倪涌炯

摘 要：本文基于杭州電網(wǎng)地區(qū)調(diào)度自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫信息，與杭州地區(qū)平均溫度進行比對的數(shù)據(jù)挖掘研究，從實際工作情況驗證了電網(wǎng)負荷與平均溫度之間的關(guān)聯(lián)，提出相關(guān)系數(shù)的量化評估公式，為杭州電網(wǎng)遠期的規(guī)劃工作提供輔助決策。本文的研究結(jié)果可以有效支撐杭州電網(wǎng)實際的調(diào)度、運維等工作，進一步提高杭州電網(wǎng)的整體運行維護水平，確保杭州電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。此外，本文的研究結(jié)果為G20杭州峰會保電做出了貢獻。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)挖掘；電網(wǎng)最大負荷；平均溫度；關(guān)聯(lián)

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0165-02

1 引言

最大負荷是反應(yīng)一個地區(qū)電網(wǎng)運行狀況的最重要指標，也是電網(wǎng)公司規(guī)劃、建設(shè)電網(wǎng)的重要憑據(jù)之一[1]。近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的快速提高，電網(wǎng)最大負荷逐年上升。以杭州電網(wǎng)為例，2016年杭州電網(wǎng)最大負荷已經(jīng)突破1400萬千瓦。如何較為準確的判斷電網(wǎng)最大負荷已經(jīng)成為電網(wǎng)公司所面臨的一個難題。

杭州電網(wǎng)的最大負荷往往發(fā)生在夏季，地區(qū)電網(wǎng)有典型的迎峰度夏特性，主要原因是夏季城區(qū)電網(wǎng)的降溫負荷顯著增大[2]。現(xiàn)階段，電網(wǎng)運行和規(guī)劃人員可以從定性上分析空調(diào)負荷與地區(qū)平均溫度的關(guān)系，但是一方面這一分析缺少了實際數(shù)據(jù)的支撐和驗證，仍停留在經(jīng)驗判斷的范疇；另一方面這一分析沒有具體定量的研究，對未來最大負荷的發(fā)展狀況，缺少準確的趨勢判斷。

本研究運用MySQL系統(tǒng)搭建數(shù)據(jù)庫，從杭州電網(wǎng)實際的調(diào)度自動化系統(tǒng)中提取2016年3至9月間的電網(wǎng)最大負荷數(shù)據(jù)，利用Tableau軟件與杭州地區(qū)該時間內(nèi)的平均溫度進行比對分析。本文不僅用實際數(shù)據(jù)驗證了電網(wǎng)最大負荷與平均溫度之間的關(guān)聯(lián)，而且對兩者之間的相關(guān)程度進行定量的研究，為準確判斷杭州電網(wǎng)最大負荷的發(fā)展趨勢提供了方法。

2 負荷與溫度的定性研究

從事過電網(wǎng)運行的人員都知道電網(wǎng)負荷與溫度直接相關(guān)，溫度越高，電網(wǎng)負荷越大，但是基于各種原因，很少有人利用數(shù)據(jù)去驗證這一結(jié)論。為了更好的研究電網(wǎng)最大負荷與平均溫度之間的關(guān)聯(lián)，本文首先利用電網(wǎng)實際運行數(shù)據(jù)對這一傳統(tǒng)觀點進行驗證。

圖1為2016年3至9月間杭州電網(wǎng)最大負荷與平均溫度的月度平均值對比圖。

從圖1中可以得出以兩點結(jié)論：

第一，杭州電網(wǎng)最大負荷與地區(qū)平均溫度有明顯的相關(guān)性，兩者在5至9月間呈同步趨勢，都于7月份達到峰值；

第二，杭州電網(wǎng)最大負荷并不與地區(qū)平均溫度完全一致，如今年3到5月，杭州電網(wǎng)平均最大負荷呈下降趨勢，而平均溫度呈上升趨勢；

綜上，杭州電網(wǎng)的運行情況在一年中可以以5月為界分為兩段，即之前的冬春季和之后的夏秋季，這也符合杭州電網(wǎng)實際運行中的迎峰度冬和迎峰度夏兩大工作階段。

由圖1的數(shù)據(jù)對比結(jié)果，在夏秋季的時間里，杭州電網(wǎng)最大負荷與地區(qū)平均溫度呈同步趨勢，即平均溫度上升，電網(wǎng)最大負荷上升。7月份杭州地區(qū)的平均溫度為最大值，杭州電網(wǎng)的平均最大負荷也到達頂點。

3 負荷與溫度的定量研究

經(jīng)過上一部分的研究分析，本文定性的對杭州電網(wǎng)最大負荷與杭州地區(qū)平均溫度之間進行了相關(guān)性的比對，并確定了兩者之間的相關(guān)性。為了進一步的研究兩者之間的關(guān)聯(lián)的量化關(guān)系，本文從杭州電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中取出電網(wǎng)日度最大負荷數(shù)據(jù)，并與每天的平均溫度進行對比，制成如圖2所示的散點圖。

如圖2所示，本文根據(jù)散點圖結(jié)果制成了一階趨勢線。該趨勢線顯示圖中對象正相關(guān)性明顯，從另一方面驗證溫度越高，電網(wǎng)負荷越大。

圖2中的趨勢線還可以用于分析電網(wǎng)最大負荷與地區(qū)平均溫度之間的量化關(guān)聯(lián)。本文根據(jù)以下的公式量化分析圖2中的關(guān)聯(lián)性。

式中：

η為電網(wǎng)最大負荷與地區(qū)平均溫度之間的相關(guān)系數(shù)；

N為數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)量的維度，本算例中為取出杭州電網(wǎng)負荷數(shù)據(jù)的天數(shù)；

P為數(shù)據(jù)庫中日度最大負荷的變化量；

T為數(shù)據(jù)庫中地區(qū)平均溫度的變化量；

利用上述公式分析圖2中的關(guān)聯(lián)結(jié)果，可以量化分析杭州電網(wǎng)最大負荷與杭州地區(qū)平均溫度之間的相關(guān)性。

本文基于杭州電網(wǎng)2016年3至9月的實際數(shù)據(jù)，代入公式進行計算，η的計算結(jié)果滿足58.7為中心的正太分布。因此，本文推斷杭州電網(wǎng)最大負荷與地區(qū)平均溫度之間的關(guān)聯(lián)為：溫度每上升一度，杭州電網(wǎng)最大負荷約上升58.7萬千瓦。

利用本文的相關(guān)性計算結(jié)果可以有效的對杭州電網(wǎng)的運行狀況和負荷發(fā)展變化做出評估，不僅對杭州電網(wǎng)負荷預(yù)測具有重大意義，更是對杭州電網(wǎng)的未來規(guī)劃和建設(shè)極具價值。

4 結(jié)語

本文通過MySQL系統(tǒng)搭建數(shù)據(jù)庫，從杭州電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中讀取電網(wǎng)運行實際數(shù)據(jù)，并與地區(qū)平均溫度進行對比，進行了負荷與溫度的相關(guān)性研究，成果主要有以下幾個方面：

一方面，本文定性的分析了電網(wǎng)負荷與溫度之間的關(guān)聯(lián)，利用數(shù)據(jù)驗證了運行人員對負荷與溫度之間關(guān)系的傳統(tǒng)論點；

另一方面，本文開創(chuàng)性的設(shè)計了電網(wǎng)最大負荷與溫度之間的相關(guān)性評價指標，量化計算最大負荷與溫度之間的相關(guān)系數(shù)，為杭州電網(wǎng)的運行和規(guī)劃工作提供了輔助依據(jù)。

需要說明的是，由于本文數(shù)據(jù)僅取今年3至9月的杭州電網(wǎng)運行實際數(shù)據(jù)分析，樣本略顯單一，相關(guān)性研究的量化結(jié)果可能存在偏差。本文將在下一階段綜合利用杭州電網(wǎng)過去5年的歷史數(shù)據(jù)，并基于實時數(shù)據(jù)滾動更新，完善相關(guān)性量化結(jié)果，更好的為杭州電網(wǎng)的運行提供輔助決策，進一步確保杭州電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]張素香，趙丙鎮(zhèn)，王風(fēng)雨，等.海量數(shù)據(jù)下的電力負荷短期預(yù)測[J].中國電機工程學(xué)報，2015，35（1）：37-42.

[2]劉思捷，張海鵬，林舜江，等.夏季日最大降溫負荷的估算和預(yù)測方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（5）：75-81.