劉亞萍 華北電力大學(xué)

京津冀電網(wǎng)“十三五”中期電力需求預(yù)測

劉亞萍 華北電力大學(xué)

隨著京津冀一體化的深入推進，京津冀“十三五”時期中期電力需求預(yù)測引起廣泛關(guān)注。受預(yù)測樣本少，預(yù)測時間跨度較大等因素影響，中期電力需求預(yù)測較少。本文選用灰色關(guān)聯(lián)支持向量機模型對京津冀電網(wǎng)2016—2020年進行預(yù)測。結(jié)果顯示，京津冀地區(qū)全社會用電量長期保持快速增長，近年逐步趨于平穩(wěn)；二產(chǎn)用電持續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，但增速逐步放緩。

京津冀電網(wǎng) 灰色關(guān)聯(lián)支持向量機 中期預(yù)測

引言

京津冀經(jīng)濟發(fā)展水平與能源分布不均衡的現(xiàn)狀導(dǎo)致的電源和負荷逆向分布[1]，以及近年來以風(fēng)電為主的新能源快速發(fā)展，受到的輸送通道瓶頸約束和對電網(wǎng)供電穩(wěn)定性的影響，均導(dǎo)致京津冀電網(wǎng)面臨嚴峻考驗。電力需求預(yù)測是電力部門的重要工作之一，依靠準確的電力需求預(yù)測，可以經(jīng)濟合理地安排電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)電機組的啟停，保持電網(wǎng)運行的安全穩(wěn)定性，提高經(jīng)濟效益和社會效益[2]。因此，電力負荷預(yù)測工作的水平已經(jīng)成為衡量一個電網(wǎng)企業(yè)或發(fā)電企業(yè)的管理是否走向現(xiàn)代化的標志之一[3]。

中期電力需求預(yù)測的各種經(jīng)典方法，如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、彈性系數(shù)法、指數(shù)平滑法、灰色模型法[4]等。常用預(yù)測方法都有較明顯的局限性，本文選擇組合預(yù)測方法對京津冀電網(wǎng)進行中期預(yù)測。即:將灰色關(guān)聯(lián)度分析法和支持向量機理論相結(jié)合，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法篩選主要影響因素，應(yīng)用支持向量機對京津冀電力需求進行預(yù)測。

一、模型理論說明

灰色關(guān)聯(lián)度是灰色系統(tǒng)理論提出的一種技術(shù)方法，彌補了數(shù)理統(tǒng)計的方法的缺陷。其基本思想是根據(jù)序列曲線的幾何形狀的相似程度來判斷其聯(lián)系是否緊密，并在數(shù)學(xué)上用關(guān)聯(lián)度來表示[8]。電力需求預(yù)測模型是一個典型的本征灰色系統(tǒng)，影響用電量的因子眾多，因此可以根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析原理，確定出影響用電量的主要因子。支持向量機理論是基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的VC維理論和結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化基礎(chǔ)上的新型機器學(xué)習(xí)方法，從而在統(tǒng)計樣本量較少的情況下也能表現(xiàn)出色的學(xué)習(xí)性能，并克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的泛化能力低和過學(xué)習(xí)等問題。

二、京津冀電網(wǎng)中期預(yù)測分析

為盡量減少計算和分析過程中的誤差，對原始數(shù)據(jù)采用初值化法進行預(yù)處理。按灰色關(guān)聯(lián)度分析法的步驟進行計算，結(jié)果顯示：GDP、第一產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第二產(chǎn)業(yè)增加值、第三產(chǎn)業(yè)增加值、城鎮(zhèn)化率、單位GDP能耗灰色關(guān)聯(lián)度分別為0.9097、0.8302、0.9059、0.8537、0.9153、0.7776。

灰色關(guān)聯(lián)度越大，表明該因素對用電量的影響程度越大。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的計算結(jié)果，并結(jié)合我國的實際情況，最終選定GDP、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增加值、城鎮(zhèn)化率作為電力需求影響因素的主要指標。假設(shè)京津冀經(jīng)濟在“新常態(tài)”下保持穩(wěn)定運行，從高速增長轉(zhuǎn)入中速增長時期。近五年經(jīng)濟增長仍保持較高水平，GDP年均增速維持在7%左右，城鎮(zhèn)化進程加快，京津冀平均城鎮(zhèn)化率達到92%，可得到各指標進行預(yù)測的結(jié)果，如表1所示。利用2000-2015年的用電量數(shù)據(jù)及其主要影響因素數(shù)據(jù)，分別對2016-2020年京津冀地區(qū)第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)用電量、居民用電量進行預(yù)測，擬合結(jié)果如表2所示。

表1 各指標預(yù)測結(jié)果

表2 2005-2020年用電量擬合值（單位:億千瓦時）

三、結(jié)論

本論文從經(jīng)濟社會發(fā)展狀況角度，通過灰色關(guān)聯(lián)法選定GDP、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增加值、城鎮(zhèn)化率作為電力需求影響因素的主要指標，使用支持向量機模型分別對京津冀地區(qū)“十三五”時期的第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)、居民的電力需求量進行預(yù)測，得出京津冀地區(qū)電力需求變化特征，即：全社會用電量長期保持快速增長，近年逐步趨于平穩(wěn)；二產(chǎn)用電持續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，但增速逐步放緩。

[1]樊昊,謝國輝.京津唐國網(wǎng)負荷特性分析及預(yù)測[J].中國電力,2014,11(47)：70～74.

[2]崔慧軍.華北地區(qū)中長期符合預(yù)測及電網(wǎng)規(guī)劃[D].北京:華北電力大學(xué)工商管理系,2008.

[3]單葆國,韓新陽.中國“十三五”及中長期電力需求研究[J].中國電力,2015,1(48)：6～12.