肖俊青

摘 要：電力關(guān)乎國計(jì)民生，在電力市場改革不斷深入的今天，做好負(fù)荷預(yù)測更為迫切。而負(fù)荷預(yù)測也對(duì)預(yù)測速度與精確度提出了更高要求。本文在系統(tǒng)論述負(fù)荷預(yù)測分類及常見模型的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)就電力負(fù)荷預(yù)測的方法進(jìn)行總結(jié)，在明確其優(yōu)劣勢的基礎(chǔ)上系統(tǒng)分析電力市場環(huán)境下對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測的新要求，以期對(duì)負(fù)荷預(yù)測研究起到一定指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：電力市場；電力環(huán)境；負(fù)荷預(yù)測；研究分析

1負(fù)荷預(yù)測的含義及意義

伴隨社會(huì)的不斷發(fā)展，電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，直接影響生產(chǎn)生活。而要想確保電力市場需求的有效滿足，奠定電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)的良好基礎(chǔ)，負(fù)荷預(yù)測是根本，負(fù)荷預(yù)測直接決定電力投資、網(wǎng)絡(luò)布局及運(yùn)行的合理性穩(wěn)定性。做好負(fù)荷預(yù)測研究是城市發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容。就電力系統(tǒng)而言，負(fù)荷指的是電力需求量，是能量對(duì)比時(shí)間的變化率，負(fù)荷預(yù)測有兩方面的解讀。既是對(duì)未來電力用量的預(yù)測也是對(duì)未來電力需求量的預(yù)測，奠定電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提。隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，電力需求旺盛，提供高質(zhì)量、穩(wěn)定的電力供應(yīng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)關(guān)注的首要問題，因此該背景下做好電力負(fù)荷的預(yù)測分析具有重要意義。而負(fù)荷預(yù)測的研究關(guān)注重點(diǎn)在于負(fù)荷預(yù)測方法的創(chuàng)新改進(jìn)及當(dāng)前市場環(huán)境下的電力需求滿足。

2電力負(fù)荷的有效預(yù)測

2.1電力負(fù)荷預(yù)測的幾種常見分類

分類依據(jù)不同對(duì)應(yīng)多種負(fù)荷預(yù)測分類。按照期限分可以分為年度預(yù)測、月度預(yù)測、日度預(yù)測。從更廣的時(shí)間維度來分類，又可以劃分為長期預(yù)測、中期預(yù)測與短期預(yù)測。長期預(yù)測一般周期為30年，中期預(yù)測則縮短為6年，短期預(yù)測則往往指幾個(gè)月。

2.2電力負(fù)荷預(yù)測的常見模型

電力系統(tǒng)總負(fù)荷預(yù)測模型按照四個(gè)分量模型被描述為，L（t）=B（t）+W（t）+S（t）+V（t）。其中L為時(shí)刻t的天氣敏感負(fù)荷分量。而S對(duì)應(yīng)的是時(shí)刻t的特別時(shí)間負(fù)荷分量。V則是時(shí)刻t的隨機(jī)負(fù)荷分量。就中長期電力負(fù)荷預(yù)測來說，E呈現(xiàn)出明顯增長的周期變化規(guī)律，而短期電力負(fù)荷預(yù)測B一般呈現(xiàn)周期性變化。而對(duì)于超短期負(fù)荷預(yù)測，B的變化近似線性。預(yù)測周期不同，B的內(nèi)涵也不斷變化。而對(duì)于基本正常負(fù)荷分量，線性變化模型與周期變化模型基本滿足描述需求。線性變化模型是將前面時(shí)刻的負(fù)荷描述成為直線，對(duì)應(yīng)延長線即可預(yù)測下一時(shí)刻的電力負(fù)荷。對(duì)于周期性的變化模型來說，主要反應(yīng)負(fù)荷日月年的周期變化特征。

3電力負(fù)荷預(yù)測的常見方法

3.1回歸模型預(yù)測分析法

回歸模型預(yù)測分析法是傳統(tǒng)預(yù)測法的一種。具體又分為一元回歸分析和多元回歸分析，主要通過給定的多組自變量和因變量資料分析研究兩者之間的關(guān)聯(lián)，總結(jié)歸納成回歸方程，回歸方程因變量為電力系統(tǒng)的負(fù)荷，自變量則是影響系統(tǒng)負(fù)荷的各種因素。無論是回歸變量的選取還是變量因素的量化處理都涉及到經(jīng)濟(jì)學(xué)知識(shí)，要想成功預(yù)測必須具備經(jīng)濟(jì)學(xué)的專業(yè)分析知識(shí)，而其預(yù)測過程也相對(duì)繁瑣。

3.2時(shí)間序列預(yù)測分析法

時(shí)間序列預(yù)測分析法是一種比較成熟的負(fù)荷預(yù)測法，其將負(fù)荷數(shù)據(jù)看做是單位時(shí)間，可以是年、季度、周、天、小時(shí)。根據(jù)周期性變化的時(shí)間序列，在總結(jié)負(fù)荷歷史資料的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型來描述呈現(xiàn)負(fù)荷變化的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律。在時(shí)間序列法中卡爾曼濾波法、狀態(tài)估計(jì)最為常見，這些方法在符合預(yù)測中具有回歸分析不可比擬的優(yōu)勢。但對(duì)應(yīng)建模過程更為復(fù)雜，也更容易受天氣變化的影響。節(jié)假日的電力負(fù)荷預(yù)測并不準(zhǔn)確，存在較大誤差。

3.3人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測系統(tǒng)負(fù)荷是一種更為新型的負(fù)荷研究方法，針對(duì)非結(jié)構(gòu)性、非精確性的規(guī)律具有較好的適應(yīng)性，并且該方法相較于傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測，不需要搭建負(fù)荷模型，具備很好的函數(shù)逼近能力，可以有效解決天氣及溫度等因素對(duì)負(fù)荷影響的數(shù)據(jù)捕捉。其弊端是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要較長的訓(xùn)練，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定、變量輸入選取操作執(zhí)行比較困難，目前該電力負(fù)荷預(yù)測還不夠成熟完善，還有較大的改進(jìn)空間。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型如下：

3.4專家系統(tǒng)電力負(fù)荷預(yù)測

除了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電力預(yù)測，專家系統(tǒng)也是當(dāng)前比較常見的電力負(fù)荷預(yù)測法，其主要由知識(shí)庫、用戶界面、推理機(jī)等幾個(gè)模塊組成，通過整合電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測領(lǐng)域內(nèi)專家學(xué)者的豐富知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，借助啟發(fā)式知識(shí)推理自動(dòng)得出決策結(jié)論。對(duì)于節(jié)假日的電力負(fù)荷預(yù)測及重大社會(huì)活動(dòng)突發(fā)事件的電力預(yù)測，起具有明顯優(yōu)勢。其弊端是難以迅速高效地預(yù)測知識(shí)規(guī)則并建立知識(shí)庫，因?yàn)槭菂⒖紝＜医?jīng)驗(yàn)，知識(shí)更新相對(duì)緩慢，在后期知識(shí)庫的維護(hù)上也需要耗費(fèi)大量精力，成本較高。

3.5電力負(fù)荷小波分析法

對(duì)于現(xiàn)代電力負(fù)荷預(yù)測來說，小波分析法也是不錯(cuò)的選擇。小波分析法更多地吸收了分析學(xué)中多個(gè)分支領(lǐng)域的精華部分，目前不僅僅在電力預(yù)測在多個(gè)科學(xué)領(lǐng)域得到有效運(yùn)用。在負(fù)荷預(yù)測中，其選取合適的母小波函對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分類，針對(duì)不同性質(zhì)的負(fù)荷會(huì)選擇相應(yīng)的預(yù)測方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)分解的序列進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測得到的序列重構(gòu)從而獲得更為精確的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。但該方法也并不是盡善盡美的，其弊端在于重構(gòu)帶來的誤差風(fēng)險(xiǎn)，使得誤差累加，這也意味著對(duì)小波的預(yù)測精度要求更高，整個(gè)模型的預(yù)測也更加復(fù)雜。

3.6綜合電力負(fù)荷預(yù)測法

綜合法其實(shí)更多地是整合上述預(yù)測分析法的優(yōu)勢整合后的預(yù)測方法。重點(diǎn)參考的是模型法和人工智能法。吸收兩者的優(yōu)勢，帶來預(yù)測的高精度。目前綜合法又有多種分類，比較常見的有松散性結(jié)合、并聯(lián)型結(jié)合、串聯(lián)型結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)型結(jié)合及結(jié)構(gòu)等價(jià)性結(jié)合。

4電力市場環(huán)境下對(duì)負(fù)荷預(yù)測的新要求

伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力市場需求更加迫切。而負(fù)荷預(yù)測作為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提，同時(shí)是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段備受關(guān)注。其承擔(dān)著電力交易的數(shù)據(jù)提供責(zé)任。其實(shí)在當(dāng)前的電力市場環(huán)境下，往往有很多不確定因素，正是這些不確定因素的客觀存在使得電力負(fù)荷具有未知性，加上多個(gè)因素之間綜合作用形成復(fù)雜影響關(guān)系，對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行提出考驗(yàn)。做好電力負(fù)荷預(yù)測是基礎(chǔ)性的工作。本文通過論述多種負(fù)荷預(yù)測方法，明確了各自的優(yōu)勢與缺陷，讓工作人員在電力負(fù)荷預(yù)測中更有參考與借鑒。其實(shí)針對(duì)電力系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行中，必須根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷情況及獨(dú)有特點(diǎn)進(jìn)行全方位的考察分析，做好對(duì)各種客觀因素的影響把控，從需求預(yù)測管理出發(fā)，發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐作用，有效建立負(fù)荷預(yù)測軟件與電力市場軟件的有效接口，從而選擇更合適的預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的正確預(yù)測。在工作中也應(yīng)樹立創(chuàng)新思維，積極探索電力負(fù)荷預(yù)測的新思路新方法，切實(shí)提升電力企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益，奠定國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的電力基礎(chǔ)。要想真正做好電力負(fù)荷預(yù)測，必須了解電力負(fù)荷現(xiàn)狀并做好歷史統(tǒng)計(jì)資料的研究學(xué)習(xí)，通過整理規(guī)劃期各行業(yè)用戶的發(fā)展資料，在個(gè)例與共性的捕捉分析中把握國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的發(fā)展規(guī)律，了解行業(yè)實(shí)際發(fā)展的可能性與未來星，做到對(duì)電力市場環(huán)境發(fā)展方向的正確把握。

5結(jié)語

電力市場的發(fā)展更加復(fù)雜多樣，而解決電力負(fù)荷預(yù)測問題已經(jīng)成為擺在電力科技工作者面前的重要課題。在利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資料基礎(chǔ)上，掌握正確的預(yù)測方法，建立符合電力負(fù)荷實(shí)際的預(yù)測模型，切實(shí)提升預(yù)測的速度與精確度，更好地滿足電力市場對(duì)負(fù)荷預(yù)測的客觀要求。而我們也應(yīng)該看到電力市場條件下電力負(fù)荷預(yù)測的復(fù)雜性與艱巨性，因此，電力負(fù)荷預(yù)測還需要更深入的分析與研究。

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（作者單位：國網(wǎng)泉州供電公司）