范雙雙

摘要：負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃、計(jì)劃、用電、調(diào)度等部門的基礎(chǔ)工作.討論了中長期負(fù)荷預(yù)測方法及特點(diǎn)，分析了負(fù)荷預(yù)測問題的各種解決方案，并指出未來的主要研究方向.根據(jù)國內(nèi)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測的實(shí)踐和國外的經(jīng)驗(yàn)，對我國開展電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測工作提出了一些建議。

關(guān)鍵字：電力系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測、研究

1 引言

由于電力工業(yè)的發(fā)展需要消耗巨大的投資和一次能源，規(guī)劃失誤不僅會(huì)造成巨大的資源浪費(fèi)，而且會(huì)失去難得的發(fā)展機(jī)遇。因此，對電力系統(tǒng)規(guī)劃問題進(jìn)行研究，以求最大限度地提高規(guī)劃質(zhì)量，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，電網(wǎng)規(guī)劃的目的就是建一個(gè)安全可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理、能滿足城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生活用電需要的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的第一步就是要做好負(fù)荷預(yù)測。

中長期負(fù)荷預(yù)測的意義在于幫助決定新的發(fā)電機(jī)組的安裝包括裝機(jī)容量大

小、型式、地點(diǎn)和時(shí)間與電網(wǎng)的規(guī)劃、增容和改建，是電力規(guī)劃部門的重要工作。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使大量復(fù)雜的、用人工方法難以實(shí)現(xiàn)的預(yù)測

方法的采用成為可能，而且負(fù)荷預(yù)測的手段也逐漸發(fā)展為運(yùn)用軟件預(yù)測，使得負(fù)荷

預(yù)測的精度也得到了大幅度的提高。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

長期以來，人們對電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測，特別是中長期負(fù)荷預(yù)測進(jìn)行了大量的研究，提出了許多有效的方法。國外進(jìn)行了大量理論研究，達(dá)到了較高的水平，部分已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用，國內(nèi)已有了比較系統(tǒng)的研究。

近些年，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，預(yù)測理論技術(shù)也取得了長足的進(jìn)展，新的預(yù)測方法，尤其是人工智能與模式識別領(lǐng)域的新方法層出不窮，為電力負(fù)荷預(yù)測問題的研究提供了有力的工具。

3 中長期負(fù)荷預(yù)測方法研究現(xiàn)狀

最早的電力負(fù)荷預(yù)測工作完全依靠預(yù)測人員的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，沒有科學(xué)的理論做指導(dǎo)，預(yù)測誤差往往較大。隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)日趨復(fù)雜，單純地依靠人工預(yù)測己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足預(yù)測的要求。因此，要求電力負(fù)荷預(yù)測更科學(xué)、更準(zhǔn)確，極大地促發(fā)了電力負(fù)荷預(yù)測理論研究的開展。

3.1 基于參數(shù)模型的中長期電力負(fù)荷預(yù)測方法

基于參數(shù)模型的方法就是通過分析負(fù)荷和影響負(fù)荷因素之間定性的關(guān)系，可以建立負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型或統(tǒng)計(jì)模型，多見于經(jīng)典和傳統(tǒng)的預(yù)測方法，常見的有分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值單耗法、時(shí)間序列法、電力彈性系數(shù)法、人均電量指標(biāo)換算法、回歸分析法、相關(guān)分析法等，下面對較為常用的幾種方法作簡要的介紹：

3.1.1 時(shí)間序列法

電力系統(tǒng)的負(fù)荷變動(dòng)具有慣性特征，在時(shí)間上有延續(xù)性，因而時(shí)間序列法成為早期負(fù)荷預(yù)測技術(shù)中的主要方法，并且是現(xiàn)在各種先進(jìn)預(yù)測技術(shù)的基礎(chǔ)。

時(shí)間序列預(yù)測法在電網(wǎng)情況正常、氣候等因素變化不大時(shí)預(yù)測效果良好，但在隨機(jī)性因素變化較大或存在壞數(shù)據(jù)的情況下，預(yù)測結(jié)果不太理想。

3.1.2 電力彈性系數(shù)法

電力彈性系數(shù)是電量平均增長率與國內(nèi)生產(chǎn)總值之間的比值，根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)總值增長速度結(jié)合電力彈性系數(shù)得到規(guī)劃期的總用電量。同時(shí)由于彈性系數(shù)值受到預(yù)測期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)科技及工藝水平、生活水平、電價(jià)水平及節(jié)電政策和措施等諸多因素的影響，所以如何確定預(yù)測期的電力彈性系數(shù)成為這種方法的關(guān)鍵。其優(yōu)點(diǎn)是能較好地把握電力負(fù)荷增長的趨勢及范圍，但是由于近年來產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使得彈性系數(shù)意義在淡化，具體地區(qū)彈性系數(shù)波動(dòng)太大，因此目前更傾向于以彈性系數(shù)法作為中長期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果校核的一種手段。

3.1.3 回歸分析法

回歸分析方法簡單、預(yù)測速度快、外推性好，對于歷史上未出現(xiàn)的情況又較好的預(yù)測性。但它對數(shù)據(jù)的要求高，特別是歷史數(shù)據(jù)殘缺或存在較大誤差的情況下，預(yù)測效果很不理想；考慮氣象因素時(shí)只能考慮諸如溫度、濕度等定量條件，不能比較詳細(xì)地考慮到各種影響負(fù)荷的因素，缺乏自學(xué)習(xí)能力，負(fù)荷結(jié)構(gòu)變化，模型不修正，難以得到較準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。

3.2 基于非參數(shù)模型的中長期電力負(fù)荷預(yù)測方法

3.2.1 灰色預(yù)測技術(shù)

它是自動(dòng)控制科學(xué)和運(yùn)籌數(shù)學(xué)方法相結(jié)合的一門新理論，它為系統(tǒng)研究提供了新的科學(xué)方法和數(shù)學(xué)手段。部分信息已知、部分信息未知的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是要求數(shù)據(jù)少，不考慮分布規(guī)律、不考慮變化趨勢、運(yùn)算方便、短期預(yù)測精度高、易于檢驗(yàn)等。缺點(diǎn)是當(dāng)數(shù)據(jù)的離散程度越大，即數(shù)據(jù)灰度越大，則預(yù)測精度越差，不適合電力系統(tǒng)的長期若干年的預(yù)測。

3.2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法

運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測是近十年來討論的熱點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是可以模仿人腦的智能化處理，對大量非線性、非精確性規(guī)律具有自適應(yīng)功能，具有信息記憶、自主學(xué)習(xí)、知識推理和優(yōu)化計(jì)算的特點(diǎn)，特別是其自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)功能是常規(guī)算法所不具備的。

3.2.3 專家系統(tǒng)預(yù)測技術(shù)

所謂專家系統(tǒng)法，是對數(shù)據(jù)庫里存放的過去幾年的，每小時(shí)的負(fù)荷和天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的分析，從而匯集有經(jīng)驗(yàn)的負(fù)荷預(yù)報(bào)人員的知識，提取有關(guān)規(guī)則，按照一定的規(guī)則推理進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。專家系統(tǒng)是對人類的不可量化的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的一種較好的方法。若能將它與其他方法有機(jī)地結(jié)合起來，構(gòu)成預(yù)測系統(tǒng)，將可得到滿意地結(jié)果，尤其適用于中長期異常負(fù)荷模式預(yù)測。

4 電力負(fù)荷變化的影響因素

在實(shí)際環(huán)境中影響電力負(fù)荷的因素很多，對于這些因素可以分為以幾種類型：

（1）時(shí)間因素：目前系統(tǒng)中的最大負(fù)荷可利用小時(shí)數(shù)越來越小，時(shí)間對負(fù)荷的影響越來越大。對負(fù)荷有重要影響的時(shí)間因素有 3 種：季節(jié)變化、周循環(huán)、法定假日。常見的季節(jié)時(shí)間有：日照時(shí)間變化、季節(jié)需求比率結(jié)構(gòu)的變化、學(xué)校學(xué)年開始、假期生產(chǎn)大幅度減少（如新年期間）等。

（2）氣候因素：在電力系統(tǒng)中有許多的氣候敏感負(fù)荷，如空調(diào)、電熱器及農(nóng)業(yè)灌溉等存在，氣候條件對負(fù)荷模式變化有著十分顯著的影響。而其中最重要的氣候因素是溫度，它的波動(dòng)會(huì)引起負(fù)荷的顯著變化。此外，濕度是另一個(gè)重要的氣候因素，特別是在高溫或濕度大的區(qū)域，其形式與溫度相似。

（3）經(jīng)濟(jì)因素：例如供電區(qū)域人口、工業(yè)生產(chǎn)水平、電器設(shè)備數(shù)量變化及飽和水平特性、政策發(fā)展趨勢變化以及更為重要的經(jīng)濟(jì)趨勢對電網(wǎng)負(fù)荷增長/下降趨勢的影響。另外，電力系統(tǒng)的管理政策，如需求側(cè)管理及電價(jià)政策等因素也將對負(fù)荷變化產(chǎn)生影響。

5 研究展望

中長期電力負(fù)荷的預(yù)測涉及到與經(jīng)濟(jì)政策、氣溫氣候等影響因素的復(fù)雜關(guān)系。本文研究仍存在許多不足之處，將在未來的工作中進(jìn)一步深入：

（1）本文對影響因素與電力負(fù)荷特性相關(guān)關(guān)系的研究側(cè)重于某幾個(gè)主要指標(biāo)，如果希望對影響電力負(fù)荷的因素進(jìn)行全面分析，還需要收集大量準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、氣候、需求側(cè)管理等數(shù)據(jù)。

（2）經(jīng)濟(jì)政策與電力發(fā)展密切相關(guān)，而本文對經(jīng)濟(jì)學(xué)與電力負(fù)荷特性分析的結(jié)

合不夠深入，今后的研究中還希望進(jìn)一步深化經(jīng)濟(jì)學(xué)理論在電力負(fù)荷特性分析中的應(yīng)用。

（3）電力負(fù)荷預(yù)測中一些方法的應(yīng)用目前還處于初級研究階段，仍存在一些缺陷，需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。

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