刍议数据处理组合方法在电力负荷预测中的应用

【摘要】：电力负荷预测是供电企业必不可少的一项工作，其准确性可以保障供电企业经济合理的安全运行，适时的安排检修计划，从而有效节约成本，为供电企业创造效益。而数据处理组合方法是运用多项式作为数据处理和建模的基本形式，更加提高了数据的准确性。

【关键词】：数据处理；供电企业；负荷预测；准确性

中图分类号：C29 文献标识码：A 文章编号：

电力负荷预测有很多种方法，但形式比较单一，很难应用于所有情况，因此通过利用组合的方法进行预测成为众多专家的共识。

一、电力负荷预测的意义

电力预测之所以近年来的重视程度在加大，是与其内在的重要意义相关联的。负荷预测是电价预测的基础和未来电力市场预测期货交易的基础，是电力市场化商业运营必需的基本内容。根据我国的目前用电情况来看，用电的领域在拓宽，用电的人数在激增，而目前的电力开发还不能满足所有的用电需求。只有进行负荷预测之后，按照预测数据进行合理的电力划分，才能确保人们的生活正常进行，才能保证工厂顺利施工，是国家长治久安的保证，是国民经济提升的基础，同时也是构建和谐社会的保障。负荷预测结果对电力规划提供依据，用于决定未来发电机组的安装，决定装机容量的大小、地点和时间，决定电网的增容和改建，决定电网的建设和发展。

二、负荷预测的基本原理与分类

1、预测的基本原理

①可知性原理。即预测对象的发展趋势和状况可以被人们知道，客观世界是可以被认知的，不但可以知道其过去和现在，而且可以通过总结它的过去和现在来推测未来。②可能性原理。由于事物的发展是多种因素导致的，所以事物发展会有多种可能。对某一指标进行预测，往往需要按照发展变化的规律，进行多方案预测。③连续性原理。强调事物总是从过去发展到现在，有现在发展到未来，而在这个发展过程中某些原有的特征或趋势将会延续下去。④相似性原理。预测对象现在的发展过程和状况可能和其它事物过去的某一阶段类似，这时人们可以根据后一事物的已知状况，来对预测对象未来发展进行预测。⑤反馈性原理。反馈就是把输出返回到输入端，在调节输出结果。运用反馈性原理是为了提高预测的准确性。当预测结果就与实践中实际值存在偏差时，首先分析偏差产生的原因，然后根据查明的原因适当改变输入数据，是预测结果更好。⑥系统性原理。此原理认为预测对象是一个完整的系统，其本身有内在的系统，而它与外界联系有形成了外在系统。系统性原理强调系统整体最佳，系统整体最佳才称得上高水平的预测。

2、电力负荷预测分类

负荷预测可按周期、社会用电情况、负荷特性、地理位置等多种方式进行分类。其中按周期分类是最普遍的一种预测方式，预测的周期可以分为：①长期预测。时间一般为一年以上，甚至几十年，预测的基本单位是年，主要用于为电源电网规划提供决策依据。②中期预测。一月以上，预测的基本时间单位是月，主要为检修、水库调度、期货交易、燃料计划提供决策依据。③节假日预测。一般情况下需要提前1~15 天预测节假日期间的用电负荷负荷，需要根据节假日的特点以及国家相关政策进行。④短期预测。预测时间为 1 天~1周，预测的基本时间单位是小时或半小时，主要为现货交易(预调度计划)提供决策依据。⑤超短期预测。预测时间 5 分钟~60 分钟，预测的基本时间单位是 5 分钟，主要为实时调度、实时电价预测提供决策依据。

3、负荷预测的方法

（1）单位耗电定额预算方法，简称单耗法 单耗有两种，产值单耗和产量单耗。产值单耗：单位国民生产总值（或国内生产总值）所消耗的电量；产量单耗：生产每单位某种商品的耗电量。影响产值和产量单耗的因素包括：①产品结构。在工业生产中，产值单耗大的产品发展受到一定程度的控制，发展减缓，在行业中的比例减小，而单耗小的产品比重增大，使总的产值单耗减小。②产业结构。第一第三产业的单耗远远小于第二产业，第一产业在国民生产中比重较小，对单耗影响不大，而随着第三产业的迅速发展，社会总的单耗减小。③节电措施。国民经济各部门加强管理，对高耗能企业进行限制，鼓励采用新技术，发展节能设备，使产品单耗逐渐降低。④产品单价。由于产品质量提高，引起价格提高，从而增加产值，使产品单耗降低。但是在计算产值时应采用不变价格计算，剔除物价波动影响。⑤生产条件。由于生产条件改变，可能使某些行业单耗增加，例如，采矿行业，改善工作环境，增加安全措施，可能引起耗电量增加。

（2）时间序列预测方法 所谓时间序列预测，就是根据到目前为止的历史资料数据，即时间数列y1，y2，…，yt…，yT所呈现出来的发展趋势和规律，用数学方法进行延伸、外推，推出今后各时期的指标值，即推出今后 T+1，T+2，T+3，…，T+D 时期的指标的预测值。由于所受影响不同，不同的时间数列表现出不同的特征，按照作用效果时间序列可分为四种变动：趋势变动（T）、季节变动（S）、周期变动（T）、不规则变动（I），任意时刻时间序列都可以表现为上述几种变动的不同组合。

（3）电力弹性系数预测方法应用此方法，必须预先知道预测期内国民经济的发展目标及经济增长速度，一般可根据国家发展战略与规划来确定。其关键问题是确定电力电力生产弹性系数值，弹性系数值受多方面因素的影响，又具有某种时间惯性，因此弹性系数取值既要考虑历史数据，又必须考虑未来可能的变化。

三、GMDH方法的基本原理及其算法

1、GMDH方法概述

GMDH方法利用输入、输出变量的所有观测数据，而不事先设置任何参数和模型。它的基本思想是模拟生物有机体演化的方式构造数学模型。

首先从系统的输入变量x1，x2，…xk，组成变量对(xi，xj)，计算每一对自变量(xi，xj)与输出变量y的回归方程:

y = A+Bxi+Cxj+Dxi2+Exj2+Fxixj(i，j= 1，2，…，k，i≠j，t= 1，2，Ck2)

由此产生出Ck2，即k(k-1)/2个较高阶的变量，替代最初的k个变量x1，x2，…，xk，对输出

变量y进行估计。

根据输入、输出数据求出这些回归方程后，用均方根判据对每一个回归方程的拟合效果进行评估，选出其中最佳者保留下来。于是得到一组(假设为k1个)对y进行最佳估计的二次回归方程(注意每个估计都只依赖于两个自变量)。现在，利用每一个刚刚得到的回归方程生成第二代输入变量的观测值，代替原始的x1，x2，…，xk，如此不断地重复，继续这一过程，直到回归方程开始比前一代的回归方程的估计能力有所下降为止(即均方根由下降变到上升)。在逐次构造回归方程的过程停止后，挑出最后一代的二次多项式中最好的一个，然后进行反向的代数替换，将得到复杂的多项式。

四、结语

负荷预测对于电力系统的发展规划，安全经济调度，起到极为重要的作用。GMDH预测方法在建模思想和解决实际问题的能力上,都比传统的回归拟合方法要优越得多。高质量的预测有利于合理安排发电计划，机组检修，减少热备用，从而提高电力系统运行的经济型，节约能源。

参考文献：

[1]肖国泉，王春，张富伟.电力负荷预测[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]牛晓东.电力负荷预测技术及其应用[M].北京：中国电力出版社，1998.

[3]周佃民，赖菲，刘亚安，等.电力系统负荷预测与电价预测[J].继电器，2000，28（10）31-33.