【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)峰值的影響越來越大，使之成為在負荷預測中必須考慮的重要因素。商業(yè)負荷也同樣具有季節(jié)性變化和日變化的特點，這種變化 也是由于商業(yè)部門越來越廣泛地采用空調(diào)、電風扇等敏感于氣候的電器，以及商業(yè)營業(yè)性質(zhì)所致。 相對來說，工業(yè)負荷占負荷比例較大，且一般可視作是受氣候影響較小的基礎負荷，但也不能說一點也不受氣候的影響。比如高溫季節(jié)，工業(yè)負荷也含有降溫和防暑耗電。一方面由于工業(yè)負荷本身負荷很大，另一方面尤其是由于三班連續(xù)生產(chǎn)，因此一般來說這類負荷變動較小，但是隨著電力需求側管理的加強、峰谷電量費用的差別拉大，有些工業(yè)用戶的日負荷也出現(xiàn)了較大的變化。另外某些工業(yè)用戶可能具有一些特殊要求，如要求很高的功率 (沖擊負荷、峰值負荷較大等 )但不 一定要求很大的用電量，某些工業(yè)用戶可能具有明顯的季節(jié)性特點，負荷預測中這些都需要采用相應的措施加以對待。 農(nóng)業(yè)用電一般對地區(qū)負荷影響不大，需要注意的是農(nóng)忙期間，特別是夏季生產(chǎn)排灌用電，其時間不長，但負荷特別集中，容易造成局部用電緊張。 其它各類負荷一般所占比例比較小，雖也都有各自的不同特點，但對整個系四川理工學院本科畢業(yè)論文 9 統(tǒng)負荷的影響不是很大?？傊?，負荷的變化是非常復雜的，進行預測時應考慮到各方面的影響因素，其中尤其應加以重視的是負荷中天氣因素的影響。 按特性分類。 根據(jù)負荷預測表示的不同特性，又可以分為最高負荷、最低負荷、 平均負荷、負荷峰谷差、高峰負荷平均、低谷負荷平均、平峰負荷平均、全網(wǎng)負荷、母線負荷、負荷率等類型的負荷預測，以滿足供、用電部門的管理工作的需要。 負荷預測的基本步驟 負荷預測的基本要求 要做好負荷預測，需要滿足以下幾個方面的要求： 基礎資料的合理性。負荷預測的目的是得到合理、可信的預測結果，負荷預測的核心是根據(jù)預測對象的歷史資料，建立數(shù)學模型來表述其發(fā)展變化規(guī)律。因此，要做好負荷預測，需要搜集和掌握大量全面、準確的資料，并且進行必要的分析和整理，這是進行電力負荷預測的基礎。 歷史數(shù)據(jù) 的可用性。如果各種渠道所取得的數(shù)據(jù)互相矛盾，就要對歷史數(shù)據(jù)進行合理性分析與取舍，去“偽 存“真”?！皞巍碑a(chǎn)生的原因主要有：認為因素造成的錯誤 (如錄入錯誤 )，統(tǒng)計口徑不同帶來的誤差，“異常數(shù)據(jù) 的存在給正常隸屬序列帶來較大的隨機干擾，影響預測體系的預測精度，如果“異常數(shù)據(jù)”過大甚至會誤導預測體系的預測結果，因此必須排除由于“異常數(shù)據(jù)”的存在帶來的不良影響。 統(tǒng)計分析的全面性。對于大量的歷史資料，要進行客觀而全面的統(tǒng)計分析。預測工作者應該從客觀情況出發(fā)，本著實事求是的原則，反復研究和分析歷史發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律性 ，為預測工作打好基礎。 預測手段的先進性。包含兩層意思，一是預測工具的先進性，由于數(shù)據(jù)量很大，可采用計算機進行各種統(tǒng)計分析及預測工作，預測人員可以從繁雜的大量計算中解脫出來，二是預測理論的先進性，可以不斷發(fā)展和應用新的預測理論與方法，借鑒其他領域預測工作中的成功經(jīng)驗，使電力負荷預測達到一個較高的水平。 預測方法的適應性。預測量發(fā)展變化的自然規(guī)律復雜多樣，因此要求預測周路堯：基于 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的短期負荷預測研究 10 方法所具有的適應性包括： （ 1）由于電力系統(tǒng)負荷預測是在一定的假設條件下進行，其中包含了許多不確定因素，采用單一的方法進行預測，很難取得 令人滿意的結果。預測方法能適應預測量發(fā)展變化規(guī)律的多樣性，即要求預測系統(tǒng)建立完備的預測模型庫，這是建立負荷預測軟件系統(tǒng)的基礎。 （ 2）各個預測模型需要進行參數(shù)的合理估計，并根據(jù)預測效果不斷進行自適應調(diào)整，以期達到更好的預測效果。 （ 3）在多種預測模型得到的不同規(guī)律的基礎上，進行合理的綜合分析、優(yōu)化組合，得到最接近與該預測項的歷史規(guī)律、可靠性好、預測精度高的綜合模型。 負荷預測的基本步驟 在電力系統(tǒng)短期負荷預測中，為了更好的達到預測效果，常常按照以下步驟進行預測 [6]： 確定負荷預測的目的，制定 預測計劃 負荷預測目的要明確具體，緊密聯(lián)系電力工業(yè)實際需要，并據(jù)以擬定一個負荷預測工作計劃。在預測計劃中要考慮的問題主要有：準備預測的時期，所需要的歷史資料，需要多少項資料，資料的來源和搜集資料的方法，預測的方法，預測工作完成時間，所需經(jīng)費來源等等。 調(diào)查資料和選擇資料 要多方面調(diào)查搜集資料，包括電力企業(yè)內(nèi)部資料和外部資料，國民經(jīng)濟有關部門的資料，以及公開發(fā)表和未公開發(fā)表的資料，然后從總舵的資料中挑選有用的一小部分，即把資料濃縮到最小量。挑選資料的標準，一要直接有關性，二要可靠性，三要最新性。 資料 整理 對搜集的與負荷有關的統(tǒng)計資料進行審核和必要的加工整理，是保證預測質(zhì)量所必須的?？梢哉f，預測的質(zhì)量不會超過所用資料的質(zhì)量，整理資料的目的是為了保證資料的質(zhì)量從而保證預測質(zhì)量打下基礎。 (1) 衡量統(tǒng)計資料質(zhì)量的標準 衡量一個統(tǒng)計資料質(zhì)量高低的標準，主要有以下幾個方面： 1) 資料完整無缺，各期指標齊全； 四川理工學院本科畢業(yè)論文 11 2) 數(shù)字準確無誤，反映的都是正常狀態(tài)下的水平，資料中沒有異常的“分離項” (outlier)； 3) 時間數(shù)列各值間有可比性。 (2) 資料的整理 資料整理的主要內(nèi)容有以下幾項： 1) 資料的補缺推算。如果中間某一項的資料空缺 ，則可利用相鄰兩邊資料取平均值近似代替，如果開頭一項空缺，則可利用趨勢比例計算代替。 2) 對不可靠的資料加以核實調(diào)整。對能查明原因的異常值，用適當方法加以訂正；對原因不明而又沒有可靠修改根據(jù)的資料，最好刪去，有多少刪多少。 3) 對時間數(shù)列中不可比資料加以整理。時間數(shù)列資料的可比性主要包括：各期統(tǒng)計指標的范圍是否完全一致；各期價值指標所用價格有無變動；各期時間單位長度是否可比；周期性的季節(jié)變動資料的各期資料是否可比，是否能如實反映周期性變動規(guī)律。 對資料的初步分析 在經(jīng)過整理之后，還要對所用資料進行初步分析，包括 一下幾個方面： (1) 畫出動態(tài)折線圖或散點圖，從圖形中觀察資料變動的軌跡，特別是注意異常值和轉(zhuǎn)折點，研究它是由偶然的，還是其他什么必然的原因所致。 (2) 查明異常值的原因后，加以處理，對于異常值，常用的處理方法是，設負荷歷史數(shù)據(jù)為 nxx ,1 ? ，令 ???ni ixnx 11 ，若 %)201( ?? xxi ，取 %)201( ?? xxi ；若 %)201( ?? xxi ，取 %)201( ?? xxi 。從而使歷史數(shù)據(jù)序列趨于平穩(wěn)。 (3) 計算一些統(tǒng)計量后，以進一步辨明資料軌跡的性質(zhì)，為建立模型做準備。 建立預測模型 負荷預測模型是統(tǒng)計資料軌跡的概括，它反映的是經(jīng)驗資料內(nèi)部結果的一般特征，與該資料的具體結構并不完全吻合。應根據(jù)所確定的預測內(nèi)容，對預測對象進行客觀、詳細的分析，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的發(fā)展情況，并考慮本地區(qū)實際情況和資料的可利用程度，選擇建立合理的數(shù)學模型。 在預測中常用的預測方法有多種，各種預測方法均有其不同的特點和適用范圍。模型的選擇對預測精度有很大的影響。實踐證明，沒有一 種方法在任何預測周路堯：基于 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的短期負荷預測研究 12 場合下均可以保證獲得滿意的預測結果。因此，首先應根據(jù)預測者的經(jīng)驗并吸收他人的預測經(jīng)驗，根據(jù)對預測對象的觀察，建立初級模型。然后收集預測對象本身的內(nèi)因資料 (與預測對象的歷史和現(xiàn)在的發(fā)展狀況有關 )和預測背景的外因資料(與影響預測對象發(fā)展過程的各種因素有關 )。最后在初級模型的基礎上，經(jīng)對比、檢驗、修正和深化后，才能選擇合理的預測模型。 綜合分析，確定預測結果 通過選擇適當?shù)念A測技術，建立負荷預測數(shù)學模型，進行預測運算得到的預測值，或利用其他方法得到的初步預測值，還要參照當前已經(jīng)出現(xiàn)的各種可能性 ，以及心的趨勢與發(fā)展，進行綜合分析、對比、判斷推理和評價，最終對初步預測結果進行調(diào)整和修正。 負荷預測管理 將符合預測報告提交后，只是本次預測告一段落，并不等于全部預測工作的結束，隨后仍需根據(jù)主客觀條件的變化及預測應用的反饋信息進行檢驗，必要時進行修正和調(diào)整。 電力負荷的特性分析 負荷的周期性 短期負荷預測的一個突出特點是：為對系統(tǒng)負荷進行預測，必須對過去的負荷歷史資料進行分析。因為電力系統(tǒng)的負荷本質(zhì)上是不可控的，了解未來短期內(nèi)的負荷的可能變化的一個最有效的辦法，就是觀察負荷的歷史紀錄 。電力系統(tǒng)負荷的變化是有規(guī)律的，其規(guī)律主要體現(xiàn)在負荷變化的周期性，這種周期性是負荷的一種內(nèi)在規(guī)律 [4,6]。究其原因，是人類的生產(chǎn)、生活具有規(guī)律性，因此負荷變化也具有規(guī)律性。負荷的變化的具體的周期性體現(xiàn)在它具有按天、按周及按年的周期性變化特點。負荷變化的周期性是分析負荷預測的基礎，也是預測的關鍵。 負荷變化的年周期性。 負荷的年周期性與季節(jié)的關系密切，也主要體現(xiàn)了負荷與人民生活規(guī)律的緊密關系，不同的季節(jié)，人民的生活方式和部分生產(chǎn)情況改變，則相應地影響著負荷的變化。一般夏季比較炎熱，較直接的體現(xiàn)為制冷的用 電負荷明顯增加，同時可以看到在夏季的負荷波動較其他季節(jié)明顯；冬季負荷較低，同時負荷的變化很四川理工學院本科畢業(yè)論文 13 規(guī)律，波動較小；春秋季負荷的特性一般介于冬夏之間，負荷的變化特性不是很明顯。 負荷變化的周周期性。 負荷變化的周周期性主要體現(xiàn)為從周一到周日的每個星期的周期性特征，可以解釋為工作日期間主要為工業(yè)生產(chǎn)負荷持續(xù)運行，人們的生活方式也符合于工作期間的規(guī)律，所以表現(xiàn)出負荷的工作同相似特性。休息日時間 (周六周日兩日 )，部分工業(yè)負荷下降，人們的生活方式變化，如餐飲業(yè)、娛樂業(yè)等負荷加大，從而影響了負荷的變化，一般而言是負荷相對于 工作日降低。 負荷變化的日周期性。 負荷變化的日周期性體現(xiàn)為以 24小時為周期的負荷值的變化，一般不分季節(jié)每日都有早晚兩個高峰，早高峰一般出現(xiàn)在上午 10： 00 點左右，晚高峰出現(xiàn)在晚上 19： 00 到 22： 00 左右。一天的低谷負荷出現(xiàn)在午夜至早晨的后夜間，一般在這個時段人們處于休息狀態(tài)，運行的負荷主要為那些不間斷的負荷，這些負荷組成了負荷的基本負荷，但隨著電力市場的發(fā)展，在一些發(fā)達地區(qū)，峰谷電價的實行可能會將一些私營小企業(yè)的負荷拉到夜間運行，這是將來電力市場成熟發(fā)展后負荷預測需要考慮的問題。峰值負荷的預測是負荷 預測的重要內(nèi)容，因為這部分負荷直接影響著系統(tǒng)運行容量的確定，對系統(tǒng)的運行起重要作用。 負荷的隨機性 從上述分析我們看到了負荷的總體的周期性特點，但負荷還存在著一定的波動性。負荷的波動性是隨機的，影響負荷的波動性的因素是多方面的，而這些因素的影響又是隨機的，所以構成了負荷的波動性。一般影響負荷的隨機性的因素有：政治因素影響、傳統(tǒng)節(jié)日影響、隨機工業(yè)負荷 (如新廠的投產(chǎn) )的影響、天氣的影響等。這些因素都是不確定的，是不能預料的，都會對電力系統(tǒng)負荷造成沖擊，產(chǎn)生隨機負荷。負荷的發(fā)展伴隨著增長趨勢，通常負荷 隨著社會整體經(jīng)濟的增長是呈現(xiàn)增長趨勢的，這種趨勢是由整體的政治經(jīng)濟因素來決定的。 負荷的影響因素分析 電力系統(tǒng)負荷是一個很復雜的非線性系統(tǒng)，有許多直接或間接的因素都會對電力系統(tǒng)的日負荷產(chǎn)生直接的影響。但是在實際的負荷預測中，又不能考慮太多周路堯：基于 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡的短期負荷預測研究 14 的影響因素。一方面由于收集資料的困難，另一方面因素太多會造成建模困難，并且會帶來大量的計算。因此在考慮神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入變量的問題上，應抓住其中幾個最具特征的影響因素。根據(jù)對歷史負荷的分析，一般可把負荷分為兩類：周期性負荷和變動性負荷。周期性負荷，或者說標準負荷，反 映的是負荷自身變化的基本規(guī)律，呈較強的周期性，尤其受到時間周期的影響。針對短期負荷，時間周期因素包括：周周期、日周期等。他們對于日負荷的曲線模式有著極為重要的影響。日負荷曲線基本以周為大周期變化，以 24 小時為小周期變化，這些負荷的變化就構成了周期性負荷的變化狀況。變動性負荷是隨機因素影響負荷變化的結果，一般在總負荷中所占的比重不大，約為 10％～ 20％ 左右，它是由于電網(wǎng)內(nèi)偶然因素的影響造成的負荷震蕩。這種負荷，從一個長時間周期看，具有零平均值，但是對于短周期而言，負荷的振蕩會使得負荷平均值有所改變。因此對于短 期負荷預測，這種振蕩的負荷是必須加以考慮的。造成這種負荷振蕩的因素主要為節(jié)假日和氣象條件的影響。節(jié)假日 (主要指法定假日五一、國慶、元旦、春節(jié)等 )以及重大的社會政治事件日，都將對日常的生產(chǎn)、生活用電產(chǎn)生不同程度的影響。由于節(jié)假日負荷數(shù)據(jù)量少，受社會、經(jīng)濟和氣候等多方面團素的影響，負荷的增長和變化關系不確定，預測時間跨度長，因此節(jié)假目負荷預測的難度較大。由于無法形成充足、有效的樣本集，使得神經(jīng)網(wǎng)絡法等方法在節(jié)假日預測時，預測精度難以滿足要求。氣象條件包括溫度、濕度、風速、日照、霧障等等，它們對負荷變化的影響一般 很快，而且無確定性的規(guī)律。因此這就要求我們必須加以考慮對變化性負荷有較大影響的氣象條件。 在氣象條件中，起主要作用的是溫度因素和天氣狀況。因此為了在負荷預測中考慮這兩方面的影響，本文采用了每天的最高溫度、最低溫度作為神經(jīng)網(wǎng)絡的兩個輸入變量，將天氣狀況模糊離散化后作為神經(jīng)網(wǎng)絡的另一個輸入量一氣候敏感因素 (借鑒電力系統(tǒng)調(diào)度人員的經(jīng)驗利用 [0,1]之間的數(shù)值來定量表示氣候因素對預測負荷的影響 )，這樣更加能夠體現(xiàn)實際負荷的變化情況。 電價也是影響負荷的一個因素，但以前我國的