級(jí)電網(wǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果可能不滿足加和性或統(tǒng)計(jì)關(guān)系的要求，因此提供網(wǎng)間均衡功能自動(dòng)調(diào)整上下級(jí)電網(wǎng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。同理，提供總量分量均衡功能、年月均衡功能自動(dòng)協(xié)調(diào)全社會(huì)用電量和各產(chǎn)業(yè)電量、年度預(yù)測(cè)和月度預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

預(yù)測(cè)方法庫(kù)的組成包括既有的常規(guī)方法 (這些方法已得到廣泛應(yīng)用)，還包括近年來(lái)涌現(xiàn)的許多新方法，此方法庫(kù)包有近50種預(yù)測(cè)方法。

系統(tǒng)中提供管理人員參與預(yù)測(cè)的機(jī)會(huì)，如在預(yù)測(cè)模型中，使用者可通過(guò)自定義影響負(fù)荷變化的相關(guān)因素，修改其中涉及的參數(shù)，調(diào)節(jié)有關(guān)因素映射庫(kù)中的數(shù)值來(lái)構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，搭建不同的預(yù)測(cè)策略，最終完成核實(shí)整個(gè)預(yù)測(cè)的計(jì)算過(guò)程。預(yù)測(cè)過(guò)程的用戶可控性包含內(nèi)容見(jiàn)圖3。

圖3 預(yù)測(cè)過(guò)程的用戶可控性業(yè)務(wù)流程

2.5 預(yù)測(cè)工作技術(shù)協(xié)作

本模塊提供地市供電公司分級(jí)上報(bào)預(yù)計(jì)投產(chǎn)大用戶用電情況、分站負(fù)荷數(shù)據(jù)、縣市電量/負(fù)荷數(shù)據(jù)、向下級(jí)單位發(fā)布報(bào)表模板等功能，包含報(bào)告上報(bào)和管理、報(bào)表上報(bào)和管理、上報(bào)時(shí)限設(shè)置、查詢報(bào)表、報(bào)告下載等子模塊。

2.6 電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督

該模塊將實(shí)現(xiàn)對(duì)各地市供電公司發(fā)展工作相關(guān)的各種報(bào)表和報(bào)告的上報(bào)質(zhì)量的考核功能，并對(duì)考核指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)的分析和計(jì)算，對(duì)各種考核指標(biāo)完成情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤展示，按照得分高低自動(dòng)排名，統(tǒng)籌電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)智能的電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督功能。

電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)監(jiān)督評(píng)比考核由基礎(chǔ)管理和技術(shù)監(jiān)督考核指標(biāo)兩部分組成，但所占權(quán)重不同，考核評(píng)比內(nèi)容相差很大，有些可以量化，有些需要結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)和專家判斷。這個(gè)模塊為規(guī)范技術(shù)監(jiān)督先進(jìn)評(píng)比工作提供了信息化平臺(tái)。

2.7 項(xiàng)目管理

針對(duì)電源和電網(wǎng)規(guī)劃，本模塊從規(guī)劃進(jìn)度、完成情況以及資金進(jìn)度等角度進(jìn)行全方位的項(xiàng)目展示，分為規(guī)劃階段、可研階段、前期階段、文件管理、查詢匯總和統(tǒng)計(jì)分析。

2.8 電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃管理

電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃方案的管理是后期進(jìn)行運(yùn)行模擬和電力電量平衡的基礎(chǔ)。

本模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠和機(jī)組的規(guī)劃和管理，通過(guò)規(guī)劃電源庫(kù)可以管理確定的規(guī)劃電廠和機(jī)組，其它情況通過(guò)生成電源規(guī)劃方案做進(jìn)一步管理。

此外對(duì)于電網(wǎng)中的線路和變電站做相應(yīng)的規(guī)劃管理，通過(guò)生成輸變電規(guī)劃方案來(lái)管理不確定的規(guī)劃線路和變電站，確定情況與電源規(guī)劃管理相同。

2.9 系統(tǒng)管理

本模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶及權(quán)限的管理功能，包括用戶管理、角色管理和日志管理。

3 算例分析

該系統(tǒng)于2013年10月開(kāi)展數(shù)據(jù)收集工作，2014年2月開(kāi)始實(shí)施并試運(yùn)行。應(yīng)用電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)，基于湖南電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，如圖4—5所示。

圖4 2013—2014年持續(xù)負(fù)荷曲線

圖5 年負(fù)荷概率分布

試運(yùn)行期間已在日常工作中逐漸顯現(xiàn)出其特有的優(yōu)勢(shì):

1)本系統(tǒng)在預(yù)測(cè)模型的研究中做到了最小的誤差擴(kuò)散。通過(guò)對(duì)多樣化數(shù)據(jù)的各種特性進(jìn)行最優(yōu)重組并建立綜合模型，提高了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率和精確度。

2)本系統(tǒng)是在對(duì)歷史記錄數(shù)據(jù)挖掘分析后建立的概率統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)影響預(yù)測(cè)結(jié)果的多因素和變化規(guī)律進(jìn)行抽取，使得預(yù)測(cè)模塊得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3)本系統(tǒng)的綜合模型的擬合和預(yù)測(cè)精度顯然比單用一種方法更加準(zhǔn)確，并為用戶提供自動(dòng)建模的功能，將各種預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行最佳的組合，提高了預(yù)測(cè)工作的效率和工作水平，保證了歷史數(shù)據(jù)的可繼承性，并做到信息共享。

4)多指標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果的合理性依賴于預(yù)測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧，因此軟件為預(yù)測(cè)人員干預(yù)預(yù)測(cè)過(guò)程提供了可能，這使得預(yù)測(cè)人員的預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)和分析判斷能力得到充分的發(fā)揮。

5)預(yù)測(cè)工作技術(shù)協(xié)作和電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督簡(jiǎn)化了工作模式，提高了電網(wǎng)規(guī)劃工作的管理水平和工作效率。

系統(tǒng)在使用中各模塊運(yùn)行穩(wěn)定、交互界面友好、具有較好的可操作性。經(jīng)過(guò)應(yīng)用測(cè)試得知，系統(tǒng)各項(xiàng)功能均與需求一致，系統(tǒng)性能指標(biāo)也滿足應(yīng)用要求。

4 結(jié)語(yǔ)

湖南電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動(dòng)態(tài)智能管理系統(tǒng)的建設(shè)，不僅能支撐電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)部門的日常工作，對(duì)工作中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行有效的規(guī)范化集中管理，而且能對(duì)網(wǎng)、省公司要求的指標(biāo)創(chuàng)優(yōu)工作形成有效支撐。該系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)分析和統(tǒng)計(jì)電力規(guī)劃各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，電力市場(chǎng)分析預(yù)測(cè)、科學(xué)管理電源和電網(wǎng)規(guī)劃庫(kù)、全面展示項(xiàng)目進(jìn)程、動(dòng)態(tài)智能完成電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督等功能，實(shí)現(xiàn)電力規(guī)劃與規(guī)劃管理的信息化，提高了電力規(guī)劃工作效率及準(zhǔn)確性，為電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)輔助決策工作提供強(qiáng)大支撐。

后期將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于運(yùn)行模擬的電力電量平衡的研究和系統(tǒng)研發(fā)，使得電網(wǎng)規(guī)劃工作管理再上新臺(tái)階。

〔1〕康重慶，夏清，劉梅.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2007.

〔2〕夏清，王少軍，相年德.時(shí)序負(fù)荷曲線下電力系統(tǒng)概率性生產(chǎn)模擬〔J〕.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1994，14(3):21-28.

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〔7〕周鯤鵬，方仍存，顏炯，等.電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)〔J〕.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，3(37):77-82.

〔8〕杜柏均.城市電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和改進(jìn)〔D〕.天津:天津大學(xué)，2010.

廖菁(1980)，湖南懷化人，碩士，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、研究工作。

禹海峰(1987)，湖南邵陽(yáng)人，碩士，從事電力系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃、研究工作。

劉麗新(1978)，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，從事電力系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃、研究工作。

Design and application for power planning collaboration and dynamic intelligent management system

LIAO Jing1，YU Hai-feng1，LIU Li-xin2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Economic＆ Technology Institute，Changsha 410004，China;2.Beijing Tsing Soft Technology Co.，Ltd，Beijing 100085)

In order to achieve high efficiency in grid planning operations management，reduce overall operational costs and ensure a smooth and orderly management and network planning management work，scientific and technical cooperation and the dynamic power of intelligent management solutions are designed and planned to meet the diverse needs of the planning work.This paper elaborates the overall design concept，system and application effect and other main functions of the system in detail.The system，which is operable and practical，plays an important role in understanding planning business development trends，completing the report in time，and managing the power grid planning programs.

load forecasting;planning authority;collaboration

TM715

A

1008-0198(2014)05-0001-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.05.001

2014-06-18

國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司科研項(xiàng)目 (5216A2130008)