负荷预测
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电力系统中负荷预测模型的构建在现代社会,电力已经成为我们生活和生产中不可或缺的能源。
无论是家庭中的电器设备,还是工厂里的大型机器,都依赖于稳定可靠的电力供应。
而要实现电力的合理分配和有效利用,准确的负荷预测就显得至关重要。
负荷预测,简单来说,就是对未来某一时间段内电力系统的用电需求进行估计。
它不仅对于电力系统的规划、运行和调度有着重要的指导意义,也是保障电力系统安全稳定运行的关键环节之一。
电力系统的负荷具有很强的随机性和不确定性。
它受到多种因素的影响,包括季节变化、天气条件、节假日、经济活动、社会活动等等。
比如,在夏季高温天气,空调的使用量会大幅增加,导致电力负荷上升;在节假日,工厂停工、商业活动增多,负荷曲线也会与平日有所不同。
因此,构建一个准确有效的负荷预测模型,需要充分考虑这些影响因素,并对它们进行合理的量化和分析。
在构建负荷预测模型之前,首先需要收集大量的历史负荷数据。
这些数据通常包括每小时、每天、每月甚至每年的用电量记录。
同时,还需要收集与之相关的其他数据,如气温、湿度、风速、节假日信息等。
这些数据将作为模型的输入,用于训练和验证模型的性能。
常见的负荷预测方法可以大致分为传统方法和现代方法两大类。
传统方法主要包括时间序列法、回归分析法等。
时间序列法是基于历史负荷数据本身的时间序列特征进行预测,它假设未来的负荷变化会遵循过去的规律。
这种方法计算简单,但对于负荷变化较大的情况预测精度往往不高。
回归分析法则是通过建立负荷与其他影响因素之间的线性或非线性关系来进行预测。
它需要对影响因素进行准确的选择和量化,但在实际应用中,影响因素之间的关系往往非常复杂,难以准确建模。
随着计算机技术和数学理论的发展,现代的负荷预测方法不断涌现,如人工神经网络法、支持向量机法、模糊逻辑法等。
人工神经网络是一种模仿生物神经网络结构和功能的计算模型。
它具有强大的非线性映射能力和自学习能力,能够自动从大量的数据中提取特征和规律。
《电力市场分析内容深度要求》指标释义电力市场分析预测(原来所称的负荷预测):指对电力市场需求、电力供应能力以及电力供需平衡现状进行分析,并对预测期的电力市场需求、电力供应能力以及电力供需平衡状况进行预测。
(从深度、广度上比原负荷预测深度加深,1)加深了对经济方面分析预测的要求,特别是与用电紧密相关的重点行业发展;2)增加了电力供应与供需平衡的章节)电力需求:是电力市场的重要组成部分,包括电量需求及负荷需求,电力需求分析包括对电量、负荷需求及负荷特性的分析。
电力需求预测:通过分析过去历年社会经济发展和电力消费实际状况、电力消费与国民经济发展的相关关系,分析预测期内国民经济和社会发展的规划和目标,从而对预测期内电力需求进行测算。
电力需求预测是编制电力行业规划和计划基础,也是电力企业编制企业规划和计划、投资项目和进行经营活动的基础。
电力需求与国民经济和社会发展紧密相关,只有深入细致地研究国家或地区国民经济和社会发展以及电力需求增长的变化及其特点,才有可能做好电力需求预测工作。
电力需求预测一般包括中长期电力需求预测、年度电力需求预测、短期电力需求预测等。
本次规划侧重于中长期预测。
今后将逐步加大年度电力需求和短期电力需求预测工作的力度。
组织从事市场预测工作的人员进行交流,提高市场预测工作的整体水平。
电力需求预测的内容包括:①需电量预测。
一般按照全社会和电网两个口径进行预测,主要包括全社会用电量;第一、二、三产业和居民生活用电电量;分行业(部门)需电量。
②最大电力负荷预测。
一般可以按照全社会、电网和统调口径进行预测,主要包括年最大负荷;分地区年最大负荷;以及分行业(部门)年最大负荷。
③负荷特性预测。
一般进行电网统调口径的典型日负荷曲线、典型周负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线(含年持续负荷曲线)进行预测,一般还要对平均负荷率、最小负荷率、最大峰谷差、年最大负荷利用小时数等进行预测。
对于地区规划来说,一般用全部供电量口径更为适合。
负荷预测知识点总结一、负荷预测的意义1. 为电力系统调度决策提供依据。
电力系统的供需平衡是电力系统运行管理的核心问题,负荷预测为电力系统调度员提供了一定的预期,使其能够合理地安排电力生产和输送计划。
2. 为电力系统规划提供参考。
负荷预测可以帮助电力系统规划人员合理安排发电设备的建设规模和位置,以及输电线路的布局,并且能够提前发现负荷增长的趋势。
3. 为市场运营提供支持。
在电力市场化的运营模式下,负荷预测可以为电力市场交易提供可靠的依据,促进市场交易的稳定和有效。
二、负荷预测的方法1. 统计方法。
统计方法是最早被应用在负荷预测中的方法,主要包括回归分析、指数平滑法、时间序列分析等。
这些方法主要依赖历史负荷数据的变化规律来进行预测,相对简单、易操作,但对负荷变化的复杂性和非线性关系有一定局限性。
2. 专家系统方法。
专家系统方法主要是基于专家经验和知识来进行负荷预测,包括模糊逻辑、神经网络等。
这些方法能够克服统计方法的局限性,更好地捕捉复杂的负荷变化规律,但其建模和参数调整难度较大。
3. 物理模型方法。
物理模型方法是基于电力系统的物理特性对负荷进行建模和预测的方法,包括方程建模、系统辨识等。
这些方法能够更加精确地描述负荷的变化规律,但也需要更多的系统信息和计算资源。
4. 混合方法。
混合方法是将统计方法、专家系统方法和物理模型方法相结合,利用各自的优势来进行负荷预测的方法。
这些方法可以充分利用各种信息来源,提高预测的准确性和稳定性。
三、负荷预测的关键技术1. 数据采集与预处理。
负荷预测的关键在于获取准确的负荷数据,这需要对各种数据来源进行统一、标准的采集和预处理,包括历史负荷数据、天气数据、经济数据等。
2. 特征提取与选择。
在进行负荷预测时,需要对数据进行特征提取和选择,以便更好地描述数据的变化规律。
这需要充分挖掘数据的信息,选择合适的特征指标。
3. 建模与算法选择。
建模是进行负荷预测的核心环节,需要选择合适的建模方法和算法,以便更好地捕捉负荷的变化规律。
《电力市场分析内容深度要求》指标释义电力市场分析预测(原来所称的负荷预测):指对电力市场需求、电力供应能力以及电力供需平衡现状进行分析,并对预测期的电力市场需求、电力供应能力以及电力供需平衡状况进行预测。
(从深度、广度上比原负荷预测深度加深,1)加深了对经济方面分析预测的要求,特别是与用电紧密相关的重点行业发展;2)增加了电力供应与供需平衡的章节)电力需求:是电力市场的重要组成部分,包括电量需求及负荷需求,电力需求分析包括对电量、负荷需求及负荷特性的分析。
电力需求预测:通过分析过去历年社会经济发展和电力消费实际状况、电力消费与国民经济发展的相关关系,分析预测期内国民经济和社会发展的规划和目标,从而对预测期内电力需求进行测算。
电力需求预测是编制电力行业规划和计划基础,也是电力企业编制企业规划和计划、投资项目和进行经营活动的基础。
电力需求与国民经济和社会发展紧密相关,只有深入细致地研究国家或地区国民经济和社会发展以及电力需求增长的变化及其特点,才有可能做好电力需求预测工作。
电力需求预测一般包括中长期电力需求预测、年度电力需求预测、短期电力需求预测等。
本次规划侧重于中长期预测。
今后将逐步加大年度电力需求和短期电力需求预测工作的力度。
组织从事市场预测工作的人员进行交流,提高市场预测工作的整体水平。
电力需求预测的内容包括:①需电量预测。
一般按照全社会和电网两个口径进行预测,主要包括全社会用电量;第一、二、三产业和居民生活用电电量;分行业(部门)需电量。
②最大电力负荷预测。
一般可以按照全社会、电网和统调口径进行预测,主要包括年最大负荷;分地区年最大负荷;以及分行业(部门)年最大负荷。
③负荷特性预测。
一般进行电网统调口径的典型日负荷曲线、典型周负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线(含年持续负荷曲线)进行预测,一般还要对平均负荷率、最小负荷率、最大峰谷差、年最大负荷利用小时数等进行预测。
对于地区规划来说,一般用全部供电量口径更为适合。
负荷预测是指在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策、自然条件与社会影响的条件下,研究或利用一套系统地处理过去与未来负荷的数学方法,在满足一定精度要求下,决定未来某特定时刻的负荷数值。
负荷预测包括两个方面的含义:一是对未来需求量的预测,二是对未来用气量的预测。
燃气负荷预测就是根据历史燃气负荷值,在满足一定精度的情况下决定未来某特定时刻的负荷值。
燃气负荷各预测方法概述及其特点分析时间序列法负荷的历史纪录总是构成一个时间序列。
时间序列指观察和记录到的一组按时间顺序排列的数据。
实际数据的时间序列,展示了研究对象在一定时期内的发展变化过程,可以分析和寻找出它的变化特征、趋势和发展规律的预测信息。
时间序列法用时间来替代影响负荷的因素,依据负荷过去的统计数据,通过曲线拟合和参数估计,找到其随时间变化的规律,选择适当的模型形式和模型参数以建立预测模型,利用模型进行预测,对模型预测值进行评估和修正得到预测结果目前时间序列法是处理随机序列的基本方法¨,具有以下优点:( 1 ) 原理成熟、应用简便;( 2 ) 所需历史数据少、工作量少。
( 3 ) 主要根据过去的负荷值及干扰值来推算未来的负荷,不需要相关因素的资料,因而在一些相关因素的预测值和某些常数难以得到时,是一种有效可行的办法。
时间序列法具有以下缺点:( 1 ) 对数据的要求较高;( 2 ) 用线性模型表达负荷之间非线性关系有一定局限性;( 3 ) 不能方便地考虑天气情况等对负荷有重要影响的相关因素,只致力于数据的拟合,对规律性的处理不足,只适用于负荷变化比较均匀的短期负荷预测的情况。
时间序列法都完全没有考虑到天气、社会活动等对负荷的影响,尤其是温度对负荷的影响,当气候骤变或有一些特殊的社会活动时,时间序列法存在着预测不精确的问题。
这主要由于该方法存在明显的滞后性,当最近的实际数据发生异常变化时,由于模型平滑作用,预测数据无法随之做出反应,采用A R MA法进行短期负荷预测研究应着眼于这方面。
什么是电力负荷预测?
电力负荷预测就是在正确的理论指导下,在调查研究掌握大量翔实资料的基础上,运用可靠的方法和手段对电力负荷的发展趋势作出科学合理的论断。
电力负荷预测工作既是电力规划工作的重要组成部分,也是电力规划的基础。
电力负荷预测的特点:
即期预测:用于编制发电机的运行计划,确定旋转备用容量,控制检修机会、估计收入,计算燃料及购入电力的数量和费用。
(日或周)
短期预测:用于电厂经济运行,确定检修计划、确定电力系统间的交换功率,水里发电工程的水库和水文情况的估计,核电厂燃料棒的管理,以及确定燃料和够点的数量和费用。
(12-24个月)中期预测:输变电工程建设计划的根据,配电计划、电价研究及其他与电力发展有关的经济研究的基础。
(5-10年)
长期预测:用于战略规律,包括对发电能源资源的长远需求的估计,确定电力工业的战略目标,确定电力新科技发展及科技开发规划,以及长远电力发展对资金总量的需求估计。
(10-30年)
在电力、电量预测中,电量预测是基础,关系到电力建设的规模,也关系到能源资源的需求及平衡。
最大有功负荷极其发布:最大有功负荷的大小事确定电力系统装机规模的基础数据。
影响电力负荷变化的因素:
1、作息时间的影响(一般白天上班时间负荷较高,晚上和凌晨负荷达到最大值,深夜负荷时每天负荷的最低点,中午休息时间也往往出现负荷降低)附截图
此图为7月19、20日眉山全网功率总加,
实际气温:
19日35.2-23.9度,晴;20日35.6-23.7度,多云转阵雨。
2、生产工艺的影响(连续性生产(如冶金、化工等)电力负荷稳定,三班制机加工业除交接班负荷较小外,其他时间的负荷也很平稳。
一班制工业负荷集中在百叶,夜间负荷很小,日负荷很不均匀)
3、气候影响(气候的变化对电力负荷会产生很大的影响。
例如,
阴雨天白天的照明负荷增加,高温天气空调、电扇负荷上升。
气温是电力负荷的一个比较敏感的因素)
4、季节影响(不同季节负荷有明显的差别,排灌季节负荷增大,一般季节性影响使得负荷在年内呈现规律性的变化)下图为4月14日与7月14日眉山全网功率总加。
电力负荷曲线的特性指标及其计算方法
1、日负荷率γ及其年平均值
日负荷率是反映电力负荷在日内变化特性的参数。
我们将日平均负荷与日最大负荷之比值称为日负荷率,其定义式为
-日负荷率;
-日平均负荷,万kw等于日电量(或发电量)除以24h;
-日最大负荷,万kw;
-日负荷率;
-日平均负荷,万kw等于日电量(或发电量)除以24h;
-日最大负荷,万kw;
2、日最小负荷率β
日最小负荷率与日最大负荷之比称之为最小负荷率β,其定义式为
式中
-日最小负荷率;
-日最小负荷,万kW;
-日最大负荷,万KW;
3、月用电不平衡率σ及其在年内的平均值
月平均日电量与月最大日电量的比值称为月用电不平衡率σ,其定义
式为
-月用电不平衡率
-月平均日电量,万kWh;
-月最大日电量,万kWh;
年内各月的月用电不均衡率是不同的,即值在年内使变化的,将
表示月用电不均衡率在年内的平均变化程度,他等于全年月平均日用电量之和与全年月最大日用电量之和的比值,其定义式为
-年平均月用电不均衡率;
-月平均日用电量。
万kWh;
-月最大日电量,万kWh;
4、季(或年)用电不平衡率P及其平均值
将全年12月份的最大负荷的平均值及年最大负荷的比值称为季(或年)用电不平衡率P,其定义式为
式中P=季(或年)用电不均衡率;
-月最大负荷,万KW;
-年最大负荷,万KW;
由于每年只有一个年不均衡率P值,故
=P
5、年负荷率δ
将全年实际用电量与全年按最大负荷用电所需电量之比值称为年负荷率δ,其定义式为
式中
-年负荷率;
W-全年实际用电量,万kWh;
-全年最大负荷,万KW;
结合文件
1、考核:上报时间:12:00 考核比重20%
2、准确率:考核比重60%
3、重大检修、方式调整的汇报率10%
4、分析报告:10% 每月结束3日内(不包括节假日)将本月负荷
分析报告发送至董雪处汇总。
电力弹性系数预测方法
当电力负荷和国名经济指标的变化负荷式时,它们的增长率之比为一常数β,此常数β称为电力弹性系数。
当电力弹性系数是描述电力生产(发电负荷或发电量)增长速度与国民经济增长速度之间的关系时,称为电力生产弹性系数,其一般定义为
电力生产弹性系数=
弹性系数法预测电力负荷的关键及核心问题,是如何确定预测期的电力生产的弹性系数值。
应用弹性系数法预测电力负荷的前提条件,是必须预先知道预测期内国民经济发展的发展目标及其年平均增长速度,可以根据国家经济发展策略规划来确定。
单位耗电定额
产值单耗
1、综合产值单耗
统计口径范围内,全部用电量与国名生产总值之比,称为综合产值单耗。
不同国家、不同地区以及不同时期的产值单耗有明显差别,在负荷预测是应选择合适的产值单耗指标。
我国历史上有过工农总产值产值单耗指标,选择很少使用
2、分行业产值单耗
行业的划分根据负荷预测的对象来决定,一般电力负荷预测中行业划分为第一产业、第二产业、第三产业。
将某个红叶的用电量与相应的国民生产总值之比,称为改行业的产值单耗。
不同行业的产值单耗指标有很大的不同,同一行业不同地方、记忆不同时期的产值耗也不同,在负荷预测是,要正确确定产值单耗指标。
-全国(或地区)某一时段第i产业的产值单耗,kwh/元;
-全国(或地区)某一时段第i产业的的用电量,kwh;
-第i产业与上述同一时段的国民生产总值,元;
产量单耗
生产每单位某种产品所消耗的电能量,称为某产品的产量单耗,不同的产品有不同的单耗量纲。
-生产第j种商品的产量单耗,kwh/t;
-生产第j种商品的用电量,kwh;
-第j种商品的生产量,t。
不同产品的用电单耗不同,同一种产品不同地区、以及不同时间的用电单耗也不同,仅适用于近期(一般不超过5年)预测,《更远期的工业产品产量指标难以获得》在确定产量单耗指标时要谨慎处理。
影响产值(或产量)单耗的因素
产品结构、产业结构、节电措施、产品价格、生产条件;
时间序列
时间序列就是按照时间先后次序观测、统计、记录下来的某种指标的序列。
时间序列的特征:趋势变动(或长期变动趋势),季节变动,循环变动(周期变动),不规则变动。
趋势性。
某个变量由于受到某些因素持续地同性质的影响,其时间序列表现为持续的上升或下降的总变化趋势,其间变动幅度可能有时不
等,因而,这种变动趋势可能是线性的,也可能是非线性的。
季节性。
时间序列以一年为周期,随着自然季节的推移而呈现变化,在各年的一定季节出现高峰值,而在另外一个季节出现低估值。
这种时间徐磊的季节特征或因自然的原因引起。
周期性。
上述季节性变动时一种典型的周期性特征,它是以一年为周期发生周期性变化;另外,周期性还可能是以数年、月、日或数十年、月、日为周期而呈现变化,周期不固定,短期来观察周期性不明显,长期观察才能发现其规律性。
例如资本主义社会的经济危机一般以数十年为周期。
不规则性。
不规则性变动可分为突然性和随机性变动,突然性变动时由于目前难以预料的作用因素引起的,其规律性和概率性目前难以认识和推测,如自然灾害、战争等。
而随机性变动,即为概率性变动,是可以利用概率统计方法寻求概率分布规律或随机模型来进行描述的变动。
任何一个时间序列,可能同时具有以上几个特征,也可能是某几个特征的组合。
在预测技术中,将不规则变动一般视为烦扰,必须设法将其排除或过滤去掉,而将趋势性变动特征反映出来。
以预测时间序列的长期变化的主要趋势,必要时也应将季节性或周期性特征反映出来。
时间序列的分析和预测方法只是从这些因素的综合影响的最终结果,即指标本身分析、研究其发展变化趋势和规律,而不去追求其发展变化的内在原因及指标与各影响之间的因果关系。
只是从事物过去的变化规律、发展趋势延伸、外推出事物将来的规模及水平,这是一种“让历史告诉未来”的推测方法,故又称为历史延伸预测方法。
进行时间序列预测时,必须注意的一个关键性问题是可比性,包括时间方面的可比性和指标方面的可比性;
1、时间可比性。
时间序列的各个时期,时距的时间长短必须保持
一致。
若不一致,或缺失,应首先做必要的调整或计算(插值)处理。
2、指标可比性。
指标的内容(即指标统计口径)、计算方法、计量
单位、应该前后一致、可比。
时间序列预测,不需要考虑指标与各影响因素的横向联系,不需要利用其他任何数据和外部资料,计算简单,是一种简便易行、经济有效的预测方法。
时间序列中明显的趋势部分,可以用时间回归建立模型进行预测。
时间回归适宜时间时间t作为自变量,主要用到的有以下几种:
1、线性趋势:
2、指数趋势:
3、幂函数趋势:
4、二次趋势:。