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组合预测方法在中长期电力电气负荷预测中的应用

论文编号:lw201709041927002063 所属栏目:电气工程论文 发布日期:2018年01月29日 论文作者:无忧论文网
第一章  绪论 

阿拉善地区位于新丝绸之路北通道的重要节点,随着国家推进实施新丝绸之路经济带发展战略,为阿拉善地区发展带了历史机遇。高速公路的开工建设,带来无限的商机,必然使得阿拉善地区的经济呈现良好的态势,经济发展必然带动工矿企业用电负荷的增长,为地区电力发展起到良好促进作用。 随着电力体制改革的不断深入,负荷预测的重要性价值越来越明显。电力系统的负荷预测主要基于当地的电力负荷、政治背景、工厂规模、社会经济、天气状况、大用户等历史数据来探索电力负荷对未来负荷的影响,寻求电力负荷与各种相关因素之间的内在联系,从而对未来的电力负荷进行预测[1]。由于电力行业的特殊性,决定了电力系统在进行调度、规划时必须以负荷预测为前提条件。因此负荷预测在电力系统日常工作中发挥着重要的作用。本章做的主要工作是首先阐述组合预测方法在中长期负荷预测中的应用的目的与意义,介绍组合预测在中长期负荷预测中的研究现状,最后扼要的介绍本文接下来要做的主要工作。 

1.1 组合预测方法在中长期负荷预测中应用的研究背景 
电力系统中长期负荷预测直接关系到未来电网发展、生产和运行等工作的重要基础,然而,由于中长期负荷预测会存在很多不定性,目前没有哪一种单一预测模型具有全面性,能保证适用于任何不同时间和地区,获得满意的预测答案[2]。负荷预测时,假设条件是事先给定的,而负荷值是随着发展情况而定的,因此负荷预测存在多样性、复杂性和不确定性。过去人们一般是采用单一模型的负荷预测方法进行研究,它很难得到一个有说服力的结果,因为各种单一模型的预测结果一般存在着差异,不知道哪种方法更为准确,所以用哪种方法是很难进行取舍的。为了使负荷预测精确度的提高、降低误差,而根据组合预测方法来进行中长期负荷的预测,制定用电计划的要求以及迫在眉睫了,合理降低发电成本,提高用电效率,已经成为电力市场改革的必然要求。然而由于,各种单一预测模型的预测结果一般存在的差异,没有任何一种单一的负荷预测模型能够适用于不同时间的不同地区。在这种情形下,一些研究人员开始研究其它方法来解决这个问题。最后研究的方法就是组合预测法。主要从两个层面来分析组合预测。第一层,主要是应用数学模型对多种可选的单一模型预测逐一的进行试探性的分析,从中舍掉那些预测效果不好的模型,从中也选出预测效果好的模型。第二层,就是应用第一层选出的好的模型按照某个标准求取组合权系数占比,从而最终得到满意的答案。因此,应用组合预测方法来预测,从而应用到电网规划中,可以保证整个电力系统工业逐步稳定、健康发展,以及对于整个国民经济的可持续发展,社会的健康快速发展,都有着极其重要的意义。 在中长期负荷预测中由于存在比短期、超短期更多、影响更大的不确定因素,预测的方法就要求具有更佳的精确度和有效性,而采取组合预测方法可以达到这种要求。通过用组合预测法来预测中长期的负荷预测,能够制定符合市场规律和用户需求的用电计划,并且可以做到电网改造的远景规划,因此对组合预测法在中长期负荷预测中的应用进行研究,具有很强的实际意义。 
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1.2  电力负荷预测的类型及影响因素 
电力系统负荷包括很多不同类型、大小,因此不同负荷具有不同的特征。以下对各种不同的负荷类型及其特性进行简单的分析。 
(1)城市民用负荷:负荷主要是城市居民常规家用电器的电力负荷。它具有季节动态性、波动等特点,经过多年的发展趋势。随着经济的发展和居民生活水平的不断提高,家电近年来流行在农村发展,人民的家用电器迅速扩展,并不断提高居民生活用电,使电网规划和设计的受到影响。 
(2)商业负荷:商业负荷同样具有季节性和波动性的特点,这个功能主要是由商业部门的照明、空调、电力、电力负荷所决定的。根据目前国内的发展现状知道变化趋势还在不断增加。 
(3)农村负荷:农村负荷主要是指,农村居民用电和、农产品加工机器与之相关的农村生产电力。这类负荷的环境因素的影响非常大。农村电力也受各样的庄稼,工作习惯的庄稼的生长的测定。由于农村电力负荷的浓度和工业电力负荷不同浓度,从而提高负荷是有益的。 
(4)工业负荷:工业负荷主要是指工业生产电力、工厂设备。工业生产和季节,天气也与电学因素有关,一般工业企业在全负载在顶端。工业用电有两个特点,第一是能耗大,第二个是稳定的功率消耗。 
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第二章  中长期电力组合预测模型 

2.1  电力系统负荷预测基础知识 
负荷预测从过去发展到现在,逐步形成了具有独特的分析思路、预测方法、及其将来的发展方的现代负荷预测方法[23]。 负荷预测的具体特征如下:(1)预测定量化的特点:现在的电力负荷预测基础数据要详细,而不是过去单纯的给出概况性的描述。(2)定量和定性相结合的特点:电力系统具有相当的复杂性,单纯的给出定量或者定性不会很好的全面解决问题,需要把两者通过一定的技巧结合起来才能得到比单独的更好的结果。(3)动态特点:动态特点主要是在模型的自适应性,一个模型的建立需要的是随着状态的变化它仍具有可用性。(4)对数据分析的特点:在进行负荷预测时我们都要得到当地的历史负荷的数据,只有建立在大量的负荷数据的基础上,预测的结果就会越加准确。所以必须首先对数据进行分析处理,然后在进行下一步的工作。(5)预测结果的分析特点:预测结果的准确性是负荷预测的重要特点,对电力进入市场起到了很大的驱动作用。 
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2.2 组合预测的基本原理 
组合预测的思想是将几种计算效果比较好的单一模型,在选择权重的基础上经过加权求平均数组合而来的,这就是组合预测的特点。组合预测的方法是建立在信息量的理论基础上,总结各种单一预测方法中所包含信息量的大小进行一定技巧的组合预测,选出最优的组合。通常情况下,组合预测能达到提高预测精度的目的。 组合的思想具有移植性,它是数学的思想移植到各个学科,被科学的应用,组合思想的产生带动了方法论的发展。组合的思想和方法是通用的,科学的渗透到其它学科,起到了很多意想不到不到的作用。主要表现在以下方面。 (1)组合不是简单的进行相加,而是把它们的内在联系挖掘出来,利用各种方法将它们组合在一起,组合预测的方法的效果往往会好于单个预测的效果。 (2)单个预测的方法存在自身的优点和缺点,在预测时不能有效的利用自身的优点,排除自身的缺点,有时会起到浪费资源的作用。采用组合预测起到互补性的作用把各种方法有效的利用起来,就不会照成资源的浪费,达到取长补短的作用。 
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第三章  组合预测的实现算法 ............. 23
3.1 单项负荷预测模型 ........ 23
3.1.1  时间序列回归预测模型 ...... 23 
3.1.2  灰色系统预测模型 ..... 24 
3.1.3  改进灰色系统预测模型 ...... 27 
3.2 组合预测的总体流程图 ......... 29 
3.3 实例分析及评价 ............ 30 
3.4 本章小结 ...... 35 
第四章  结论与展望 ........... 36 
4.1 结论..... 36 
4.2 展望..... 36 

第三章  组合预测的实现算法 

组合预测是建立在信息量的基础上,它综合了各种单一预测方法所包含信息量的大小进行组合预测。而中长期负荷预测是电网规划中的基础性的工作,它为电网规划提供必不可少的基本数据,它的精度性直接影响着电网规划的质量。正因为中长期负荷预测在精度方面的要求,组合预测在一定程度上很好的解决了这个问题。 组合预测是将多个单一预测方法的预测值进行加权求平均的预测值。本文主要是应用两种单一模型:时间序列法和改进灰色系统预测法通过不同的三种计算权重系数的方法,来组合成三种组合预测方法,通过举例来说明实现算法。 

3.1 单项负荷预测模型     

单一负荷预测的方法有:专家预测法、类比法、主观概率预测法、时间序列法、单耗法、负荷密度法。土地面积法、平均系数增长法、弹性系数法、灰色系统预测法、人工神经网络法等。论文选择时间序列法和灰色系统预测法的原因是这俩种方法比较经典,与各序列之间存在着协整的关系,在单项预测中的研究算是比较透彻的,一般预测误差会在 3%~5%之间,具有适用的价值。时间序列法是根据历史负荷数据,找到其中的其中数据的变化规律,建立起来的时间序列模型,最后预测未来的数据。从传统方法上来看,时间序列可以体现出经济变量的变化规律,大体上可分为三种类型:非周期变化、趋势变化和周期性变化。常用的时间序列模型主要也有四种:自回归模型(AR)、滑动平均模型(MA)、自回归滑动平均模型(ARMA)、累积式自回归动平均模型(ARMA),自回归模型(AR)可以理解:为现在值与过去值的有限相的加权和一个干扰量来组成;滑动平均模型(MA),可以理解为现在值与过去干扰量的有限项的加权组成;自回归滑动平均模型(ARMA)可以理解为是过去值得有限项的加权及其现在和过去干扰量的有限量加权和的叠加;累积式自回归动平均模型(ARMA),主要应用于含有趋势向的非平稳随机过程;选用时间序列回归预测方法的原因是使用历史数据少,工作量小,具有较强的适应性[23]。 

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结论 

在实际的电力系统中,中长期负荷预测是一个地区电