10kV中压配网网格负荷预测

摘要负荷预测在当今电力系统中具有十分重要的作用，在电力系统规划和电网发展方面发挥着非常关键的作用。当前，我国的电力系统面临着一个巨大的机遇和发展阶段，随着我国经济的高速发展，电力负荷也随着电力产业发展的变化而发生着重大的变化，目前电力系统产业的发展面临着一个巨大的挑战就是如何能够以最小的资本和最小的资源消耗获取最大的经济效益和社会效益，如何进行国家配电网的设计是当前最主要的问题，然而设计的首要条件就是负荷预测。一个符合实际、高效的负荷预测，是电力系统发展的重要问题也是计划的前提和根本。该设计主要介绍负荷预测方法以及具体案例的分析，根据对当前我国和世界上其他国家的各种电力负荷预测方法的综合对比，以及根据武汉经济技术开发区实际的电力负荷负载情况，建立了根据电力弹性系数法的电力负荷预测方法，再结合武汉经济技术开发区配电网当前情况和以后配电网的发展态势，以及根据武汉经济技术开发区2009-2013年全社会所有用电量和最大负荷综合进行分析，依据多种电力负荷预测的方法，预测出武汉市未来用电总量及最大负荷。这样可以给武汉地区建设和发展带来巨大的经济和社会效益。关键词:负荷预测；配电网；电力弹性系数法；ABSTRACTLoadforecastingisamodernpowersystemengineeringscienceandanimportantpartofthedevelopmentisthedevelopmentofpowersystemplanningandoperationofanimportantbasisfortheplan.Loadforecastingisalsoreasonabletoraisefundstodetermineanimportantbasisforenergybalance.Areasonableandaccurateloadforecasting,powersystemplanningisoneofthecoreissues,isplanningtocarryouttheprerequisiteandbasis.BasedontheanalysisoftheregionWuHanloadofhistoricaldata,accordingtotheregionaldistributionnetworkWuHan,thestatusquoanddevelopmenttrendofthefuturepowergrid,WuHanthrougheconomicdevelopmentandthebasicelectricitydemandanalysis,aswellassocietyasawholeovertheyearsandthemaximumpowerconsumptionloadanalysis,theapplicationofARIMAforecastingmethodmadeWuHan,theregionslargestandthetotalelectricityloadforecast.Throughthehistorydataaboutthefutureofregressionandplanningofsimulationmodelspredicttheresult，themodelcanbetonaled,youmayaswelltonetworkdevelopment,updating,andforfuturedevelopmenttendencytoscience,dynamicpredictions.Keywords:Loadforecasting；DistributionNetwork；Electricityelasticitycoefficientmethod；目录1绪论.11.1本课题研究的意义.11.2研究现状.11.3本文主要研究内容.32负荷预测概论.42.1负荷预测的概念.42.2负荷预测的特点.42.3负荷预测的分类.42.4负荷预测的基本原理.52.5电力弹性系数法负荷预测.62.5.1现用预测方法的不适应性.62.5.2电力弹性系数的概念.72.5.3电力弹性系数对预测电量的影响.72.5.4电力弹性系数的确定.72.5.5电力弹性系数法存在的缺陷.82.6时间序列预测法.82.6.1自回归模型（AR）.82.6.2动平均模型（MA）.92.6.3自回归-动平均模型(ARMA).93武汉经济技术开发区与电网现状概述.103.1武汉经济技术开发区概况.103.1.1区域概况.103.1.2区域经济发展现状.103.2武汉经济技术开发区发展规划.113.2.1发展定位.113.2.2发展规划.123.3武汉经济技术开发区10kV配电网现状分析.133.3.1经开区10kV电网概况.133.3.2经开区10kV电网结构.143.3.3经开区10kV电网设备.143.3.4经开区配电自动化.153.3.5经开区10kV电网运行指标.153.4武汉经济技术开发区10kV电网存在问题.163.5武汉经济技术开发区用电量分析.173.6当前武汉经济技术开发区配电网的现状.184武汉经济技术开发区用电总量及最大负荷预测.194.1武汉经开区经济发展与电力需求基本关系分析.194.2武汉经开区经济增长率与用电、发电增长率的关系.194.3武汉经开区用电量及用电负荷的预测.204.3.1数据选择与处理.204.3.2历年经开区用电量及最大负荷分析.214.4武汉经开区用电总量及年用电最大负荷预测.234.4.1经开区10kV中压用户用电总量预测.234.4.2经开区用电量预测结果汇总.255结论.27参考文献.28翻译部分.29英文部分.29中文部分.33致谢.371绪论1.1本课题研究的意义在经济迅速增长的今天，电网建设与社会经济增长之间的矛盾日益突出。供电能力不足、电网结构不合理、可靠性不高以及电能质量问题等一直是困扰电网运营的结症所在，也是电网发展前进的推动力。电网规划是电网建设的重要依托及先决条件，其规划质量将严重影响电网安全稳定运营。近几年来，国家电网公司和南方电网公司对规划工作高度重视，明确指出各级电力部门需严格把关、逐步提高电网规划水平，以期利用有限资金，最大限度改善电网运营环境。中长期负荷预测是电网规划的基础，其重要性不仅体现在电网现状分析、电力需求预测等规划过程中，而且对电力电量平衡、主变定容选址、网架规划等环节具有重要的理论支撑作用。可以说，中长期负荷预测贯串于规划工作始终，预测水平的高低将直接影响电网规划质量的优劣。准确、可靠的中长期负荷预测是提高电网规划水平的重要前提，科学、实用的电网规划是电网建设的先决条件，安全、稳定、坚强的电网环境是社会经济快速发展的重要保障，可以设想，在以后的电网规划编制过程中，必然对负荷预测水平提出更高的要求，因此，研究电网规划中长期负荷预测技术具有重要的实用价值和理论意义。1.2研究现状中长期负荷预测技术研究历史较长，其中具有不少较为成熟的预测方法如时间序列、回归分析、相关分析等等。近几年来，由于各级电力部门对电网规划的重视程度日益增加，中长期负荷预测理论被广泛研究，并取得了显著成果，涌现出一大批新兴预测理论，如灰色系统、模糊预测、专家系统等等。除此之外，在研究单一预测模型的基础上，中长期负荷组合预测理论得到了极大的丰富，同时，基于概率分布理论的不确定性预测也逐渐成为研究热点。（1）经典预测方法时间序列法是将电力负荷看作一组随时间变化的序列，不考虑负荷影响因素，仅仅通过对历史负荷样本时间序列的分析处理，来研究其发展过程的基本特征，并据此预测未来负荷的变化规律。根据分析方法的不同，时间序列可细分为滑动平均、加权滑动平均、指数平滑、趋势预测等等。在实际负荷预测过程中，时间序列预测所需历史负荷数据少，无需相关因素资料，因此预测方便、快捷，但如何提高规划年负荷预测精度是时间序列法的一个难点。回归分析通过揭示负荷影响因素与负荷值之间的因果关系，来建立负荷预测模型。这些影响因素包括:产值、人口、收入、城镇水平等等，尽管可以从一定程度上提高模型的预测精度，但相关资料的收集与整理需花费大量的时间与精力，有时预测效果还并不尽如人意。针对于此，广大学者对中长期负荷预测回归分析开展广泛深入的研究。为体现“近大远小”原则，对历史数据作加权处理，使不同时段的数据在以残差平方和表达的目标函数中产生不同的影响，由此使预测结果的变化趋势在很大程度上取决于历史时段中近期的发展规律，以改善回归分析预测效果；或对已有预测模型通过适当扩展其可变参数数目，增加模型自由度，提高参数估计效果和历史数据拟合精度。相关分析将负荷与社会经济发展因素相关联，通过把握未来社会经济发展动向，实现对负荷发展趋势的预测。相关分析方法较多，常用的包括经济增长率预测、弹性系数预测、产值单耗预测等等。此类方法可以较好解释电力负荷与其影响因素间的因果关系，但获取未来社会经济相关指标本身就是一大预测难点。上述经典预测方法虽然各有瑕疵，但操作简单，易于理解，所以仍是目前电网规划中负荷预测工作的主要方法之一。（2）新兴预测理论灰色预测源于邓聚龙1982年提出的灰色系统理论，该方法将电力负荷中的不确定因素视为一灰色系统进行研究。灰色预测具有要求负荷数据少、不考虑分布规律、不考虑变化趋势、运算方便、预测精度较高等优点，得到了广泛应用。但同时也存在着一定的局限性:一是数据离散程度严重影响其预测精度；二是不太适合电力系统的长期预测，为此，一些文献提出了改进措施。通过对历史数据的平滑处理、模型参数修正、等维新息数据处理和对预测值的修正等可行手段，改善灰色预测适用范围，提高预测精度；针对当负荷按照“S”型曲线增长或增长处于饱和阶段时，采用灰色模型进行负荷预测时误差较大的问题，将灰色Verhulst模型引入到中长期负荷预测；针对普通灰色预测模型在预测过程中当历史数据有较大波动时预测精度较差的问题，对两次拟合等维灰色预测模型进行研究，并对其进行改进；在原有GM(1，1)模型的基础上，直接采用原始数据将模型进行二次迭代拟合，使得参数的值达到最佳，同时根据“远小近大”的思想，在拟合中使用了加权最小二乘法，并对预测结果进行二次修正。有关灰色模型的改进手段和使用途径较多，由于篇幅原因，不再赘述。模糊预测以模糊数学作为预测基础，由于其不确定性表述功能、符合人类逻辑思维习惯，被成功引入中长期负荷预测领域中。针对负荷影响因素的复杂性和不确定性，将模糊数学与线性回归相结合，提出基于模糊线性回归的负荷预测思路，并详细分析了模型求解过程；采用模糊理论模糊平滑系数，改良传统指数平滑法的预测局限性；在分析模糊多项式拟合建模机理的基础上，建立改进模糊多项式拟合模型，通过适当减小拟合曲线在后段的拟合误差提高预测精度；通过模糊聚类方式，寻求负荷增长方式与相关因素间的关联性，根据隶属度最大原则，确定规划年负荷趋势并进行预测；除此外，模糊预测还被广泛地用于空间负荷预测中。模糊理论的适用性很广，但模糊区间和隶属度函数的选择通常带有很强的主观性，这也成为制约模糊预测进一步发展的瓶颈。专家系统是拥有丰富负荷预测知识的一套计算机系统，能像专家般运用专家经验，对每一预测模型逐一进行评估决策，快速作出最佳预测结果，避免人工推理的繁琐和人为差错的出现。可以预见，专家预测系统具有广阔的应用前景，其中知识库的建立一直是研究的难点。（3）组合预测理论中长期负荷预测具有随机性、模糊性及不确定性的特点。为提高预测精度，在实际负荷预测过程中，往往通过组合预测来降低单项预测模型所带来的预测风险。组合预测的核心内容是各预测模型权重的分配。等权平均组合预测对每一预测模型赋予相同的权重；利用嫡权的理论客观地为每种预测方法分配权重；应用互信息度量单个预测模型的精度，然后以互信息为评价指标，应用模糊评判法赋予各个N-1模型相应的权重，籍此建立一个新的组合预测模型；对GM(1，1)模型进行改进，引入修正系数，使得原始序列与新预测值的误差在最小二乘意义下达到最小。然后建立模型库，通过灰色关联分析选取两个关联度最大的预测模型，再对这两个预测模型进行优化组合，得到最优模型；利用结构化风险原则代替经验风险最小化，挖掘各单一预测模型的信息，以单一模型的预测数作为组合预测输入样本，通过贝叶斯后验理论确定最小二乘支持向量机参数，从而建立组合预测模型进行预测。除上述方法外，还有多种组合途径。目前，虽然在组合预测方法的研究上取得了一大批科研成果，但在目标函数最优问题、权重最优问题以及权重时变性等方面，仍具有广阔的研究空间。（4）不确定性预测常规的负荷预测结果一般都是确定性的，只是给出一个确切的数值，但无法估计该数值可能出现的概率，也无法确定预测结果可能的波动范围。实际上，由于预测问题的超前性，实现不确定性的预测更符合客观需求，更有利于电网规划中对负荷数据变化情况的把握。因此，中长期电力负荷不确定性预测是当今研究的热点问题之一。为克服传统回归预测模型无法很好处理观测数据及负荷规律不确定性所致负荷预测效果不佳的问题，通过盲数形式来表达预测模型的相关变量，以获取规划年负荷可能出现的多个区间及其可信度情况；引入序列运算理论，形成了一种新的不确定性分析思路，并提出序列化分析方法，实现负荷概率化预测和分析；将不确定性理论运用至空间负荷预测中。对中长期负荷预测的研究除上述4方面内容外，还有多种预测方法和预测思路，由于篇幅原因，不再详述。1.3本文主要研究内容本文的主要工作是根据武汉经济技术开发区2009年至2013年的历史数据对其进行未来5-10年的中长期负荷预测，采用的方法是电力弹性系数法，主要内容如下。第1章主要分析了负荷预测的研究意义，讨论了当前中长期负荷预测的研究现状。第2章给出了负荷预测的概念、特点、分类及基本原理，并具体分析了两种方法。第3章则讲述了武汉经济技术开发区的电网现状及存在的问题，并分析了武汉经济技术开发区的用电量等情况。第4章则开始用电力弹性系数法对武汉经济技术开发区的用电总量和最大负荷进行预测。第5章主要对本文进行总结和归纳。2负荷预测概论2.1负荷预测的概念负荷指电力需求量或者用电量，而需求量是指能量的时间变化率，即功率。也可以说，负荷是指发电厂、供电地区或电网在某一瞬间所承担的工作负荷。对用户来说，用电负荷是指连接在电网的用户所有用电设备在某一瞬间所消耗的功率之和。一个电力系统总是有各种各样的负荷，而总的负荷预测可能常常是各种不同类型的负荷预测的总和。所谓负荷预测，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情况下，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意义下，确定未来某特定时刻的负荷。2.2负荷预测的特点由于负荷预测是根据电力负荷的过去和现在推测它的未来数值，所以，负荷预测工作研究的对象是不确定事件。只有不确定事件、随机事件才需要人们采用适当的预测技术，推知负荷的发展趋势和可能达到的状况。这就使负荷预测具有以下明显的特点:（1）不准确性因为电力负荷未来的发展是不肯定的，它要受到多种多样复杂因素的影响，而且各种影响因素也是发展变化的。人们对于这些发展变化有些能够预先估计到，有些却很难事先预见到，加上一些临时情况发生变化的影响，决定了预测结果的不准确性或不完全准确性。（2）条件性各种负荷预测都是在一定条件下做出的，而条件又分为必然条件和假设条件两种。如果负荷员真正掌握了电力负荷的本质规律，那么预测条件就是必然条件，做出的预测往往是可靠的。而在很多情况下，由于负荷未来发展的不肯定性，所以就需要一些假设条件当然，这些假设条件不能毫无根据的凭空假设，而应根据研究分析，综合各种情况而得来。给预测结果加以一定的前提条件，更有利于用电部门使用预测结果。(3)时间性各种负荷预测都有一定的时间范围，因为负荷预测属于科学预测的范畴，因此要求有比较确切的数量概念，往往需要确切指明预测的时间。(4)多方案性由于预测的不准确性和条件性，所以有时要对负荷在各种情况下可能的发展状况进行预测，就会得到各种条件下不同的负荷预测方案。2.3负荷预测的分类（1）按时间分类电力负荷预测中经常按时间期限进行分类，通常分为长期、中期、短期和超短期负荷预测。长期负荷预测指1-10年系统负荷预测，主要用于电源发展规划和网络发展规划；中期负荷预测主要预测未来1年12个月负荷的变化，用于安排大修计划以及水库的经济运行；短期预测主要预测未来1日24小时和1周168小时负荷的变化，目的是给各个电厂安排日、周发电计划等。超短期负荷预测主要预测未来1h负荷的变化，主要用于对电网进行计算机在线控制，实现发电容量的合理调度，满足给定的运行要求，同时使发电成本最低。（2）负荷预测按行业分类负荷预测可以分为城市民用负荷、商用负荷、农村负荷、工业负荷以及其它负荷的负荷预测。其中，城市民用负荷预测主要指城市居民的家用负荷预测；商业负荷预测和工业负荷预测是指各自对商业与工业服务的负荷进行预测；农村负荷预测是指广大农村所有负荷(包括农村民用电、生产与排灌用电以及商业用电等)的预测；而其它负荷预测则包括市政用电(如街道照明等)、公用事业、政府办公、铁路与电车、军用等等负荷的预测。（3）负荷预测按特性分类根据负荷预测表示的不同特性，常常又分为最高负荷、最低负荷、平均负荷、负荷峰谷差、高峰负荷平均、低谷负荷平均、平峰负荷平均、全网负荷、母线负荷、负荷率等类型的负荷预测，以满足供电、用电部门的管理工作的需要。2.4负荷预测的基本原理负荷预测工作是根据电力负荷的发展变化规律，预计或判断其未来发展趋势和状况的活动，因此必须科学地总结出预测工作的基本原理，用于指导负荷预测工作。（1）可知性原理也就是说，预测对象的发展规律，其未来的发展趋势和状况是可以为人们所知道的。客观世界是可以被认识的，人们不但可以认识它的过去和现在，而且可以通过总结它的过去和现在推测其未来。这是人们进行预测活动的基本依据。（2）可能性原理因为事物的发展变化是在内因和外因作用下共同进行的。内因的变化及外因作用力大小不同，会使事物发展变化有多种可能性。所以，对某一具体指标的预测，往往是按照其发展变化的多种可能性，进行多方案预测的。（3）连续性原理又称惯性原理，是指预测对象的发展是一个连续统一的过程，其未来发展是这个过程的继续。它强调了预测对象总是从过去发展到现在，再从现在发展到未来。它认为事物发展变化过程中会将某些原有的特征保持下来，延续下去。电力系统的发展变化同样存在着惯性，如某些负荷指标会以原有的趋势和变化规律发展下去，这种惯性正是我们进行负荷预测的主要依据。因此，了解事物的过去和现在，并掌握其变化规律，就可以对其未来的发展情况利用连续性原理进行预测。（4）相似性原理尽管客观世界中各种事物的发展各不相同，但一些事物发展之间还是存在着相似之处，人们就利用这种相似性进行预测。在很多情况下，作为预测对象的一个事物，其现在的发展过程和发展状况能与另一事物过去一定阶段的发展过程和发展状况相类似，人们就根据后一事物的已知发展过程和状况，来预测所预测对象的未来发展过程和状况，这就是相似性原理。目前，预测技术中使用的类推法或历史类比法，就是基于这个原理的预测方法。（5）反馈性原理反馈就是利用输出返回到输入端，再调节输出结果。预测的反馈性原理实际上是为了不断提高预测的准确性而进行的反馈调节。人们在预测实践活动中发现，当预测的结果和经过一段实践所得到的实际值存在着差距时，可利用这个差距，对远期预测值进行反馈调节，以提高预测的准确性。再进行反馈调节时，首先认真分析预测值和实际值之间的差距及产生差距的原因，然后根据已经查明的原因，适当改变输入数据，进行反馈，调节远期预测结果。反馈预测实际上就是将预测的理论值和实际值结合，在实践中检验，然后进行修改、调整，是预测质量进一步提高。（6）系统性原理这个原理认为预测对象是一个完整的系统，它本身有内在的系统，它与外界事物的联系又形成了它的外在系统。这些系统综合成一个完整的总系统，都要进行考虑，及预测对象的未来发展是系统整体的动态发展，而且整个系统的动态发展与它的各个组成部分和影响因素之间的相互作用和相互影响密切相关。系统性原理还强调系统整体最佳，只有系统整体最佳的预测，才是高质量的预测，才能为决策者提供最佳的预测方案。2.5电力弹性系数法负荷预测我国的经济的发展主要是依靠电力为主要的能源，所以国家的经济建设、人民的文化生活、都是离不开电力的发展的，电力的发展会直接影响一个国家的经济命脉。所以我国正在加强配电网的建设。这样可以给国家建设和发展带来巨大的经济和社会效益。用户的用电量以及最大负荷功率的预测就是负荷预测。根据对当前我国和世界上其他国家的各种电荷预测方法的综合对比，以及根据实际的电荷负载情况，建立了根据电力弹性系数法的电力负荷预测方法。2.5.1现用预测方法的不适应性对于电量和负荷的预测来说，我们可以采用很多种不同的方法，但有一个共同点就是他们都和经济的的发展历史有着不可分割的密切关系。正是因为这个缘故，我们可以根据国家经济的技术指标通过相关公式来计算出电量和负荷的数值，是值得探讨的问题。当前在我国配电网的建设中，负荷预测的方法有：大用户调查法；年增量法；回归分析法；产品产量单耗法；以及产值单耗法等。在以上的负荷预测方法中，根据耗电量比较多的电量使用情况来进行研究分析，进而来预测这个行业的电量使用情况，称为大用户调查法。对于年增量法，这种负荷预测的方法不符合实际的用电量的使用规律，他考虑的是理想情况下的一种方法，但现实不能满足它的条件，所以他没有什么使用价值。在回归分析法中，所有用户的用电量和我国的经济、每年的用电量的平均增长率都有一定的关系，但是这些并不是唯一影响它的因素，所以只使用经济的回归函数式并不能完全的叙述他们之间的关系。而在以上的负荷预测的方法中产品产量单耗法以及产值单耗法，在使用的效果上市非常的合理的，但是他也有其不足之处。他只能使用在耗电量比较大的电网中。2.5.2电力弹性系数的概念根据我国以及世界其他国家负荷预测的历史数据曲线可以发现，我国所有居民用电量与国家的经济生产总值（GDP）存在一种线性关系，我国所有居民用电量的增长速度总是大于国家的经济生产总值的增长速度，这种现象在电力系统上被称为电力工业超前发展的规律。而我国所有居民用电量与经济生产总值之间的发展规律，一般用电力弹性系数进行阐述。在一定的范围内居民用电量的平均增长速度与经济生产总值的平均增长速度之比称为电力弹性系数。随着科学技术的发展、经济结构的变化以及产品结构的调整都会影响电力弹性系数。电力弹性系数又可以分成不同的方法，一般在区域性的负荷预测中，电力弹性系数表示关系为：VCK（2.1）其中:10nBV10nAC（2.2）式中：K电力弹性系数；V，C经济生产总值，所有居民用电量平均增长速度；A0，An计算所有居民期初，期末用电量，kwh；B0，Bn计算期初，期末的经济，万元；则计划期末预测用电量为：0)1(AKVnn（2.3）其中，在不同环境下电力弹性系数K的取值是不一样的。V，C表示经济生产总值和所有居民用电量平均增长率，平均增长率是他们的几何平均值，如果所有居民期初用电量为A0、经济生产总值平均增长速度已经确定，而且获得K的大小后，即可求出预测期用电量An。根据各个事件之间存在一定的因果关系来进行定量预测的方法称为电力弹性系数法。电力弹性系数法经常在电力系统中长期预测中被使用，根据电力弹性系数法可以对各个地方、各个部门的负荷以及用电量进行预测，并能得到各个地方的总负荷和总用电量。2.5.3电力弹性系数对预测电量的影响由Wn=Wo(1+KwB)n可知，Wo表示当前电量，B是GDP增长速度，因此，预测电量Wn的数值主要依耐于弹性系数。弹性系数的选用具有深远的意义，过大电量不够用制约经济的发展。过小则照成电力过剩，浪费。2.5.4电力弹性系数的确定一般情况下，我们要想合理的选择出一个比较理想的弹性系数，必须要经过详细的考虑规划，主要涉及到下面几点：1.经济产业结构的影响。经济的产业结构决定了用电量的大小，重工业比重大用电量弹性系数就大。第二、三产业所占比例越大，用电系数越小。2.能源消费结构的影响。随着经济的发展，其他一次性能源消费所占比例减小，都逐步转化为向电力能源靠近，这就照成用电弹性系数的增加。3.人民生活用电水平的影响。经济的发展，带动生活条件的提高，家用电器种类越来越多、电脑、洗衣机迅速得到普及，加上商品房的建设也不断增加，这些都使用电量的增长速度大于发电量的增长速度。此外，国家的电气化程度、社会劳动生产率等因素都将综合影响到电力弹性系数。2.5.5电力弹性系数法存在的缺陷这种方法虽然能在一定程度上准确电力供应能力和经济需求的关系。但其最大的缺点就是很难找到一个比较合适的数值。另一方面，即便我们找到了一个比较理想的数值，而我们要想得到一个准确的数值还必须要具备另外一个数值即电力资金，但限于现有的条件，这个因数一般难以具备。2.6时间序列预测法时间序列法是一种最为常见的负荷预测方法，它是针对整个观测序列呈现出的某种随机过程的特性，去建立和估计产生实际序列的随机过程的模型，然后用这些模型去进行预测。它利用了电力负荷变动的惯性特征和时间的分析处理，确定其基本特征和变化规律，预测未来负荷。时间序列预测方法可分为确定型和随机型两类，确定型时间序列作为模型残差用于估计预测区间的大小。随机型时间序列预测模型可以看作一个线性滤波器。根据线性滤波器的特性，时间序列可划分为自回归（AR）、动平均（MA）、自回归-动平均（ARMA）、累计式自回归-动平均（ARIMA）、传递函数（TF）几类模型，其负荷预测过程一般分为模型识别、模型参数估计、模型检验、负荷预测、精度检验预测值修正5个阶段。2.6.1自回归模型（AR）在负荷预测研究中，引起负荷变化的因素很多，不可能把影响负荷的因素都一一归入模型。从各级调度部门可获得的是过去历史的负荷记录，易于得出某一时刻的负荷与它过去相关时刻的负荷有关。自回归模型的基本思想是：因变量是待预测的负荷，而自变量则是负荷自身的过去值。本文即采用AR模型预测。自回归模型认为：负荷的现在值可由过去值的加权值的有限线性组合及一个干扰tx量来表示。于是，由随机变量的滞后项的加权和，以及一个随机干扰项确定的具有如t下结构的模型称为p阶自回归模型，简记为AR（p）：，这里ttptttxxx.2100（2.4）式中，代表随机变量；p代表模型阶数；为常数项；称为自回归系数；t0p,.21为随机干扰项。条件保证了模型的最高阶数为p。这里，预测负荷与它过去时t0p刻的负荷有关，故称为自回归模型。当时，模型又称为中心化AR（p）模型。0中心化AR（p）模型又可以简记为：ttpxB)(（2.5）式中，称为p阶自回归系数多项式。ppB.1)(22.6.2动平均模型（MA）在AR模型中，理论上干扰的影响是在无限长的时间内存在的，即一个初始时刻的干扰将会影响到未来无限长时间内的负荷值。如假设干扰的影响在时间序列中只表现在有限的几个连续时间间隔内，然后就完全消失，获得派生模型，即动平均模型。动平均模型由随机干扰项的当期和滞后项的加权之和确定，具有如下结构的模型称为q阶动平均模型，简记为MA（q）：，这里qtttttx.210q（2.6）式中，代表随机变量；q代表模型阶数；为常数项；称为动平均系数；tq,.21为随机干扰项。条件保证了模型的最高阶数为q。t0q当时，称为中心化MA（q）模型。0使用延迟算子，中心化MA（q）模型又可以简记为：ttBx)(（2.7）式中，称为q阶动平均系数多项式。qqB.1)(22.6.3自回归-动平均模型(ARMA)为了使模型在拟合实际数据时具有更大的灵活性，有时在模型中既包含自回归部分也包含动平均部分，这就是自回归-动平均模型。ARMA（p，q）的模型结构如下：tpttttxxx.210qttt.21（2.8），0pq模型的参数与AR模型和MA模型相同。若，该模型称为中心化ARMA（p，q）模型。0引进延迟算子，ARMA（p，q）简记为：tqtpBx)()(（2.9）式中，为p阶自回归系数多项式；ppB.1)(2，称为q阶动平均系数多项式。qq.2显然：当q=0时，ARMA（p，q）模型就退化成了ARMA（p，0），实际上就是AR（p）模型；当p=0时，ARMA（p，q）模型就退化成了ARMA（0，q），实际上就是MA（q）模型。所以，AR（p）模型和MA（q）模型实际上是ARMA（p，q）模型的特例，它们都统称为ARMA模型。而ARMA（p，q）模型的统计性质也正是AR（p）模型和MA（q）模型统计性质的有机组合。3武汉经济技术开发区与电网现状概述3.1武汉经济技术开发区概况3.1.1区域概况经开区位于武汉城市的西南三环外沿，东临长江黄金水道，南接沪蓉和京珠高速公路，宛如一颗珍珠躺在长江的臂弯里。经开区是武汉三大国家级经开区之一，始建于1991年，1993年4月经国务院批准为国家级经开区，经过几次调整，目前经开区管辖面积已经扩大到202.7平方公里，建成区达70平方公里，2011年实现工业产值1682.7亿元，综合经济实力多年稳居中西部22家国家级经开区首位。20年飞速发展，武汉经开区取得了辉煌的成绩并逐步走向成熟，随着汽车及零部件和电子电器两大支柱产业的形成，经开区的发展也步入了结构调整、功能升级和产业集群化、创新发展的关键阶段。强化城市功能、发展高端服务业、提升创新活力、培育新的支柱产业，以及拓展产业空间、引领区域发展成为经开区走向多功能综合性产业区和现代城市新区的重要挑战。随着武汉城市空间的不断扩展，经开区的区位性质由城市边缘区向主城区重点功能区转变。在武汉“轴向拓展”、两江四岸的城市空间战略中扮演着越来越重要的发展角色。3.1.2区域经济发展现状经开区作为武汉制造业的龙头、工业强市的主阵地，经开区在复兴大武汉、建设国家中心城市伟大进程中肩负着“承载国家中心城市职能、抢占先进制造业制高点、引领区域转型升级、探索新型工业化道路”的历史使命。图3-1经开区历史使命与创新发展表3-1经开区近年经济情况指标名称单位2008年2009年2010年2011年2012年地区生产总值万元32668353679447458254657699287492321其中：第一产业万元38874817475055466500第二产业万元30678843423100419728051110136473542其中：工业增加值万元30182843358900412028050270136358542第三产业万元1950642515303805166533691012279工业总产值万元9569611111202731520422017114457216231612012年，经开区完成工业总产值2162.3亿元，增长26.34%，占全市比重为26.3%。经开区规模以上工业总产值从零到百亿，用了八年；从百亿到千亿，用了十年；而从千亿到突破2000亿，只用了三年时间，呈现出加速发展态势。2012年，经开区完成规模以上工业增加值635.85亿元，增长22%，占全市比重为22%；全口径财政收入246亿元，增长15.75%，占全市比重为11.75%；一般预算收入48亿元，增长31%；固定资产投资256.18亿元，增长25.48%，其中工业投资205亿元，增长75%，占全市比重为12.05%；招商引资签约项目总额332.46亿元，增长84%。2013年18月份，实现规模以上工业总产值1420.4亿元，增长16.7%；规模以上工业增加值411.2亿元，增长15.7%；全口径财政收入186.2亿元，地方公共财政收入36.3亿元；固定资产投资226.2亿元，增长34.5%，其中工业投资192亿元，增长52.6%。2013年经开区经济发展预期目标是：规模以上工业总产值增长23%，达到2359亿元；规模以上工业增加值增长19%，达到682亿元；全口径财政收入增长18%，达到290.28亿元；地方公共财政收入增长18%，达到56.86亿元；固定资产投资增长19%，达到304.85亿元。经开区积极发挥国家新型工业化产业示范基地、国家汽车及零部件出口基地和国家电动汽车研发、产业化及示范运营基地的作用，重点打造汽车及零部件、电子电器、高端装备制造业、新一代信息技术、文化创意、商贸物流六大千亿元产业。力争汽车整车及零部件在2015年达到两千亿元产业规模，电子电器在2015年达到千亿元产业规模，高端装备制造业、新一代信息技术、文化创意、商贸物流在2020年达到千亿元产业规模。同时，经开区鼓励支持民营经济发展，启动了香港产业园、台湾工业园和军山民营产业园建设，出台了“民企倍增30条意见”，努力实现民营经济倍增发展。力争到2015年，实现民营经济总量、企业规模、发展载体、创新能力和财税贡献“五个倍增”，在经开区经济中占比超过15%，工业总产值达到500亿元，地区生产总值超过150亿元；到2020年，在经开区经济中占比超过30%，形成国资、外资、民资“三足鼎立”的经济格局。3.2武汉经济技术开发区发展规划3.2.1发展定位未来经开区经开区将以参与全球产业创新、推动中国新产业革命，构建面向全球、服务全国的创意城、产业城、智慧生态城“三位一体”的“现代化产业创新城”为发展定位，通过提升城市功能、发展高端服务业、增强创新活力、培育战略性新兴产业，推动武汉经开区的转型升级，努力将经开区建设成为“汉阳新区发展核心、武汉经济重心、国家产业创新中心”。3.2.2发展规划武汉经开区正在形成“1-2-3”的功能区战略布局，“1”即一个示范区：“国家先进制造业示范区”；“2”即两个共建园区：“汉阳黄金口工业园、洪湖新滩工业园”；“3”即三个城：“商务城、智慧城、生态城”。两个共建园区不在本次规划范围内，其他四大板块分区如下图：图3-2经开区四大功能片区商务城：全方位打造汉阳城市新中心、武汉国际化的重要窗口。范围：北至三环线，西至大小半岛及蔡甸行政边界，南至车城大道，东至长江。包括行政办公区、总部经济区、文化创意产业园、科技金融服务业、商业综合体及大型超市、星级酒店、大专院校、科研院所、武汉体育中心、市民广场、公园等，园区面积40.6平方公里。国家先进制造业示范区：重点发展汽车及零部件产业、电子电器、智能装备、港口机械等制造业，提高集成制造、智能制造、先进技术制造的比重。范围：北至后官湖与车城大道，西至蔡甸行政边界，南至硃山湖南岸，东至长江。包括东本一厂、神龙一至三工厂及东风乘用车，汽车零部件企业，格力、美的、海尔等电子电器企业，生物医药、节能环保及新材料等企业，园区面积64.1平方公里。生态城：打造国际化宁静悠闲的慢生活休闲体验区、武汉近郊旅游休闲胜地、全国一流的健康养老产业基地。范围：北至硃山湖南岸，西至蔡甸行政边界，南至东荆河，东至长江。包括绿肺、高尔夫、硃山文化产业园、湿地公园、武汉植物园、武汉国际健身城、品牌购物、度假酒店等建设项目，园区面积58.7平方公里。智慧城：打造国际化智慧产业新城、国家科技创新与智慧城市建设的发展示范。范围：北至东荆河，西至通顺大道和汉洪高速，南至汉南行政边界，东至长江。包括大军山文化博览园、滨江高档居住区、高科技产业园区、智慧物流港城等建设项目，园区面积26平方公里。3.3武汉经济技术开发区10kV配电网现状分析3.3.1经开区10kV电网概况截至2013年末，经开区现状共有10kV线路139条，其中公用线路91条，专用线路48条。经开区10kV公用线路总长993.746公里，电缆线路788.327公里，架空线路205.419公里（含架空祼导线110公里）。环网柜127台，开闭所85座，柱上开关221台，公用配变台数622台，容量328.26MVA，专用配变台数2155台，容量1310.974MVA。表3-22013年经开区中压配网概况类型经开区1.10kV用户专线（条）482.10kV公用线路（条）91其中架空线路（km）205.419架空绝缘线（km）84.6线路电缆线路（km）788.3271.开闭所（座）852.环网柜（台）1273.柱上开关（台）221数量（台）6224.公用配变容量（MVA）328.26数量（台）201其中台架配变容量（MVA）38.435数量（台）164公用配电室容量（MVA）225.9数量（台）218公用箱变容量（MVA）70.815数量（台）2155配电设备5.专用配变容量（MVA）1310.9743.3.2经开区10kV电网结构经开区共有10kV公用线路91条，其中单辐射4条，单联络49条，多联络38条，中压配网环网化率95.6%，如表2-3。表3-3经开区中压线路运行方式分布情况一览表运行方式单幅射单联络多联络线路数44938所占比例4.4%53.85%41.75%3.3.3经开区10kV电网设备（1）10kV配电线路情况1)线路长度截至2013年末，经开区10kV配变线路情况如表3-4所示：表3-4经开区10kV配电线路情况表供电半径分布(条)线路条数(条)线路总长度(km)其中：电缆长度(km)3km35km58km815km15km架空线路绝缘化率(%)电缆化率(%)公用专用公用专用公用公用公用公用公用公用公用公用9148993.75126.8788.33582382046.3879.33截至2013年末，经开区共有10kV线路139条，其中公用线路91条，公用线路总长度993.75km，其中电缆长度788.33km，电缆化率为79.33%。架空线长度205.419公里，架空祼导线110公里，架空线路绝缘化率为46.38%。配电网规划设计导则要求：10kV线路供电半径应满足末端电压质量的要求。原则上A+、A、B类供电区域供电半径不宜超过3km。经开区有33条线路供电半径超过3km，占总数的36.26%。2)导线截面截至2013年末，经开区10kV主干线导线截面