[發明專利]一種基于邊界估值理論的負荷預測方法和裝置

有效

• 申請號: 202011141210.4
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112633316B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 劉曉亮;晉飛;盧曉惠;曹凱;唐敏;黃海麗;王娟娟;李國強;邱正美;孫守鑫;宋戰慧;劉忠輝;溫國強;侯保剛;魏玉苓;朱曉耕;楊君仁;辛翠芹;張迪;孫賽賽;邢方方
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司濰坊供電公司
• 主分類號: G06F18/2431
• 分類號: G06F18/2431;G06Q10/04;G06Q10/0637;G06Q50/06;G06N3/084;G06F18/214
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

本發明提供了一種基于邊界估值理論的負荷預測方法和裝置，結合大量的系統歷史運行數據，利用邊界估值預測模型為節點負荷構建高可靠性高質量的預測區間，采用支路狀態決策樹進行極端尖峰場景的狀態預判，在縮減備選預測場景數目的基礎上進行電網潮流計算，為電網調度人員提供未來時刻點精準高效的實時電網安全性分析結果，緩解組合爆炸問題，減小計算開銷，為調度部門提供更多的決策信息。本發明的方法和裝置為電力負荷預測體系提供了高準確度的預測框架，有利于最大限度的降低高峰時段引起的風險和損失，提高負荷利用率，同時通過合理的調度優化可以有效提高系統運行的經濟水平，緩解電力緊張的情況，進而提高電力系統的穩定性和運行效率。

技術領域

本發明屬于電力系統運行分析規劃技術領域，尤其涉及一種基于邊界估值理論的負荷預測方法和裝置。

背景技術

電力能源是人類生存和發展的重要基礎。近年來，隨著經濟的迅猛發展和電力系統市場化改革的不斷深化，我國電力負荷急劇增加，電力系統峰谷差日益增大，從而導致負荷率下降，特別在負荷高峰時段電力供應情況最為嚴峻。傳統電網調度方式以最大限度維持電網功率平衡為目標、調度發電側電源以滿足電網負荷的變化。傳統調度業務依賴于人工經驗，以電力系統安全為最高目標，特別是在可再生能源發電系統大量接入后，電網調控運行難度加大，棄風棄光現象頻頻出現，拉低了電網整體運行效率。與此同時，用戶側的移峰生產的潛力并未充分挖掘，對未來時刻確定性負荷信息的預測準確度不夠高，導致電網設備資源利用率偏低，電網調度無法有效發揮指導生產的作用，無法滿足調度計劃安全經濟一體化的需求。

發明內容

為平擬峰谷差，提高電能利用率及經濟性，本發明主要從電力需求側調度管理出發，一方面，提出了一種基于邊界估值理論的負荷預測方法，包括：

步驟1：采集電網的拓撲結構信息、電網內所有節點的實時負荷數據以及對應時刻支路的實時電流值，并根據采集的數據確定網絡拓撲結構表；根據網絡拓撲結構表中各支路每一歷史采集周期時刻點的歷史功率，以及預先制定的支路狀態判定規則，為各支路打上實時狀態標簽，建立歷史時刻狀態表；經過對歷史時刻狀態表中的歷史負荷數據的訓練與測試，為每條支路生成一個對應的基于決策樹的狀態分類器，用于未來時刻的狀態判定；

步驟2：利用邊界估計方法生成預測模型，基于模擬退火算法并利用經預處理操作的歷史負荷數據作為訓練和測試數據對所述預測模型進行優化，得到優化后的預測模型；

步驟3：針對未來某一時刻，利用所述步驟2得到的優化后的預測模型得到各節點的上、下限預測值并進行反歸一化操作；將每個節點的上限值進行組合，形成一個極端尖峰場景，并結合基于決策樹的狀態分類器對各支路狀態進行預判，按照預判的各支路的狀態標簽，形成相應的節點備選方式集；利用網絡拓撲結構表中各節點的層次關系和節點數據，將節點備選方式集進行組合；通過對待分析的潮流計算場景進行分析，形成待分析的潮流計算場景，得到電網安全性分析結果。

進一步，在所述步驟1中，所述電網內所有節點的實時負荷數據包含有功功率和無功功率。

進一步，所述步驟1中，各支路的實時狀態標簽包括過載報警、臨界預警、正常波動。

進一步，所述步驟2中，所述預處理操作具體為將不同量綱的歷史負荷數據歸一化形成標量數據，多維數據的各維度取值設置為[-1,1]范圍之內。

具體地，所述步驟2中，基于模擬退火算法并利用經預處理操作的歷史負荷數據作為訓練和測試數據對所述預測模型進行優化具體為，按照模擬退火算法流程迭代最小化目標函數，直至滿足終止條件訓練結束，最終保存能使訓練集損失最小的模型參數，得到優化后的預測模型。

具體地，所述步驟3中，所述形成相應的節點備選方式集具體為對于預判為正常波動的支路，選取該支路上的所有節點的平均預測值分別加入對應的節點備選方式集；對于預判為臨界預警和過載報警的支路，選取該支路上的所有節點的上限、下限及平均值分別加入對應的節點備選方式集。