西北电网电力负荷预测研究

西北电网电力负荷预测研究

【摘要】西北地区经济相对落后于其他地区，因此其经济水平对国家整体发展水平至关重要。用电负荷能从侧面反应经济发展水平。近几年西北地区用电负荷增长很快，其中也不乏不合理之处。为更深一步了解西北电网负荷特性，作者在整理分析西北电网历史负荷数据电量数据的基础上，用几种预测电量方法，预测未来近十年电量增长情况，并对各种方法进行对比评价。最后发现虽然各种方法所预测的结果会有误差，但基本走势还是趋于一致。

【关键词】西北电网；负荷预测；回归预测；灰色预测；趋势外推法

截至2008年底，包括陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等省区在内的西北地区统调装机容量为5750.61万千瓦，其中火电装机3918.14万千瓦，占该地区总装机的68.1%，水电装机1580.81万千瓦，占该地区总装机的27.5%，其它装机为251.66万千瓦，占该地区总装机的4.4%。西北电网统调总发电量1981.06亿千瓦时，其中火电发电为1523.82亿千瓦时，水电发电为445.5亿千瓦时，其他发电为11.55亿千瓦时。机组平均利用小时数为5450小时，比2007年度下降520小时，地区全年社会用电量至2620亿千瓦时。随着西北地区经济的发展和产业结构的调整，西北地区第三产业和居民生活用电增速将会加快，第二产业用电量增速将会随着大比重的重工业结构的调整而减缓，西北地区的负荷特性将会发生变化。所以对西北电网进行负荷预测，能够为以后电力电量的决策提供依

据。电力系统负荷顶测是电力系统规划管理工作中一个很重要的环节。新建电网中的电源布局、电网规划中的电力平衡、旧电网改造及其现代电网的运行方式和各发电机组生产计划安排，都与当地电力负荷有着十分密切的关系。电力负荷预测还是电力系统规划的基本依据，因此，电力负荷预测工作要力求科学、准确以求得最佳经济效益。目前，各种预测方法甚多，但回归分析法简单、易懂，具有一定的实用价值。

一、多元回归分析预测

1.模型介绍。一般用回归两个字来表明一种现象伴随着另一种现象的变化而发生变化的现象。根据某些影响因素的变动，来推测所研究对象的变化方向和程度，就是回归预测。回归预测是在定性分析的基础上，对实际调查的定量资料进行分析，找出事物发展的内部因素，确定自变量与因变量以及它们之间的相互关系，得到一个回归方程，然后利用回归方程进行预测。它是一种利用事物发展变化的因果关系来预测未来发展趋势的一种方法，所以又称之为因果关系预测。根据结石变量的多少，分为单元回归分析和多元回归分析。在回归分析中，随机变量是自变量，非随机变量是因变量，由给定的多组自变量和因变量资料研究二者之间的关系，形成回归方程。回归方程求得后，给定各自变量数值，就可求出因变量值。回归方程根据自变量和因变量之间的函数形式，又可分为线性回归方程和非线性回归方程。多元回归预测模型构建：y=b0+b1x1+b2x2+ b3x3+ε，其中x1表示经济发展水平，x2表示工业化水平，x3

表示城镇化水平，ε则代表随机误差项。

2.西北电网电量需求预测。西北地区用电量相关指标历史数据如表1。

spss软件运行结果如下：

根据软件输出结果可得出具体的西北地区用电量预测多元回归方程为：y=196.45+0.114x1+10.14x2-25.912x3+0.106x4。通过以上回归结果可以看到：该方程的复相关系数r=0.9（决定系数

r2=0.997），f=1022.2，说明该方程有效。vif低于10，说明共线性较弱，不存在多重共线性。预测结果：

二、趋势外推法

1.模型介绍。趋势外推法将已有的各年度的电力负荷看作一个时间序列，利用最小二乘拟合等方法寻求电力负荷与时间的函数关系，并利用这个函数关系预测以后年度的电力负荷。趋势外推方法在历史数据的拟合方面是最好的，但是无法保证其外推效果的可靠性。其基本思想是未来的负荷变化规律是历史的负荷变化规律的延续。根据历史的负荷资料可以推算出未来的负荷变化情况。其中最简单的是写出趋势曲线的解析函数。解析函数可以是线性的、抛物线的、指数曲线的等。趋势曲线与历史数据的曲线进行拟合，用最小二乘法求出趋势曲线解析函数的各个系数，由确定了的趋势曲线即可求得未来的负荷。

2.西北电网负荷预测。

在未来电量需求肯定按一定趋势发展，用时间t为自变量，时

序数值y为因变量，建立趋势模型

y=f（t）。y=aebt利用excel分析工具分析出模型为：

y=871.6e0.110x。

预测结果：

根据结果所绘的趋势图：

3.预测结果。本研究5-2-1层网络进行训练，各层神经元传递函数分别取tansig，tansig，purelinh函数，trainlm训练函数，进行计算。设定初始学习率为0.03，误差为0.01，最大迭代次数为2000。

三、灰色预测法

1.模型介绍。灰色系统理论是20世纪80年代由我国邓聚龙教授提出的用来解决信息不完备系统的数学方法。此理论将模糊控制方法和观点扩展到复杂系统中，结合了运筹学与自动控制的数学方法，用来研究灰色性问题。灰色系统是部分信息已知、部分信息未知的系统。此系统将随机过程视为一定范围内不断变化并且与有关时间的过程。它不是统计规律的角度利用大样本研究，而是应用数据生成把杂乱无章的原始数据整理成规律性强的生成序列而后进

行研究分析。gm（1，1）模型是最常用的一种灰色模型，它是由一个只包含单变量的一阶微分方程构成的模型，是作为电力负荷预测的一种有效的模型。它是一种指数增长模型，当电力负荷呈严格指数增长时，从理论上已经证明，此方法具有预测精度高、所需样本数据少、计算简便和可检验等优点。

2.西北电力负荷预测。

四、结论

1.方法评价。回归分析预测具有简便，速度快、外推性好。但是对于历史上未出现的情况有较好的预测性回归预测对数据的要

求高，特别是历史数据残缺或存在较大误差的情况下，预测效果很不理想。对于描述比较复杂的情况，线性回归过于简单，而非线性回归型的确定和参数估计又较为复杂。缺乏自学习能力，负荷结构变化，模型不修正，难以得到较准确的预测结果。趋势外推方法可以保证对历史数据的拟合是最好的，但不能保证外推效果的可靠性。灰色预测具有数据的要求少，分布规律、不需要考虑对变化趋势和运算方便，短期内预测精度相对教高、易于检验等优点。但是当数据的离散程度越大，则预测精度就会越差，不太适合电力系统的长期若干年的预测对于具有波动性变化的电力负荷，采用gm（1，1）模型其误差可能较大，难以满足实际需要。

2.西北电力预测结果分析。虽然各种方法各有优点，也有其局限性，在实现途径上也有所区别，但是总的预测不会出现太大冲突，所以可以看出我国西北地区电量需求在将来十年内有一个持续增

长的发展趋势。西北地区高耗能行业所占比重较大，尤其是2002

年之后，经济迅速发展，高耗能行业发展势头更加迅猛，重工业比重在工业结构中上升幅度较大，电网负荷基本保持以15%以上的增长速度快速增长，负荷曲线较平缓，负荷特性趋于良好。西北地区在经济快速发展、产业结构趋于优化的情况下，势必会推动第三产