[發明專利]一種基于負荷密度協調系數的空間電力負荷預測方法

在審

• 申請號: 201511001359.1
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105631547A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 牛湘智;李介夫;高潔;張焱;王傳宇;張東健;韓東;韓潔平;閆晶;王燕濤;李勇
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網吉林省電力有限公司吉林供電公司;東北電力大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種基于負荷密度協調系數的空間電力負荷預測方法，其特征是，包括以下步驟：

1)生成元胞

按照10kV饋線供電范圍劃分待預測區域的方法生成“I類元胞”，則每個元胞的面積為 相應的10kV饋線供電范圍，元胞負荷則是該10kV饋線出口實測的歷史負荷數據，

按照等大小正方形網格劃分待預測區域的方法生成“II類元胞”，則每個元胞的面積就 是一個小正方形的面積，以單個元胞面積的倒數作為電力負荷空間分辨率，選取適當的電 力負荷空間分辨率，如果能夠確定每個II類元胞負荷的大小，就實現了空間負荷預測；

預測結果的空間分辨率之所以選用II類元胞的形式，并非I類元胞，是因為每年都有I 類元胞在新生、擴展和收縮變化，而且每個I類元胞的面積相對較大，即對于城市電網的SLF 而言，其空間分辨率不高，預測結果自然也較為粗糙，同時，II類元胞的調整卻較為靈活；

2)確定負荷密度協調系數

考慮到各I類元胞的形成時間和發展程度都不一致，即使是同類負荷，其在不同的I類 元胞內的負荷密度也并不一樣，若采用統一的分類負荷密度進行預測，則勢必會帶來較大 的誤差，故引入負荷密度協調系數消除同類負荷在不同元胞內分布不均勻的問題，然而，以 往相關空間負荷預測算法中負荷密度協調系數的求取并不能真實表征歷年I類元胞負荷密 度協調系數的變化趨勢，這給預測目標年負荷密度協調系數的求取帶來較大誤差，影響預 測結果的精度，所以，這里引入新的負荷密度協調系數β，確定β的具體步驟如下：

首先，求出每個I類元胞歷年的負荷密度，見式(1)：

d_ik＝P_ik/S_i(1)

式中：d_ik為第k年第i個I類元胞的負荷密度；P_ik為第k年第i個I類元胞的負荷；S_i為第i 個I類元胞的面積；

然后，將統計的m年內所有I類元胞的負荷密度的最大值作為基準，確定出負荷密度協 調系數β，確定過程如下：

(1)統一測度變換T：

Tdik=dikmaximaxmdim=yik---(2)]]>

式中，T稱為統一測度變換，y_ik是變換后的樣本元素數值，y_ik∈[0,1]；d_ik為第k年第i個 I類元胞的負荷密度；為統計的m年內所有I類元胞的負荷密度的最大值；

(2)與標準值距離計算：

Δ_ik＝|y_ik-y_i^*|＝|y_ik-1|(3)

式中，Δ_ik表示樣本元素y_ik與標準值y_i^*之間的距離，標準值y_i^*的含義是設想理想狀態 下I類元胞的負荷密度處處相等，在統一測度變換T下：Td_ik≡1，即標準值y_i^*≡1，以實際數 據測度變換值到標準值的距離作為求取負荷密度協調系數β的基礎數據；

(3)負荷密度協調系數β確定：

βik=miniminjΔim+maximaxjΔimΔik+maximaxjΔim---(4)]]>

式中，β_ik為第k年第i個I類元胞內負荷密度協調系數；

3)求取分類負荷密度指標

利用I類元胞的實測歷史負荷數據結合歷年I類元胞內用地信息來求取各年的分類負 荷密度指標，在每一年的時間斷面上都有式(5)成立：

P1=β1ks11d1+β1ks12d2+...+β1ks1jdjPi=βiksi1d1+βiksi2d2+...+βiksijdjPn=βnksn1d1+βnksn2d2+...+βnksnjdj---(5)]]>

式中：P_i為第i個I類元胞的負荷；β_ik為第k年第i個I類元胞內的負荷密度協調系數；s_ij為第i個I類元胞內第j類用地面積；d_j為第j類用地的負荷密度指標；

矩陣表達形式如下：

P＝B.*A*D＝C*D(6)

式中：P為I類元胞的負荷矩陣；B為I類元胞內負荷密度協調系數矩陣；A為反應各I類元 胞內用地信息的系數矩陣；D為分類負荷密度指標矩陣，對于式(6)，如果I類元胞負荷及分 類負荷密度的估計值已經得到，則有:

P^=CD^---(7)]]>

那么，I類元胞負荷的觀測值，即I類元胞實測的歷史負荷數據與估計值之差的平方和 記作Q，可用式(8)來表示，

Q=Σi=1n(Pi-P^i)2=(P-CD^)′(P-CD^)---(8)]]>

根據最小二乘法原理，分類負荷密度值應該是式(9)的解，

∂∂D^(P-CD^)′(P-CD^)=0---(9)]]>

所得到的分類負荷密度的最小二乘估計值見式(10)

D^=(C′C)-1C′P---(10)]]>

在已經求取出歷年分類負荷密度指標的情況下，可用趨勢法預測出分類負荷密度指標 在目標年的大小；

4)模型建立

將目標年時每個II類元胞內包含的各類用地的面積分別乘以各自的分類負荷密度指 標，再乘以對應的負荷密度協調系數β，便求出了每個II類元胞的負荷值，從而完成SLF，

P=Σj=1αβjdj×Sj---(11)]]>

式中，P為目標年的待預測元胞的負荷；β_j為II類元胞所在I類元胞內第j類負荷的負荷 密度協調系數；d_j為目標年第j類用地的負荷密度；S_j為II類元胞元胞內第j類用地的面積。