電力系統負荷猜測方法及特點(diǎn) 
負荷猜測在電力系統規劃和運行方面發(fā)揮的重要作用，具有明顯的經(jīng)濟效益，負荷猜測實(shí)質(zhì)上是對電力市場(chǎng)需求的猜測。該文系統地先容和分析了各種負荷猜測的方法及特點(diǎn)，并指出做好負荷猜測已成為實(shí)現電力系統治理現代化的重要手段。

1　引言 

負荷猜測是從已知的用電需求出發(fā)，考慮政治、經(jīng)濟、天氣等相關(guān)因素，對未來(lái)的用電需求做出的猜測。負荷猜測包括兩方面的含義：對未來(lái)需求量(功率)的猜測和未來(lái)用電量(能量)的猜測。電力需求量的猜測決定發(fā)電、輸電、配電系統新增容量的大��；電能猜測決定發(fā)電設備的類(lèi)型(如調峰機組、基荷機組等)。 

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負荷猜測的目的就是提供負荷發(fā)展狀況及水平，同時(shí)確定各供電區、各規劃年供用電量、供用電最大負荷和規劃地區總的負荷發(fā)展水平，確定各規劃年用電負荷構成。 

2　負荷猜測的方法及特點(diǎn) 

2.1　單耗法 

按照國家安排的產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)值計劃和用電單耗確定需電量。單耗法分"產(chǎn)品單耗法"和"產(chǎn)值單耗法"兩種。采用"單耗法"猜測負荷前的關(guān)鍵是確定適當的產(chǎn)品單耗或產(chǎn)值單耗。從我國的實(shí)際情況來(lái)看，一般規律是產(chǎn)品單耗逐年上升，產(chǎn)值單耗逐年下降。單耗法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，對短期負荷猜測效果較好。缺點(diǎn)是：需做大量細致的調研工作，比較籠統，很難反映現代經(jīng)濟、政治、天氣等條件的影響。 

2.2　趨勢外推法 

當電力負荷依時(shí)間變化呈現某種上升或下降的趨勢，并且無(wú)明顯的季節波動(dòng)，又能找到一條合適的函數曲線(xiàn)反映這種變化趨勢時(shí)，就可以用時(shí)間t為自變量，時(shí)序數值y為因變量，建立趨勢模型y＝f(t)。當有理由相信這種趨勢能夠延伸到未來(lái)時(shí)，賦予變量t所需要的值，可以得到相應時(shí)刻的時(shí)間序列未來(lái)值。這就是趨勢外推法。  鉗表| 高斯計| 電磁場(chǎng)測試儀| 電源供應器| 電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀|

應用趨勢外推法有兩個(gè)假設條件：①假設負荷沒(méi)有跳躍式變化；②假定負荷的發(fā)展因素也決定負荷未來(lái)的發(fā)展，其條件是不變或變化不大。選擇合適的趨勢模型是應用趨勢外推法的重要環(huán)節，圖形識別法和差分法是選擇趨勢模型的兩種基本方法。 

外推法有線(xiàn)性趨勢猜測法、對數趨勢猜測法、二次曲線(xiàn)趨勢猜測法、指數曲線(xiàn)趨勢猜測法、生長(cháng)曲線(xiàn)趨勢猜測法。趨勢外推法的優(yōu)點(diǎn)是：只需要歷史數據、所需的數據量較少。缺點(diǎn)是：假如負荷出現變動(dòng)，會(huì )引起較大的誤差。 

2.3　彈性系數法 

彈性系數是電量均勻增長(cháng)率與國內生產(chǎn)總值之間的比值，根據國內生產(chǎn)總值的增長(cháng)速度結合彈性系數得到規劃期末的總用電量。彈性系數法是從宏觀(guān)上確定電力發(fā)展同國民經(jīng)濟發(fā)展的相對速度，它是衡量國民經(jīng)濟發(fā)展和用電需求的重要參數。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡(jiǎn)單，易于計算。缺點(diǎn)是：需做大量細致的調研工作。 

2.4　回回分析法 

回回猜測是根據負荷過(guò)往的歷史資料，建立可以進(jìn)行數學(xué)分析的數學(xué)模型。用數理統計中的回回分析方法對變量的觀(guān)測數據統計分析，從而實(shí)現對未來(lái)的負荷進(jìn)行猜測�；鼗啬Ｐ陀幸辉�線(xiàn)性回回、多元線(xiàn)性回回、非線(xiàn)性回回等回回猜測模型。其中，線(xiàn)性回回用于中期負荷猜測。優(yōu)點(diǎn)是：猜測精度較高，適用于在中、短期猜測使用。缺點(diǎn)是：①規劃水平年的工農業(yè)總產(chǎn)值很難具體統計；②用回回分析法只能測算出綜適用電負荷的發(fā)展水平，無(wú)法測算出各供電區的負荷發(fā)展水平，也就無(wú)法進(jìn)行具體的電網(wǎng)建設規劃。 

2.5　時(shí)間序列法 

就是根據負荷的歷史資料，想法建立一個(gè)數學(xué)模型，用這個(gè)數學(xué)模型一方面來(lái)描述電力負荷這個(gè)隨機變量變化過(guò)程的統計規律性；另一方面在該數學(xué)模型的基礎上再確立負荷猜測的數學(xué)表達式，對未來(lái)的負荷進(jìn)行猜測。時(shí)間序列法主要有自回回AR(p)、滑動(dòng)均勻MA(q)和自回回與滑動(dòng)均勻ARMA(p,q)等。這些方法的優(yōu)點(diǎn)是：所需歷史數據少、工作量少。缺點(diǎn)是：沒(méi)有考慮負荷變化的因素，只致力于數據的擬合，對規律性的處理不足，只適用于負荷變化比較均勻的短期猜測的情況。 

2.6　灰色模型法 

灰色猜測是一種對含有不確定因素的系統進(jìn)行猜測的方法。以灰色系統理論為基礎的灰色猜測技術(shù)，可在數據未幾的情況下找出某個(gè)時(shí)期內起作用的規律，建立負荷猜測的模型。分為普通灰色系統模型和最優(yōu)化灰色模型兩種。 

普通灰色猜測模型是一種指數增長(cháng)模型，當電力負荷嚴格按指數規律持續增長(cháng)時(shí)，此法有猜測精度高、所需樣本數據少、計算簡(jiǎn)便、可檢驗等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是對于具有波動(dòng)性變化的電力負荷，其猜測誤差較大，不符合實(shí)際需要。而最優(yōu)化灰色模型可以把有起伏的原始數據序列變換成規律性增強的成指數遞增變化的序列，大大進(jìn)步猜測精度和灰色模型法的適用范圍�；疑�模型法適用于短期負荷猜測�；疑�猜測的優(yōu)點(diǎn)：要求負荷數據少、不考慮分布規律、不考慮變化趨勢、運算方便、短期猜測精度高、易于檢驗。缺點(diǎn)：一是當數據離散程度越大，即數據灰度越大，猜測精度越差；二是不太適合于電力系統的長(cháng)期后推若干年的猜測。 

2.7　德?tīng)柗品?/STRONG> 

德?tīng)柗品ㄊ歉�占有�?zhuān)門(mén)知識的人的直接經(jīng)驗，對研究的題目進(jìn)行判定、猜測的一種方法，也稱(chēng)專(zhuān)家調查法。德?tīng)柗品ň哂蟹答佇�、匿名性和統計性的特點(diǎn)。德?tīng)柗品ǖ膬?yōu)點(diǎn)是：①可以加快猜測速度和節約猜測用度；②可以獲得各種不同但有價(jià)值的觀(guān)點(diǎn)和意見(jiàn)；③適用于長(cháng)期猜測，在歷史資料不足或不可猜測因素較多尤為適用。缺點(diǎn)是：①對于分地區的負荷猜測則可能不可靠；②專(zhuān)家的意見(jiàn)有時(shí)可能不完整或不切實(shí)際。 

2.8　專(zhuān)家系統法 

專(zhuān)家系統猜測法是對數據庫里存放的過(guò)往幾年甚至幾十年的，每小時(shí)的負荷和天氣數據進(jìn)行分析，從而匯集有經(jīng)驗的負荷猜測職員的知識，提取有關(guān)規則，按照一定的規則進(jìn)行負荷猜測。實(shí)踐證實(shí)，精確的負荷猜測不僅需要高新技術(shù)的支撐，同時(shí)也需要融合人類(lèi)自身的經(jīng)驗和聰明。因此，就會(huì )需要專(zhuān)家系統這樣的技術(shù)。專(zhuān)家系統法，是對人類(lèi)的不可量化的經(jīng)驗進(jìn)行轉化的一種較好的方法。但專(zhuān)家系統分析本身就是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，并且某些復雜的因素(如天氣因素)，即使知道其對負荷的影響，但要正確定量地確定他們對負荷地區的影響也是很難的。專(zhuān)家系統猜測法適用于中、長(cháng)期負荷猜測。此法的優(yōu)點(diǎn)是：①能匯集多個(gè)專(zhuān)家的知識和經(jīng)驗，最大限度地利用專(zhuān)家的能力；②占有的資料、信息多，考慮的因素也比較全面，有利于得出較為正確的結論。缺點(diǎn)是：①不具有自學(xué)習能力，受數據庫里存放的知識總量的限制；②對突發(fā)性事件和不斷變化的條件適應性差。 

2.9　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )法 

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(ANN,Artificial Neural Network)猜測技術(shù)，可以模仿人腦做智能化處理，對大量非結構性、非確定性規律具有自適應功能。ANN應用于短期負荷猜測比應用于中長(cháng)期負荷猜測更為適宜。由于，短期負荷變化可以以為是一個(gè)平穩隨機過(guò)程。而長(cháng)期負荷猜測可能會(huì )因政治、經(jīng)濟等大的轉折導致其模型的數學(xué)基礎的破壞。優(yōu)點(diǎn)是：①可以模仿人腦的智能化處理；②對大量非結構性、非精確性規律具有自適應功能；③具有信息記憶、自主學(xué)習、知識推理和優(yōu)化計算的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是：①初始值的確定無(wú)法利用已有的系統信息，易陷于局部極小的狀態(tài)；②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的學(xué)習過(guò)程通常較慢，對突發(fā)事件的適應性差。 

2.10　優(yōu)選組合猜測法 

優(yōu)選組合有兩層含義：一是從幾種猜測方法得到的結果中選取適當的權重加權均勻；二是指在幾種猜測方法中進(jìn)行比較，選擇擬和度最佳或標準偏差最小的猜測模型進(jìn)行猜測。對于組合猜測方法也必須留意到，組合猜測是在單個(gè)猜測模型不能完全正確地描述猜丈量的變化規律時(shí)發(fā)揮作用。一個(gè)能夠完全反映實(shí)際發(fā)展規律的模型進(jìn)行猜測完全可能比用組合猜測方法猜測效果好。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：優(yōu)選組合了多種單一猜測模型的信息，考慮的影響信息也比較全面，因而能夠有效地改善猜測效果。缺點(diǎn)是：①權重的確定比較困難；②不可能將所有在未來(lái)起作用的因素全包含在模型中，在一定程度上限制了猜測精度的進(jìn)步。 

2.11　小波分析猜測技術(shù) 

小波分析是一種時(shí)域-頻域分析法，它在時(shí)域和頻域上同時(shí)具有良好的局部化性質(zhì)，并且能根據信號頻率高低自動(dòng)調節采樣的疏密，它輕易捕捉和分析微弱信號以及信號、圖像的任意細小部分。其優(yōu)點(diǎn)是：能對不同的頻率成分采用逐漸精細的采樣步長(cháng)，從而可以聚集到信號的任意細節，尤其是對奇異信號很敏感，能很好的處理微弱或突變的信號，其目標是將一個(gè)信號的信息轉化成小波系數，從而能夠方便地加以處理、儲存、傳遞、分析或被用于重建原始信號。這些優(yōu)點(diǎn)決定了小波分析可以有效地應用于負荷猜測題目的研究。 

3　結束語(yǔ) 

負荷猜測是電力系統調度、實(shí)時(shí)控制、運行計劃和發(fā)展規劃的條件，是一個(gè)電網(wǎng)調度部分和規劃部分所必須具有的基本信息。進(jìn)步負荷猜測技術(shù)水平，有利于計劃用電治理，有利于公道安排電網(wǎng)運行方式和機組檢驗計劃，有利于節煤、節油和降低發(fā)電本錢(qián)，有利于制定公道的電源建設規劃，有利于進(jìn)步電力系統的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。因此，負荷猜測已成為實(shí)現電力系統治理現代化的重要內容。