電力系統(tǒng)負荷猜測方法及特點 負荷猜測在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行方面發(fā)揮的重要作用，具有明顯的經(jīng)濟效益，負荷猜測實質(zhì)上是對電力市場需求的猜測。該文系統(tǒng)地先容和分析了各種負荷猜測的方法及特點，并指出做好負荷猜測已成為實現(xiàn)電力系統(tǒng)治理現(xiàn)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：對未來需求量(功率)的猜測和未來用電量(能量)的猜測。電力需求量的猜測決定發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)新增容量的大�。浑娔懿聹y決定發(fā)電設(shè)備的類型(如調(diào)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，同時確定各供電區(qū)、各規(guī)劃年供用電量、供用電最大負荷和規(guī)劃地區(qū)總的負荷發(fā)展水平，確定各規(guī)劃年用電負荷構(gòu)成。
2 負荷猜測的方法及特點
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?shù)漠a(chǎn)品單耗或產(chǎn)值單耗。從我國的實際情況來看，一般規(guī)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)點是：方法簡單，對短期負荷猜測效果較好。缺點是：需做大量細致的調(diào)研工作，比較籠統(tǒng)，很難反映現(xiàn)代經(jīng)濟、政治、天氣等條件的影響。
2.2 趨勢外推法
當電力負荷依時間變化呈現(xiàn)某種上升或下降的趨勢，并且無明顯的季節(jié)波動，又能找到一條合適的函數(shù)曲線反映這種變化趨勢時，就可以用時間t為自變量，時序數(shù)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時，賦予變量t所需要的值，可以得到相應(yīng)時刻的時間序列未來值。這就是趨勢外推法。 鉗表| 高斯計| 電磁場測試儀| 電源供應(yīng)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(yīng)用趨勢外推法有兩個假設(shè)條件：①假設(shè)負荷沒有跳躍式變化；②假定負荷的發(fā)展因素也決定負荷未來的發(fā)展，其條件是不變或變化不大。選擇合適的趨勢模型是應(yīng)用趨勢外推法的重要環(huán)節(jié)，圖形識別法和差分法是選擇趨勢模型的兩種基本方法。
外推法有線性趨勢猜測法、對數(shù)趨勢猜測法、二次曲線趨勢猜測法、指數(shù)曲線趨勢猜測法、生長曲線趨勢猜測法。趨勢外推法的優(yōu)點是：只需要歷史數(shù)據(jù)、所需的數(shù)據(jù)量較少。缺點是：假如負荷出現(xiàn)變動，會引起較大的誤差。
2.3 彈性系數(shù)法
彈性系數(shù)是電量均勻增長率與國內(nèi)生產(chǎn)總值之間的比值，根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長速度結(jié)合彈性系數(shù)得到規(guī)劃期末的總用電量。彈性系數(shù)法是從宏觀上確定電力發(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(shù)。該方法的優(yōu)點是：方法簡單，易于計算。缺點是：需做大量細致的調(diào)研工作。
2.4 回回分析法
回回猜測是根據(jù)負荷過往的歷史資料，建立可以進行數(shù)學(xué)分析的數(shù)學(xué)模型。用數(shù)理統(tǒng)計中的回回分析方法對變量的觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，從而實現(xiàn)對未來的負荷進行猜測�；鼗啬Ｐ陀幸辉�性回回、多元線性回回、非線性回回等回回猜測模型。其中，線性回回用于中期負荷猜測。優(yōu)點是：猜測精度較高，適用于在中、短期猜測使用。缺點是：①規(guī)劃水平年的工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值很難具體統(tǒng)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，無法測算出各供電區(qū)的負荷發(fā)展水平，也就無法進行具體的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。
2.5 時間序列法
就是根據(jù)負荷的歷史資料，想法建立一個數(shù)學(xué)模型，用這個數(shù)學(xué)模型一方面來描述電力負荷這個隨機變量變化過程的統(tǒng)計規(guī)律性；另一方面在該數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上再確立負荷猜測的數(shù)學(xué)表達式，對未來的負荷進行猜測。時間序列法主要有自回回AR(p)、滑動均勻MA(q)和自回回與滑動均勻ARMA(p,q)等。這些方法的優(yōu)點是：所需歷史數(shù)據(jù)少、工作量少。缺點是：沒有考慮負荷變化的因素，只致力于數(shù)據(jù)的擬合，對規(guī)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(tǒng)進行猜測的方法。以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的灰色猜測技術(shù)，可在數(shù)據(jù)未幾的情況下找出某個時期內(nèi)起作用的規(guī)律，建立負荷猜測的模型。分為普通灰色系統(tǒng)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(shù)增長模型，當電力負荷嚴格按指數(shù)規(guī)律持續(xù)增長時，此法有猜測精度高、所需樣本數(shù)據(jù)少、計算簡便、可檢驗等優(yōu)點；缺點是對于具有波動性變化的電力負荷，其猜測誤差較大，不符合實際需要。而最優(yōu)化灰色模型可以把有起伏的原始數(shù)據(jù)序列變換成規(guī)律性增強的成指數(shù)遞增變化的序列，大大進步猜測精度和灰色模型法的適用范圍�；疑Ｐ头ㄟm用于短期負荷猜測�；疑聹y的優(yōu)點：要求負荷數(shù)據(jù)少、不考慮分布規(guī)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：一是當數(shù)據(jù)離散程度越大，即數(shù)據(jù)灰度越大，猜測精度越差；二是不太適合于電力系統(tǒng)的長期后推若干年的猜測。
2.7 德爾菲法
德爾菲法是根占有專門知識的人的直接經(jīng)驗，對研究的題目進行判定、猜測的一種方法，也稱專家調(diào)查法。德爾菲法具有反饋性、匿名性和統(tǒng)計性的特點。德爾菲法的優(yōu)點是：①可以加快猜測速度和節(jié)約猜測用度；②可以獲得各種不同但有價值的觀點和意見；③適用于長期猜測，在歷史資料不足或不可猜測因素較多尤為適用。缺點是：①對于分地區(qū)的負荷猜測則可能不可靠；②專家的意見有時可能不完整或不切實際。
2.8 專家系統(tǒng)法
專家系統(tǒng)猜測法是對數(shù)據(jù)庫里存放的過往幾年甚至幾十年的，每小時的負荷和天氣數(shù)據(jù)進行分析，從而匯集有經(jīng)驗的負荷猜測職員的知識，提取有關(guān)規(guī)則，按照一定的規(guī)則進行負荷猜測。實踐證實，精確的負荷猜測不僅需要高新技術(shù)的支撐，同時也需要融合人類自身的經(jīng)驗和聰明。因此，就會需要專家系統(tǒng)這樣的技術(shù)。專家系統(tǒng)法，是對人類的不可量化的經(jīng)驗進行轉(zhuǎn)化的一種較好的方法。但專家系統(tǒng)分析本身就是一個耗時的過程，并且某些復(fù)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(qū)的影響也是很難的。專家系統(tǒng)猜測法適用于中、長期負荷猜測。此法的優(yōu)點是：①能匯集多個專家的知識和經(jīng)驗，最大限度地利用專家的能力；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(jié)論。缺點是：①不具有自學(xué)習(xí)能力，受數(shù)據(jù)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(yīng)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(jié)構(gòu)性、非確定性規(guī)律具有自適應(yīng)功能。ANN應(yīng)用于短期負荷猜測比應(yīng)用于中長期負荷猜測更為適宜。由于，短期負荷變化可以以為是一個平穩(wěn)隨機過程。而長期負荷猜測可能會因政治、經(jīng)濟等大的轉(zhuǎn)折導(dǎo)致其模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的破壞。優(yōu)點是：①可以模仿人腦的智能化處理；②對大量非結(jié)構(gòu)性、非精確性規(guī)律具有自適應(yīng)功能；③具有信息記憶、自主學(xué)習(xí)、知識推理和優(yōu)化計算的特點。缺點是：①初始值的確定無法利用已有的系統(tǒng)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(xí)過程通常較慢，對突發(fā)事件的適應(yīng)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(jié)果中選取適當?shù)臋?quán)重加權(quán)均勻；二是指在幾種猜測方法中進行比較，選擇擬和度最佳或標準偏差最小的猜測模型進行猜測。對于組合猜測方法也必須留意到，組合猜測是在單個猜測模型不能完全正確地描述猜丈量的變化規(guī)律時發(fā)揮作用。一個能夠完全反映實際發(fā)展規(guī)律的模型進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。缺點是：①權(quán)重的確定比較困難；②不可能將所有在未來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步。
2.11 小波分析猜測技術(shù)
小波分析是一種時域-頻域分析法，它在時域和頻域上同時具有良好的局部化性質(zhì)，并且能根據(jù)信號頻率高低自動調(diào)節(jié)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)點是：能對不同的頻率成分采用逐漸精細的采樣步長，從而可以聚集到信號的任意細節(jié)，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，其目標是將一個信號的信息轉(zhuǎn)化成小波系數(shù)，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)點決定了小波分析可以有效地應(yīng)用于負荷猜測題目的研究。
3 結(jié)束語
負荷猜測是電力系統(tǒng)調(diào)度、實時控制、運行計劃和發(fā)展規(guī)劃的條件，是一個電網(wǎng)調(diào)度部分和規(guī)劃部分所必須具有的基本信息。進步負荷猜測技術(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(jié)煤、節(jié)油和降低發(fā)電本錢，有利于制定公道的電源建設(shè)規(guī)劃，有利于進步電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，負荷猜測已成為實現(xiàn)電力系統(tǒng)治理現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。 
業(yè)務(wù)：