[發(fā)明專利]一種計(jì)及城市發(fā)展程度的多階段空間負(fù)荷預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811207707.4
• 申請日: 2018-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN109086951B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖白;穆冠男
• 申請（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06;G06Q50/26
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種計(jì)及城市發(fā)展程度的多階段空間負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于，它包括以下步驟：

1)生成元胞

依據(jù)待預(yù)測區(qū)域的城市規(guī)劃方案，構(gòu)建與城市建設(shè)各階段相對(duì)應(yīng)的電力地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)，在該電力GIS中以各用戶的用電范圍生成I類元胞，以等大小網(wǎng)格生成II類元胞；

2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整合

對(duì)待預(yù)測區(qū)域的城市規(guī)劃方案、業(yè)擴(kuò)報(bào)裝計(jì)劃、同類型負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)、相關(guān)城市電網(wǎng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合；

3)構(gòu)建近期空間負(fù)荷預(yù)測模型

利用城市規(guī)劃方案中的用地信息、用戶的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝計(jì)劃，結(jié)合少量的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)、分類負(fù)荷同時(shí)率和權(quán)重系數(shù)建立待預(yù)測區(qū)域的近期SLF模型，見公式(1)，

式中：P_ijt為待預(yù)測區(qū)域中第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷值；k_jt為第j類負(fù)荷在第t年的負(fù)荷同時(shí)率；a_jt為第j類負(fù)荷在第t年的權(quán)重系數(shù)；P_Ijt為第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝計(jì)劃；S_ij為待預(yù)測區(qū)域中第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞的占地面積；N_j,t-1為第j類負(fù)荷在第t-1年的I類元胞個(gè)數(shù)；P_jm,t-1為第j類負(fù)荷中第m個(gè)I類元胞在第t-1年時(shí)的負(fù)荷；S_jm為第j類負(fù)荷中第m個(gè)I類元胞的占地面積；

其中，與D_Ijt的比值為r，權(quán)重系數(shù)為a_jt，當(dāng)0r≤0.5時(shí)，0.1a_jt≤0.3；當(dāng)0.5r1時(shí)，0.3a_jt0.5；當(dāng)r＝1時(shí)，a＝0.5；當(dāng)1r≤1.5時(shí)，0.5a_jt≤0.8；當(dāng)1.5r時(shí)，0.8a_jt≤0.95；

其中：為第j類負(fù)荷中所有I類元胞在第t年的平均分類負(fù)荷密度；D_Ijt為第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝負(fù)荷密度；

以用戶的用電范圍生成I類元胞，該類元胞的用電性質(zhì)唯一，因此公式(1)中的P_ijt既是元胞的分類負(fù)荷，同時(shí)也是元胞的總負(fù)荷；

4)構(gòu)建中、遠(yuǎn)期空間負(fù)荷預(yù)測模型

①I類元胞負(fù)荷密度飽和率的求取

I類元胞負(fù)荷密度飽和率是對(duì)I類元胞發(fā)展程度的一種描述，指第t年I類元胞的負(fù)荷密度與該元胞的飽和負(fù)荷密度的比值，依據(jù)步驟3)，該元胞的分類負(fù)荷密度即為該元胞的負(fù)荷密度，記作β_ijt為公式(2)，采用百分?jǐn)?shù)表示；

式中：β_ijt為第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷密度飽和率；d_ijt為第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷密度；D_ij為第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞的飽和負(fù)荷密度；

②I類元胞的負(fù)荷密度飽和率發(fā)展模型的建立

利用logistic曲線來描述負(fù)荷密度飽和率的發(fā)展趨勢，其數(shù)學(xué)模型為公式(3)，

式中：a、b和c為常數(shù)；

在建立基于logistic曲線的負(fù)荷密度飽和率發(fā)展模型時(shí)使用的是平均分類負(fù)荷密度，平均分類負(fù)荷密度的求取為公式(4)；

式中：為第j類負(fù)荷中所有I類元胞在第t年的平均負(fù)荷密度；d_ijt為第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷密度；N_jt為第j類負(fù)荷在第t年中的I類元胞個(gè)數(shù)；

依據(jù)各I類元胞的近期SLF結(jié)果，建立待預(yù)測區(qū)域內(nèi)不同用地性質(zhì)I類元胞的負(fù)荷密度與此類元胞平均負(fù)荷密度之間的協(xié)調(diào)系數(shù)，即分類負(fù)荷密度協(xié)調(diào)系數(shù)為公式(5)；

式中：δ_ijt為第j類用地第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷密度協(xié)調(diào)系數(shù)；d_ijt為待預(yù)測區(qū)域中第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷密度；為第j類負(fù)荷中所有I類元胞在第t年的平均負(fù)荷密度；

③分類負(fù)荷密度飽和值及飽和期的確定

從城市發(fā)展程度的角度出發(fā)，通過城市規(guī)劃方案，確定待預(yù)測區(qū)域所在的城市將要建設(shè)到達(dá)的城市等級(jí)，利用《城市電力規(guī)劃規(guī)范》GB/T50293-2014來確定分類負(fù)荷密度的飽和值以及飽和期；或者使用負(fù)荷趨于飽和的同級(jí)別城市作為參考來確定；

④SLF中城市建成率的求取

城市建成率是指以遠(yuǎn)景年城市規(guī)劃方案為基準(zhǔn)，城市的已建設(shè)面積與遠(yuǎn)景年城市規(guī)劃總面積的比值，待預(yù)測區(qū)域在第t年的城市建成率λ_t為公式(6)，采用百分?jǐn)?shù)表示；

式中：λ_t為待預(yù)測區(qū)域在第t年的城市建成率；S_t為待預(yù)測區(qū)域在第t年的城市建成面積；S_gh為待預(yù)測區(qū)域在遠(yuǎn)景年規(guī)劃建設(shè)的總面積；

⑤分類負(fù)荷密度飽和率曲線的修正

依據(jù)城市規(guī)劃方案繪制城市建成率發(fā)展曲線并確定城市建成年即城市建成率的飽和年，以該年為基準(zhǔn)，找到分類負(fù)荷密度飽和率曲線發(fā)展后期增長率由高速增長至趨于平緩的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，進(jìn)行參數(shù)修正，將該點(diǎn)與城市建成率飽和期的位置在時(shí)間上對(duì)應(yīng)，完成對(duì)分類負(fù)荷密度飽和率發(fā)展曲線的修正；

根據(jù)步驟4)的子步驟⑤，從修正后的分類負(fù)荷密度飽和率曲線上確定中期和遠(yuǎn)期各時(shí)間對(duì)應(yīng)的分類負(fù)荷密度飽和率，并結(jié)合分類負(fù)荷同時(shí)率、分類負(fù)荷密度協(xié)調(diào)系數(shù)、I類元胞飽和負(fù)荷密度和I類元胞面積，建立中、遠(yuǎn)期的SLF模型，數(shù)學(xué)表達(dá)為公式(7)；

式中：P_ijt為待預(yù)測區(qū)域中第j類負(fù)荷中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷值；k_jt為第j類用地在第t年的負(fù)荷同時(shí)率；δ_ijt為第j類用地中第i個(gè)I類元胞在第t年的負(fù)荷密度協(xié)調(diào)系數(shù)；為待預(yù)測區(qū)域中第j類用地在第t年修正后的平均分類負(fù)荷密度飽和率；D_j為第j類用地的飽和負(fù)荷密度；S_ij為第j類用地第i個(gè)I類元胞的面積；

5)多階段空間負(fù)荷預(yù)測的實(shí)現(xiàn)

利用步驟3)建立的近期空間負(fù)荷預(yù)測模型和步驟4)建立的中、長期空間負(fù)荷預(yù)測模型，分別進(jìn)行與城市規(guī)劃建設(shè)相對(duì)應(yīng)的多階段，即：近、中、遠(yuǎn)期空間負(fù)荷預(yù)測，由公式(1)和公式(7)所得到的空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果是基于I類元胞的；考慮到待預(yù)測區(qū)域內(nèi)的I類元胞的個(gè)數(shù)和面積都可能隨著城市建設(shè)的發(fā)展而發(fā)生變化，而II類元胞在既定的空間電力分辨率下，則待預(yù)測區(qū)域內(nèi)的II類元胞的個(gè)數(shù)和面積是不變的，因此利用已求得的歷年分類負(fù)荷密度指標(biāo)預(yù)測出其在目標(biāo)年的大小，在已求出目標(biāo)年的分類負(fù)荷密度指標(biāo)的情況下，將II類元胞內(nèi)各類用地的面積分別乘以各自的分類負(fù)荷密度指標(biāo)，再乘以對(duì)應(yīng)的分類負(fù)荷密度協(xié)調(diào)系數(shù)β，進(jìn)而求出每個(gè)II類元胞的負(fù)荷值，

式中：P為目標(biāo)年的待預(yù)測的II類元胞的負(fù)荷，β_j為II類元胞所在I類元胞內(nèi)第j類負(fù)荷的負(fù)荷密度協(xié)調(diào)系數(shù)，d_j為目標(biāo)年內(nèi)第j類用地的負(fù)荷密度，S_j為II類元胞元胞內(nèi)第j類用地的面積，將基于I類元胞的空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果網(wǎng)格化，得到基于II類元胞的空間負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。