鄒文波

（北京首都機(jī)場動(dòng)力能源有限公司，北京100621）

北京首都機(jī)場供暖季燃?xì)馊肇?fù)荷預(yù)測模型的初步研究

鄒文波

（北京首都機(jī)場動(dòng)力能源有限公司，北京100621）

以北京首都機(jī)場2012—2013年供暖季燃?xì)馊肇?fù)荷和大氣溫度作為樣本，分析了二者的相關(guān)性，并建立了基于日最高溫和最低溫的燃?xì)馊肇?fù)荷的一元線性回歸預(yù)測模型。通過模型分析與驗(yàn)證，認(rèn)為以日最高溫為自變量的預(yù)測模型可以較為精確地預(yù)測首都機(jī)場的燃?xì)馊肇?fù)荷。

供暖季；燃?xì)馊肇?fù)荷；大氣溫度；一元線性回歸模型

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.10.019

1 引言

研究表明，影響某一地區(qū)或城市的燃?xì)馊肇?fù)荷的因素有氣源條件、氣候條件、用戶規(guī)模和結(jié)構(gòu)、節(jié)假日和人們的生活習(xí)慣等[1～3]。首都機(jī)場地區(qū)年燃?xì)夤?yīng)量約為8000萬m3，供暖季燃?xì)庀牧考s占全年供應(yīng)量的50%以上，因此，分析其供暖季燃?xì)馊肇?fù)荷的特點(diǎn)不僅可以為首都機(jī)場動(dòng)力能源公司的節(jié)能分析提供重要的數(shù)據(jù)支持，也為首都機(jī)場地區(qū)的天然氣穩(wěn)定安全供應(yīng)提供重要的決策依據(jù)。而對于首都機(jī)場地區(qū)而言，常年不間斷提供服務(wù)使節(jié)假日的影響也相對較小，且其用戶規(guī)模和結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，因此，影響首都機(jī)場地區(qū)燃?xì)馊肇?fù)荷的主要因素是氣候條件，而在所有氣象因子中，大氣溫度是影響燃?xì)馊肇?fù)荷的最重要的因子。

2 首都機(jī)場的供暖季燃?xì)馊肇?fù)荷與大氣溫度的相關(guān)性分析

2.1 相關(guān)系數(shù)指標(biāo)

相關(guān)系數(shù)是判別線性回歸模型是否合理的重要指標(biāo)，是反映所有的實(shí)測數(shù)據(jù)點(diǎn)與預(yù)測的一元線性回歸方程是否相適應(yīng)的指標(biāo)，一般用r表示。相關(guān)系數(shù)必須滿足-1≤r≤1，其計(jì)算公式為：式中，xi為線性方程中的變量；為變量樣本的平均值；yi為樣本中實(shí)測數(shù)據(jù)點(diǎn)為樣本實(shí)測數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值。

2.2 首都機(jī)場地區(qū)燃?xì)馊肇?fù)荷與大氣溫度的相關(guān)性

論文采用的數(shù)據(jù)樣本來源于2012—2013年供暖季，將相關(guān)樣本數(shù)據(jù)帶入式(1)可得，日最高溫于燃?xì)馊肇?fù)荷的相關(guān)因子為-0.91476，日最低溫的相關(guān)因子為-0.87614。可見，日最高溫與燃?xì)馊肇?fù)荷的相關(guān)性要比日最低溫要好一些。

3 基于一元線性回歸的燃?xì)馊肇?fù)荷預(yù)測模型

3.1 一元線性回歸模型

一元線性回歸模型是一種用一個(gè)主要影響因素作為自變量來解釋因變量的變化的模型，是最簡單也是最常用的一個(gè)預(yù)測模型。設(shè)y為因變量，x為自變量，則一元線性回歸模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中，A為回歸系數(shù)，B為常數(shù)項(xiàng)。

3.2 基于一元線性回歸的燃?xì)馊肇?fù)荷預(yù)測模型

將燃?xì)饬髁繑?shù)據(jù)樣本分別與對應(yīng)的當(dāng)天的最高溫和最低溫進(jìn)行回歸計(jì)算，可以得到回歸方程如表1所示。

表1 回歸方程及其相關(guān)參數(shù)

可見，日最高溫模型的擬合優(yōu)度及標(biāo)準(zhǔn)誤差均優(yōu)于日最低溫模型，其預(yù)測精度相對較高，因此，日最高溫預(yù)測模型要優(yōu)于日最低溫預(yù)測模型。

3.3 計(jì)算結(jié)果的相對誤差分析

相對誤差也可以用來衡量模型估計(jì)值與實(shí)測值的相對偏離程度，可以通過預(yù)測模型的絕對誤差與觀測值之比來表示。2個(gè)模型的相對誤差分析如表2所示。

表2 相對誤差的分布表

從表2中可以看出，日最高溫預(yù)測模型的優(yōu)越性和精確性較好。

4 模型驗(yàn)證

使用2013—2014供暖季的前3個(gè)禮拜的燃?xì)馊肇?fù)荷對預(yù)測模型進(jìn)行驗(yàn)證。處理數(shù)據(jù)得到圖1。從圖1可以看出供暖初期2個(gè)模型誤差較大，而且有隨著供暖季進(jìn)入穩(wěn)定供暖期，其預(yù)測結(jié)果的相對誤差逐漸減少的趨勢，主要原因?yàn)楣┡跗谪?fù)荷不穩(wěn)定，負(fù)荷穩(wěn)定后供暖負(fù)荷與溫度密切相關(guān)。所以，日最高溫預(yù)測模型效果較好，精確度高，誤差小，也具備實(shí)際的使用價(jià)值。

圖1 2種模型在2013—2014供暖季燃?xì)馊肇?fù)荷預(yù)測中的相對誤差比較

5 結(jié)論

基于一元線性回歸模型對首都機(jī)場供暖季的燃?xì)馊肇?fù)荷進(jìn)行預(yù)測，可以很方便地對燃?xì)馊肇?fù)荷進(jìn)行較為精確的預(yù)測，這對保證首都機(jī)場地區(qū)的燃?xì)廨斉涔艿婪€(wěn)定運(yùn)行及用戶安全供應(yīng)具備很好的指導(dǎo)意義，也為對機(jī)場地區(qū)集中供暖季節(jié)的能耗分析提供數(shù)據(jù)分析。

通過分析計(jì)算可得，利用日最高溫來預(yù)測首都機(jī)場地區(qū)的燃?xì)馊肇?fù)荷具備較高的精確性，尤其對于供暖高峰期，它能表現(xiàn)極好的準(zhǔn)確性，對燃?xì)膺\(yùn)行保障提供了較好的數(shù)據(jù)支持。

【1】張中秀,周偉國,潘艷,等.氣象因素對城市燃?xì)馊沼脷饬康挠绊慬J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)中國稀土學(xué)報(bào)，2008，27(4):93-96.

【2】張鴻彥.燃?xì)馊沼脷庳?fù)荷預(yù)測模型的研究[J].河南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,25(2):28-34.

【3】解峰，崔瑜.西安市冬季天然氣用量變化分析[J].煤氣與熱力, 2010,30(10):40-43.

Preliminary Study of Gas Daily Load Prediction Model in Heating Season for Beijing Capital Airport

ZOU Wen-bo
（BeijingCapitalAirportPower&EnergyCo.Ltd.,Beijing 100621,China）

TakingthegasdailyloadandatmospherictemperatureofBeijingCapitalInternationalAirportinthe2012—2013heatingseasonas samples,the correlation isanalyzed and the unitarylinear regression prediction model forgasdailyload which is based on the dailymaximum temperatureandminimumtemperatureissetup.Throughanalysisandvalidationofthemodel,itisthoughtthatthepredictionmodelwithdaily maximumtemperatureastheargumentcanpredictthegasdailyloadofBeijingCapitalInternationalAirportaccurately.

heatingseason;gasdailyload;atmospherictemperature;unitarylinearregressionmodel

TU996.3

A

1007-9467（2016）10-0042-02

2016-09-22

鄒文波（1986～），男，湖南永州人，助理工程師，從事民航機(jī)場供暖節(jié)能研究。