【正文】 經(jīng)過短暫的沉默和爭河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 議之后，迅猛的發(fā)展起來了，而且應(yīng)用越來越廣泛。 模糊數(shù)學(xué)就是用數(shù)學(xué)方法研究與處理模糊現(xiàn)象的數(shù)學(xué)。如高個(gè)子與矮個(gè)子、年輕人與老年人、熱水與涼水、環(huán)境污染嚴(yán)重與不嚴(yán)重等。利用模糊數(shù)學(xué)和模糊邏輯，能很好地處理各種模糊問題。它既可用于 “ 硬 ” 科學(xué)方面，又可用于 “ 軟 ”科學(xué)方面。它以 “ 模糊集 合 ” 論為基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了離散函數(shù)光滑性，微分方程背景值、平射性等一些基本問題，同時(shí)也考慮了有限和無限的相對性，定義了指標(biāo)集拓?fù)淇臻g的灰導(dǎo)數(shù)，最后解決了微分方程的建模問題。這一工作開始并不順利，一時(shí)建立不起可供應(yīng)的模型。后來，他接受了全國糧食預(yù)測的課題，為了搞好預(yù)測工作，他研究了概率統(tǒng)計(jì)追求大樣本量，必須先知道分布規(guī)律、發(fā)展趨勢，而時(shí)間序列法只致力于數(shù)據(jù)的擬合，不注重規(guī)律的發(fā)展。 灰色系統(tǒng)理論的形成是有過程的。這些眾多因子的未知性和不確定性，成為系統(tǒng)的灰色特性。 灰色模型適合于貧信息 條件下的預(yù)測，灰色系統(tǒng)理論 采用生成數(shù)列建模。它將隨機(jī)量當(dāng)做在一定區(qū)間變化的灰色量，將灰色過程當(dāng)作是在一定幅區(qū)內(nèi)，一定時(shí)區(qū)內(nèi)變化的隨機(jī)過程。 灰色理論在概念上改變了隨機(jī)性問題的處理方法，從而可使它用于信息河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 9 不明或信息不全的系統(tǒng)。部分信息已知、部分信息未知的系統(tǒng)稱為灰色系統(tǒng)。 灰色系統(tǒng) 理論 預(yù)測 灰色系統(tǒng)理論是 二十 世紀(jì) 八十 年代由我國鄧聚龍教授提出，用來解決信息不完備系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法。 現(xiàn)代負(fù)荷預(yù)測 算法 二十 世紀(jì) 八十年代后期，一些基于新興學(xué)科理論的現(xiàn)代預(yù)測方法逐漸 得到成功應(yīng)用。 時(shí)間序列 法 的 優(yōu)點(diǎn)是工作量小，所需要的數(shù)據(jù)少，此外計(jì)算的速度也快，對負(fù)荷近期的變化的連續(xù)性能夠準(zhǔn)確地反映。 它利用了電力負(fù)荷時(shí)間上的延續(xù)性，通過對歷史數(shù)據(jù)時(shí)間序列的分析處理，確定其基 本特征和變化規(guī)律，預(yù)測未來負(fù)荷。 電力負(fù)荷的一些歷史數(shù)據(jù)就是根據(jù)時(shí)間的間隔記錄下來的一種有序的集合，所以說它是一個(gè)時(shí)間序列。而且 為了獲得比較精確的預(yù)報(bào)結(jié)果，需要大量的計(jì)算，這一方法不能處理氣候變量和負(fù)荷之間的非平衡暫態(tài)關(guān)系。按自變量的多少可以分為一元回歸和多元回歸，按照自變量和因變量間回歸方程的類型又可以分為線性回歸和非線性回歸。 回歸分析法是研究變量和變量之間依存關(guān)系的一種數(shù)學(xué)方法，其關(guān)鍵是尋找因變量與自變量之間存在的相關(guān)關(guān)系，計(jì)算參數(shù)，確定回歸方程是。 其 結(jié)構(gòu)形式以及計(jì)算原理比較簡單，預(yù)測速度也比較快。 回歸分析法就是根據(jù)負(fù)荷過去的歷史資料，建立可以分析的數(shù)學(xué)模型，對未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。但有時(shí)候在回歸分析中，選用何種因子和該因子采用何種表達(dá)式只是一種推測， 這影響了用電因子的多樣性和某些因子的不可預(yù)測性，使得回歸分析在某些情況下受到限制。 傳統(tǒng) 負(fù)荷 預(yù)測 算法 回歸分析法 回歸分析法又稱統(tǒng)計(jì)分析法， 即以歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律為基礎(chǔ) ， 尋找因變量與自變量之間的關(guān)系，將模型的參數(shù)予以確定，這樣來推斷出負(fù)荷值， 其任務(wù)是確定預(yù)測值和影響因子之間的關(guān)系。 在預(yù)測實(shí)踐中對于同一個(gè)問題，往往可以采用多種不同的預(yù)測方法 ，彌補(bǔ)單模型的不足，盡可能地提高預(yù)測精度。但由于電力系統(tǒng)負(fù)荷變化的復(fù)雜性，無法建立一個(gè)確定的模型對它進(jìn)行預(yù)測。附錄 主要包括說明正文的附表、資料，預(yù)測中采用的計(jì)算方法的推導(dǎo)和說明，以及正文中未列出的有價(jià)值的其他資料。正文包括分析及預(yù)測過程、預(yù)測模型及說明、有關(guān)計(jì)算方法、必要的圖表、預(yù)測的主要結(jié)論及對主要結(jié)論的評價(jià)。摘要通常說明預(yù)測中的主要發(fā)現(xiàn)、預(yù)測的結(jié)果及提出的主要建議和意見。若誤差太大，就失去了預(yù)測的意義，并從而導(dǎo)致電力規(guī)劃的失誤。 因此，在得到預(yù)測結(jié)果后必須對預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠性進(jìn)行評價(jià)。 （ 3） 評價(jià)預(yù)測階段 預(yù)測的主要成果是得到預(yù)測結(jié)果。如果是采用定量預(yù)測方法來進(jìn)行預(yù)測，就要根據(jù)建立的定量預(yù)測模型，帶入預(yù)測期的自變量目標(biāo)值，就可以獲得預(yù)測期所要的預(yù)測變量值。 （ 1） 準(zhǔn)備階段 準(zhǔn)備階段的工作是由確定預(yù)測目標(biāo)、落實(shí)組織工作、搜集資料、分析資料和選擇方法等工作組成。因此，電力負(fù)荷預(yù)測是一項(xiàng)十分重要的工作，它對于保證電力工業(yè)的健康發(fā)展，乃至對于整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展均有著十分重要的意義。 所以說，電力市場的不斷發(fā)展也需要精確的 中長期 負(fù)荷預(yù)測；第三，在用計(jì)算機(jī)對電網(wǎng)進(jìn)行在線控制時(shí)，應(yīng)該用 中長期 的預(yù)測合理的調(diào)度發(fā)電量，使得發(fā)電的成 本降低；第四，為了能夠科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理的安排大電網(wǎng)中各個(gè)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)，以便使得系統(tǒng)在安全的范圍內(nèi)保持的儲(chǔ)備容量消耗達(dá)到最小，進(jìn)行 中長期 負(fù)荷預(yù)測也是必要的。電力負(fù)荷預(yù)測為編制電力規(guī)劃提供 依據(jù)，它規(guī)定了 電力工業(yè)的發(fā)展水平、發(fā)展速度、 動(dòng)力資源的需求量，電力工業(yè)發(fā)展的資金需求量，以及電力工業(yè)發(fā)展對人力資源的需求量。正確地預(yù)測電力負(fù)荷，既是為了保證無條件供應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)各部門及人民生活以充足的河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 電力的需要，也是電力工業(yè)自身健康發(fā)展的需要。 （ 1） 氣象因素的影響 ： 很多負(fù)荷預(yù)測 模型都引入了氣象部門提供的氣象預(yù)報(bào)信息，包括溫濕度、雨量等在內(nèi)的氣象因素都會(huì)直接影響負(fù)荷波動(dòng)，尤其在居民負(fù)荷占據(jù)較高比例的地區(qū)，這種影響更大 ； （ 2） 節(jié)假日及特殊條件的影響 ： 較之正 常工作日，一般節(jié)假日的負(fù)荷都會(huì)明顯降低，以春節(jié)為例，春節(jié)期間的負(fù)荷曲線一般會(huì)出現(xiàn)大幅度的下降變形，而其變化周期也大致與假日周期吻合 ； （ 3） 大工業(yè)用戶突發(fā)事件的影響 ： 對于大工業(yè)用戶 裝機(jī) 容量占用電負(fù) 荷較高的地區(qū)，大工業(yè)用戶在負(fù)荷預(yù)測偏差中起到的影響作用也比較大 ； （ 4） 負(fù)荷特性分析和預(yù)測方法的影響 ： 由 于很多地區(qū)在負(fù)荷種類結(jié)構(gòu)以及變化因素上的統(tǒng)計(jì)分析工作不夠深入 ，導(dǎo)致在需要?dú)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行對 照時(shí)無法展開工作，對于負(fù)荷特性和相關(guān)變化規(guī)律的總結(jié)也就無從談起 ； （ 5）管理與政策的影響：符合預(yù)測是一項(xiàng)技術(shù)含量很高的工作，然 而符合預(yù)測工 作在很多地區(qū)還沒有得到足夠的重視，基礎(chǔ)工作薄弱，與大用戶的信息溝通不暢，大用戶的用電缺乏計(jì)劃性和有序性；預(yù)測人員缺乏良好的綜合素質(zhì)、較高的分析能力和豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，不適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)工作的要求。有些因按地區(qū)條件產(chǎn)生差異，如工農(nóng)業(yè)發(fā)展速度 。 電力負(fù)荷預(yù)測 影響因素 在電力負(fù)荷預(yù)測中，很多因素不同程度地影響著電力 負(fù)荷 的預(yù)測值。從預(yù)測對象來看，電力負(fù)荷預(yù)測包括對未來電力需求量的預(yù)測和對未來用電量 的預(yù)測以及對負(fù)荷曲線的預(yù)測。 中長期 的負(fù)荷預(yù)測具有一種不確定性和隨機(jī)性，導(dǎo)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 致了負(fù)荷預(yù)測有以下特點(diǎn)：第一，預(yù)測的結(jié)果并不是確定的；第二， 負(fù)荷預(yù)測一般是在一定時(shí)間與范圍內(nèi)進(jìn)行的 ；第三， 負(fù)荷預(yù)測往往是在一定條件下進(jìn)行的 。 電力負(fù)荷預(yù)測 電力負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，也是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，其對電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行都極其重要。農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷也受農(nóng)作物種類、耕作習(xí)慣的影響，但就 電網(wǎng)而言，由于農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷集中的時(shí)間與城市工業(yè)負(fù)荷高峰時(shí)間有差別，所以對提高電網(wǎng)負(fù)荷率有好處。農(nóng)村負(fù)荷則是指農(nóng)村居民用電和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電。此外，商業(yè)部門由于商業(yè)行為在節(jié)假日會(huì)增加營業(yè)時(shí)間，從而成為節(jié)假日中影響電力負(fù)荷的重要因素之一。商業(yè)負(fù)荷，主要是指商業(yè)部門的照明、空調(diào)、動(dòng)力等用電負(fù)荷，覆蓋面積大，且用電增長平穩(wěn)，商業(yè)負(fù)荷同樣具有季節(jié)性波動(dòng)的特性。 電力負(fù)荷的構(gòu)成與特點(diǎn)如下：電力系統(tǒng)負(fù)荷一般可以分為 工業(yè)負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、城市民用負(fù)荷、農(nóng)村負(fù)荷 以及其他負(fù)荷等，不同類型的負(fù)荷具有不同的特點(diǎn)和規(guī)律。通常有兩種改進(jìn)方法：第一，將各種 預(yù)測的方法所得的結(jié)果，選取適當(dāng)?shù)臋?quán)重來加權(quán)平均；第二，幾種預(yù)測模型進(jìn)行比較，選擇預(yù)測結(jié)果離真實(shí)值最接近的模型。 在電力系統(tǒng)中的 中長期 負(fù)荷預(yù)測中，這些方法盡管得到了廣泛的應(yīng)用，但都有自己的局限性。到二十世紀(jì)九十年代，在 中長期 負(fù)荷預(yù)測中出現(xiàn)了人工智能技術(shù)，較為先進(jìn)的預(yù)測方法相繼被提出，如： 專家系統(tǒng)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論、灰色理論等。 電力負(fù)荷預(yù)測的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 中長期 的負(fù)荷預(yù)測經(jīng)歷了經(jīng)典預(yù)測法到人工智能的過程。電力負(fù)荷預(yù)測工作的水平已成為衡量一個(gè)電力企業(yè)的管理是否走向現(xiàn)代化的顯著標(biāo)志之一，尤其在我國電力實(shí)業(yè)快速發(fā)展的今天，用電管理走向市場，電力負(fù)荷預(yù)測問題的解決已經(jīng)成為我們面臨的 重要任務(wù)。隨著現(xiàn)代工業(yè)和農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展及人民生活水平的日益提高，社會(huì)對電力的需求量越來越大。準(zhǔn)確的 中長期 電力負(fù)荷預(yù)測，可以在夏冬季用電高峰期時(shí)及時(shí)可靠地制定地區(qū)負(fù)荷供限電方案，保持社會(huì)正常生產(chǎn)和生活；可以經(jīng)濟(jì)合河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 理的安排電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)電機(jī)組的啟停和機(jī)組檢修計(jì)劃，保持電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，減少不必要的儲(chǔ)備容量，有效地降低發(fā)電成本，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；中長期電力負(fù)荷預(yù)測結(jié)果可以用于決定未 來新的發(fā)電機(jī)組 的安裝，決定裝機(jī)容量的大小、地點(diǎn)和時(shí)間，決定電網(wǎng)的增容和改建，決定電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。 按預(yù)測時(shí)間期限通常分為 短期、 中期、 中長期 負(fù)荷預(yù)測。 電力負(fù)荷預(yù)測 已成為電力系統(tǒng)調(diào)度、用電、規(guī)劃的前提。 負(fù)荷 的大小，無論是對電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)還是運(yùn)行研究而言，都是極為重要的因素 。發(fā)電不夠，則應(yīng)當(dāng)采取必要的措施，來增加發(fā)電機(jī)組的功率；發(fā)電過剩，也應(yīng)當(dāng)采取必要的措施，如有選擇的停機(jī)。 電能的特點(diǎn)之一是不能大量儲(chǔ)存，即電能的生產(chǎn)、輸送、分配、消費(fèi)是同時(shí)進(jìn) 行的?；疑到y(tǒng)理論把負(fù)荷序列通過生成變換，使其變化為有規(guī)律的生成數(shù)列再建模，用于負(fù)荷預(yù)測。 灰色系統(tǒng)理論是把負(fù)荷序列看作一真實(shí)的系統(tǒng)輸出，它是眾多影響因子的綜合作用結(jié)果。人工智能方法包括灰色系統(tǒng)理論法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、模糊數(shù)學(xué) 方法、小波分析 法 等。現(xiàn)有的預(yù)測方法大體可以分為 兩 類：經(jīng)典的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法以及上世紀(jì) 九十 年代興起的各種人工智能方法。隨著電力市場的建立和發(fā)展，對中長期負(fù)荷預(yù)測提出了更高的要求，中長期負(fù)荷預(yù)測不再僅僅是 EMS 的關(guān)鍵 部分，同時(shí)也是制定電力市場交易計(jì)劃的基礎(chǔ)。 Shanghai city 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 I 目錄 1 緒論 .................................................................... 1 背景 ............................................................. 1 電力負(fù)荷預(yù)測的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 ..................................... 2 2 電力負(fù)荷分析及預(yù)測 ...................................................... 3 電力負(fù)荷分析 ..................................................... 3 電力負(fù)荷預(yù)測 ..................................................... 3 電力負(fù)荷預(yù)測影響因素 ............................................. 4 電力負(fù)荷預(yù)測的意義 ............................................... 4 電力負(fù)荷預(yù)測步驟 ................................................. 5 3 電力負(fù)荷 預(yù)測基本算法選擇 ................................................ 7 傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測算法 ................................................. 7 回歸分析法 .................................................. 7 時(shí)間序列法 .................................................. 8 現(xiàn)代負(fù)荷預(yù)測算法 ................................................. 8 灰色系統(tǒng)理論預(yù)測 ............................................ 8 模糊數(shù)學(xué)理論預(yù)測 ............................................ 9 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論預(yù)測 ........................................... 10 小波分析預(yù)測 ............................................... 11 專家系統(tǒng)法預(yù)測 ............................................. 11 4 灰色系統(tǒng)理論 ........................................................... 13 灰數(shù) ............................................................ 13 灰色理論應(yīng)用范圍 ................................................ 13 灰色生成數(shù)列 .....................