电力负荷预测常用方法的分析比较与应用_胡杰

他非电能源的范围不断扩大 , 电力与经济关系的变
化很大 , 电力需求与经济发展的步伐不协调 , 造成电
力弹性系数难以确定 , 此时期就不宜采用电力弹性
系数法进行预测 。
一般来说 , 电 力弹 性系 数法 仅适 合于 大范 围
(例如全 国或大区 电力系 统地区 )、较 长时段 的预
测 , 属于长期趋势预测 , 是一种宏观预测方法 。仍以
[ Abstract] Inthesituationoftheelectricpowermarketcomingintogradually, electricpowerloadprediction playsanincreasinglyimportantroleintheelectricpowerlayoutandrunningofelectricpowernetwork, andthe researchaboutitsmethodalsoappearstohavebecomeincreasinglyimportant.Thispaper, combiningelectric powernetworklayoutofacertainprovince, onthebasisofinterrelatedthetheoryandthepracticeofelectric powerloadforcecasting, analysesandcomparesthecommonmethods(trendextrapolation, perunitconsumption, elasticcoefficient, regressionanalysisandgreymodelofelectricpowerloadforcecasting, andgivesthe correspondingconclusions. [ Keywords] loadforcecasting;trendextrapolation;perunitconsumption;elasticcoefficient;regression analysis;greymodel
仍以该省电网规划为例 , 利用 GDP单耗预测该 省 2010年全社会用电量为 3.205, 与推荐方案的误 差为 1.4%;2015年全社会用电量为 5.25, 与推荐 方案的误差为 5.1%, 符合上述结论 。 1.3 弹性系数法
电力弹性系数是反映电力消费的年均增长率和 国民经济年均增长率之间关系的宏观指标 。电力弹
t———年份 。 利用该模型曲线得到该省 2010年和 2015年的 全社会用电量分别为 3.221和 5.029, 与该推荐方 案 (由该省权威部门预测给出 )的误差分别为 0.9% 和 3.1%, 可见趋势外推法对于中短期负荷预测结 果较理想 。 1.2 单耗法
单耗法是根据第一 、二 、三产业单位用电量创造 的经济价值 , 从预测的经济指标推算出用电需求量 , 加上居民生活用电 , 构成全社会用电量 。 预测时 , 通 过对过去的单位产值耗电量进行统计分析 , 并结合 产业结构调整 , 找出一定的规律 , 预测规划期第一 、 二 、三产业的综合单耗 , 然后根据国民经济和社会发 展规划指标 , 按单耗法进行预测 。 单耗法分产品单 耗法和产值单耗法 。 采用单耗法预测负荷的关键是 确定适当的产品单耗或产值单耗 。
1.1 趋势外推法 趋势外推法又称曲线分析 、曲线拟合 , 是运用非
常广泛的定量预测方法 。 它是通过寻找负荷的变化 趋 势 , 根据这一变化趋势对原负荷数据序列作计算
[ 收稿日期 ] 2008-01-12 [ 作者简介 ] 胡 杰 (1971 -), 女 , 湖北 宜城 人 , 硕 士研 究 生。
的预测的 。因此 , 电力弹性系数是经济平稳发展时
期中长期电力需求预测的常用方法 。在经济转型时
期 , 由于受多种不确定性影响因素的影响 , 比如经济
结构和产业结构的急剧变化 , 电力弹性系数已经变
得不确定 , 并且随着科学技术的迅猛发展 , 节电技术
和电力需求管理的不断产生和发展 , 以电能代替其
在电力改革进一步深入 、电力市场逐步形成 、电 力企业自主经营和自负盈亏的今天 , 电力负荷预测 在电力规划和电网运行等方面发挥着重要的作用 , 对电力负荷预测方法的研究也显得越来越重要 。基 于此 , 本文结合某省电网规划 , 对电力负荷预测的常 用方法进行了比较分析并给出了相应结论 。
1 电力负荷预测方法
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性系数可用公式 (1)表示 : β =Ky/Kx
式中 β——— 电力弹性系数 ;
(1)
Ky——— 电力消费年均增长率 ;
Kx ———国民经济年均增长率 。
预测规划期所需的用电量见公式 (2):
Wt =Wo(1 +βαk)t
(2)
式中 Wt——— 规划期所需的电量 ;
Wo——— 基年的实际用电量 ;
u———为模型的协 调系数 , 反 映数据间的变
化关系 。
仍以该省电力负荷预测为例 , 分别采用了长数
列灰色预测 (1995 ～ 1996年间数据 )和短数列灰色
预测 (2000 ～ 2006年间数据 )。 前者预测的 2010年
用电量为 2.918, 与推荐方案的误差为 10.2%;后者
单耗法的优点是方法简单 , 缺点是需要做大量 细致的调研 、统计 、分析工作 , 比较笼统 , 很难反映现 代经济 、政治 、气候等条件的影响 。
由于近期阶段的产品单耗或产值单耗较易准确 预测 , 所以其对短期负荷预测的效果较好 。 而在市 场经济条件下 , 未来的单耗和经济发展指标都具有 不确定性 , 对中远期预测的准确性难以确定 。
用弹性系数法预测负荷的关键及核心问题就是如何
确定规划期的电力弹性系数值 。
由于弹性系数法是根据已经掌握的今后一段时
期内国民经济发展计划确定的国内生产总值的年平
均增长率 , 以及选用过去历史阶段的电力弹性系数
的变化规律的值预测今后一段时期的需电量 , 在经
济平Leabharlann Baidu发展时期 , 电力弹性系数的值是可以较准确
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其具有比较明显的二项式增长趋势 (见图 1)。
图 1 某省全社会用电量二项式拟合图
模型曲线方程式为 : Wt =0.010 9(t-1994)2 -0.041 6(t-1994)
+1.095 8 式中 Wt——— 该省 t年全社会用电量 ;
趋势外推法的优点是只需知道历史数据 , 所需 要的数据量较少 。 缺点是如果负荷出现波动 , 会引 起较大的误差 。不同模型预测出的结果误差也会很 大 , 使用的关键是根据地区发展情况 , 选择适当的模 型。
分析某省 1995年以来的历史用电量数据 , 发现
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湖 北 电 力 第 2
32卷第 2期 008年 4月
Analyzing, ComparingandApplyingtheCommonMethodsof ElectricPowerLoadForcecasting
HUJie1 , WENShan-shan1 , HUDao-fu2 , HEYi-ming1
(1.SchoolofElectricalEngineering, WuhanUniversity, Wuhan430072, China; (2.HubeiXianningWenquanElectricPowerSupplyCompany, Xianning437100, China)
人均用电量分别进行回归得到以下结果 :用 GDP回
归预测 2010年该省全社会用电量为 3.011, 与推荐
方案的误 差为 7.4%;而 用人 均 用电 量回 归 预测
2010年 的用 电 量 为 3.22, 与 推 荐方 案 的 误 差为
0.92%。 可见影响因子的选择对预测结果的影响很
大。
1.5 灰色预测法
外推和曲线拟合外推 , 从而求得预测负荷的预测值 。 常用的趋势模型有线型 模型 、多 项式模型 、对数模 型 、二次曲线模型 、幂函数模型 、指数模型等 。 这些 预测技术的共同特点就是作趋势外推 , 不对其中的 随机成分作统计处理 , 因此是简单实用的预测方法 。
应用趋势外推法有 2 个假设条件 :一是假设负 荷没有跳跃式变化 ;二是假定负荷的发展因素也决 定未来的发展 , 其条件是不变或变化不大 。 选择合 适的曲线模型是应用趋势外推法的重要环节 , 一般 图形识别法和差分法是选择模型的 2种基本方法 。
该省电力负荷预测为例 , 由于该省目前处于工业化
中期向工业化后期过渡的经济转型时期 , 所以就不
宜采用电力弹性系数法预测该省电力负荷预测 。
1.4 回归分析法 回归法又称统计分析法 , 也是广泛应用的定量
预测方法 。它是根据负荷过去的历史资料 , 建立可
以进行数学分析的数学模型 , 对未来的负荷进行预
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第203028卷年第4月2期
电力负荷预测常用方法的分析比较与应用
胡 杰 1 , 文闪闪1 , 胡导福 2 , 何益鸣 1
(1.武汉大学电气工程学院 , 湖北 武汉 430072;2.湖北咸宁温泉供电公司 , 湖北 咸宁 437100) [摘 要 ] 在电力市场逐步形成的形势下 , 电力负荷预测在电力系统规划和电网运行方面发挥着 越来越重要的作用 , 其方法的研究也显得越来越重要 。结合某省电网规划 , 在相关电力负荷预测理论及 实践的基础上 , 从适用条件 、数据形式 、计算难度和适用范围等方面对电力负荷预测常用的几种方法 (趋势外推法 、单耗法 、弹性系数法 、回归分析法及灰色预测法 )进行了分析 、比较 , 并给出了相应的结 论。 [关键词 ] 负荷预测 ;趋势外推法 ;单耗法 ;弹性系数法 ;回归分析法 ;灰色预测法 [ 中图分类号 ] TM715 [ 文献标识 码 ] A [ 文章编号 ] 1006-3986(2008)02-0013-03
现电力负荷预测 。
在回归分析中 , 选用何种因子和该因子采用何
种表达式只是一种推测 (一般常用的因子有国民生
产总值 、人口 、人均用 电量和工农业总产值等 ), 这
影响了用电量因子的多样性和某些因子的不可预测
性 , 使得回归分析法在某些情况下受到限制 。
对该省历年用电量与国 内生产总值 (GDP)和
灰色模型可以用 h个变量的 n阶微分方程模型 GM(
n, h)表示 , GM(1, 1)是它的 特例 , 可用下式 (3)表
示:
dX(1) dt
=ax(1)
=u
(3)
式中 x(1)——— 原始数据经累加生成的新数据 ;
a——— 为模型的发展参数 , 反映 x(1)与原始数
列 x(0) 的发展趋势 ;
预测的 2010年用电量为 3.125, 与推荐方案的误差 为 3.8%, 可见使用长数列得到的结果并不理想 , 因
αk——— 规划期的国民生产总值年均增长率 ;
t———基年至规划年间隔的年数 。
弹性系数法是从宏观上确定电力发展同国民经
济发展的相对速度 , 是衡量国民经济发展和用电需
求的重要参数 。应用弹性系数法的前提条件是必须
预先知道规划期内国民经济的发展目标及其年均增
长率 , 这可根据国民经济发展战略规划来确定 。 采
灰色预测就是将无规律的原始数据进行累加生
成 , 得到规律性较强的生成数列后再重新建模 , 由生
成模型得到的数据再通过累加生成的逆运算 —累减
生成得到还原模型 , 由还原模型作为预测模型进行
负荷预测 。
一般灰色预测模型具有要求负荷数据少 , 可以
不考虑负荷分布规律 , 不考虑负荷变化趋势以及近
期预测精度高 , 运算方便 , 易于检验等优点 。一般的
测 。 从数学的角度看 , 就是数理统计中的回归分析
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第203028卷年第4月2期
法 , 即通过对影响因子和用电量的历史数据进行分
析 , 确定用电量和影响因子之间的函数关系 , 从而实