[發(fā)明專利]一種基于馬爾科夫鏈的電力系統(tǒng)負(fù)荷準(zhǔn)確預(yù)測方法

有效

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• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN102509173A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文升;劉遠(yuǎn)龍;龔文杰;陳琛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東電力集團(tuán)公司青島供電公司
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種負(fù)荷預(yù)測方法，特別是針對于電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測的方法。

背景技術(shù)

負(fù)荷預(yù)測是根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行特性、增容決策、自然條件與社會(huì)影響等諸多因素，在滿足一定精度要求的條件下，確定未來某特定時(shí)刻的負(fù)荷數(shù)據(jù)，其中負(fù)荷是指電力需求量(功率)或用電量；負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是能量管理系統(tǒng)(EMS)的一個(gè)重要模塊。電力系統(tǒng)負(fù)荷一般可以分為城市民用負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、農(nóng)村負(fù)荷、工業(yè)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。城市民用負(fù)荷主要來自城市居民家用電器的用電負(fù)荷，它具有年年增長的趨勢，以及明顯的季節(jié)性波動(dòng)特點(diǎn)，而且民用負(fù)荷的特點(diǎn)還與居民的日常生活和工作的規(guī)律緊密相關(guān)。

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。

工業(yè)負(fù)荷是指用于工業(yè)生產(chǎn)的用電，一般工業(yè)負(fù)荷的比重在用電構(gòu)成中居于首位，它不僅取決于工業(yè)用戶的工作方式(包括設(shè)備利用情況、企業(yè)的工作班制等)，而且與各行業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)、季節(jié)因素都有緊密的聯(lián)系，一般負(fù)荷是比較恒定的。

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。此類負(fù)荷與工業(yè)負(fù)荷相比，受氣候、季節(jié)等自然條件的影響很大，這是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)所決定的。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。

從以上分析可知電力負(fù)荷的特點(diǎn)是經(jīng)常變化的，不但按小時(shí)變、按日變，而且按周變，按年變，同時(shí)負(fù)荷又是以天為單位不斷起伏的，具有較大的周期性，負(fù)荷變化是連續(xù)的過程，一般不會(huì)出現(xiàn)大的躍變，但電力負(fù)荷對季節(jié)、溫度、天氣等是敏感的，不同的季節(jié)，不同地區(qū)的氣候，以及溫度的變化都會(huì)對負(fù)荷造成明顯的影響。

電力負(fù)荷的特點(diǎn)決定了電力總負(fù)荷由以下四部分組成：基本正常負(fù)荷分量、天氣敏感負(fù)荷分量、特別事件負(fù)荷分量和隨機(jī)負(fù)荷分量。

電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測包括最大負(fù)荷功率、負(fù)荷電量及負(fù)荷曲線的預(yù)測。最大負(fù)荷功率預(yù)測對于確定電力系統(tǒng)發(fā)電設(shè)備及輸變電設(shè)備的容量是非常重要的。為了選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)組類型和合理的電源結(jié)構(gòu)以及確定燃料計(jì)劃等，還必須預(yù)測負(fù)荷及電量。負(fù)荷曲線的預(yù)測可為研究電力系統(tǒng)的峰值、抽水蓄能電站的容量以及發(fā)輸電設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。

負(fù)荷預(yù)測根據(jù)目的的不同可以分為超短期、短期、中期和長期：

①超短期負(fù)荷預(yù)測是指未來1小時(shí)以內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測，在安全監(jiān)視狀態(tài)下，需要5～10秒或1～5分鐘的預(yù)測值，預(yù)防性控制和緊急狀態(tài)處理需要10分鐘至1小時(shí)的預(yù)測值。

②短期負(fù)荷預(yù)測是指日負(fù)荷預(yù)測和周負(fù)荷預(yù)測，分別用于安排日調(diào)度計(jì)劃和周調(diào)度計(jì)劃，包括確定機(jī)組起停、水火電協(xié)調(diào)、聯(lián)絡(luò)線交換功率、負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配、水庫調(diào)度和設(shè)備檢修等，對短期預(yù)測，需充分研究電網(wǎng)負(fù)荷變化規(guī)律，分析負(fù)荷變化相關(guān)因子，特別是天氣因素、日類型等和短期負(fù)荷變化的關(guān)系。

③中期負(fù)荷預(yù)測是指月至年的負(fù)荷預(yù)測，主要是確定機(jī)組運(yùn)行方式和設(shè)備大修計(jì)劃等。

④長期負(fù)荷預(yù)測是指未來3～5年甚至更長時(shí)間段內(nèi)的負(fù)荷預(yù)測，主要是電網(wǎng)規(guī)劃部門根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對電力負(fù)荷的需求，所作的電網(wǎng)改造和擴(kuò)建工作的遠(yuǎn)景規(guī)劃。對中、長期負(fù)荷預(yù)測，要特別研究國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家政策等的影響。

對于負(fù)荷預(yù)測的方法，專利CN101706778A公開了基于CURE算法在負(fù)荷預(yù)測中的應(yīng)用，CURE算法在負(fù)荷預(yù)測中的步驟：(1)對負(fù)荷預(yù)測中的歷史數(shù)據(jù)庫中抽出數(shù)據(jù)樣本；(2)對于每一分區(qū)，利用層次算法進(jìn)行聚類；(3)對樣本中的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，輸入只包括各個(gè)分區(qū)獨(dú)自聚類時(shí)發(fā)現(xiàn)的簇的代表性點(diǎn)。CN101299251A一種基于概率逆換算法的中長期電力負(fù)荷的預(yù)測方法，包括以下步驟：1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和改進(jìn)：根據(jù)行業(yè)數(shù)據(jù)庫，給出行業(yè)負(fù)荷的初始數(shù)據(jù)表，并將點(diǎn)估計(jì)擴(kuò)展成三段式區(qū)間估計(jì)；2)專家能力數(shù)據(jù)的生成與改進(jìn)：根據(jù)行業(yè)專業(yè)知識(shí)，將專家能力數(shù)量化并根據(jù)專家權(quán)重生成“虛擬專家”；3)實(shí)際數(shù)據(jù)與虛擬專家數(shù)據(jù)的整合：根據(jù)虛擬專家數(shù)據(jù)，修正步驟1)中的區(qū)間估計(jì)；4)負(fù)荷預(yù)測與預(yù)測結(jié)果修正：通過概率逆換算法反復(fù)將虛擬專家數(shù)據(jù)逆換到實(shí)際數(shù)據(jù)空間并加以比較修正，直到得到滿意結(jié)果。這些方法取樣量多，運(yùn)算麻煩，時(shí)間長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于馬爾科夫鏈的電力系統(tǒng)負(fù)荷準(zhǔn)確預(yù)測方法，該種方法負(fù)荷預(yù)測只用少量樣本就可以進(jìn)行，運(yùn)行速度快，運(yùn)算時(shí)間短，并且可以得出概率預(yù)測的結(jié)果。