电力系统规划与可靠性讲座2电力负荷预测(20150512)

1、电力系统规划与可靠性（第（第2 2专题专题: :电力负荷预测）电力负荷预测） 20142014版版武汉大学电气工程及其自动化专业选修课武汉大学电气工程学院电力信息与控制研究所张莲梅email：lloottuuss 电力负荷预测 1 1 电力负荷预测的基本概念电力负荷预测的基本概念 2 2 负荷预测的分类负荷预测的分类 3 3 在规划设计中负荷预测的内容在规划设计中负荷预测的内容 4 4 负荷预测的基本程序负荷预测的基本程序 5 5 影响电力负荷预测的因素影响电力负荷预测的因素 6 6 电力负荷预测的数据处理技术电力负荷预测的数据处理技术 7 7 确定性负荷预测方法确定性负荷预测方法 8 8 最

2、大负荷值传统的预测方法最大负荷值传统的预测方法 9 9 需电量传统的预测方法需电量传统的预测方法 1010 不确定性电力负荷预测方法不确定性电力负荷预测方法 11 11 预测方法的比较预测方法的比较 12 12 负荷预测的综合评价负荷预测的综合评价 电力负荷预测的基本概念 电力负荷的定义电力负荷的定义 电力负荷的分类电力负荷的分类 负荷曲线和参数负荷曲线和参数 负荷预测的定义负荷预测的定义 负荷预测的意义负荷预测的意义 负荷预测的特点负荷预测的特点 在电力规划中，广泛使用的负荷概念是指国民经济整体在电力规划中，广泛使用的负荷概念是指国民经济整体或部门对电力电量的消耗量的历史情况及未来的变化发展

3、趋或部门对电力电量的消耗量的历史情况及未来的变化发展趋势。势。电力负荷的定义 在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为电力负在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为电力负荷或电力。荷或电力。 由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率，由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率， 一般一般用电流表示的负荷，实际上是对应视在功率而言。用电流表示的负荷，实际上是对应视在功率而言。 电力负荷有两方面的含义：电力负荷有两方面的含义：电力工业的服务对象，包括使用电力的部门、机关、企事业电力工业的服务对象，包括使用电力的部门、机关、企事业单位、工厂、农村、车间、学校以及各种各样的用电设备；单位、工厂、农村

4、、车间、学校以及各种各样的用电设备；上述各用电单位、部门或设备使用电力和电量的具体数量。上述各用电单位、部门或设备使用电力和电量的具体数量。负荷指标、最高负荷、平均负荷、负荷率【负荷指标负荷指标】 目前供电部门所分配的负荷指标，主要是指小时平均的目前供电部门所分配的负荷指标，主要是指小时平均的有功负荷指标，有功负荷指标， 而不是视在功率和无功功率。而不是视在功率和无功功率。【最高负荷最高负荷】 电力负荷在某个时间间隔内必然出现一个最大值，称为电力负荷在某个时间间隔内必然出现一个最大值，称为最高负荷。最高负荷。【平均负荷平均负荷】 在某一段时间范围内电力负荷的平均值，在某一段时间范围内电力负荷的

5、平均值， 称为平均负称为平均负荷。荷。【负荷率负荷率】 平均有功负荷与最高负荷的比率，称为负荷率。调整负平均有功负荷与最高负荷的比率，称为负荷率。调整负荷，提高负荷率，不仅使用电单位的用电达到经济合理，荷，提高负荷率，不仅使用电单位的用电达到经济合理， 而且也为整个电网的安全经济运行创造了条件。而且也为整个电网的安全经济运行创造了条件。 电力负荷的分类【按物理性能分类按物理性能分类】 有功负荷、无功负荷有功负荷、无功负荷【按电能的生产、供给和销售过程分类按电能的生产、供给和销售过程分类】 发电负荷、供电负荷、用电负荷发电负荷、供电负荷、用电负荷【按负荷在电力系统中的分布分类按负荷在电力系统中的

6、分布分类】 变电所负荷、分区负荷、全系统负荷变电所负荷、分区负荷、全系统负荷【按负荷的重要性分类按负荷的重要性分类】 一级负荷、二级负荷、三级负荷一级负荷、二级负荷、三级负荷【按所属行业分类按所属行业分类】 国民经济行业用电、城乡居民生活用电国民经济行业用电、城乡居民生活用电 用电负荷用电负荷= =系统内各用户在某一时刻所耗用电力的总和系统内各用户在某一时刻所耗用电力的总和 供电负荷供电负荷= =用电负荷用电负荷+ +网损网损( (线路和变压器损耗线路和变压器损耗) ) 发电负荷发电负荷= =供电负荷供电负荷+ +发电厂厂用负荷发电厂厂用负荷 = =用电负荷用电负荷+ +网损网损( (线路和变

7、压器损耗线路和变压器损耗)+)+厂用电厂用电 国民经济行业用电国民经济行业用电：第一产业、第二产业、第三产业和居民第一产业、第二产业、第三产业和居民生活用电生活用电 第一产业：第一产业：农、林、牧、渔、水利业农、林、牧、渔、水利业 第二产业：第二产业：工业和建筑业工业和建筑业 第三产业：第三产业：国民经济行业用电中的其他剩余部分国民经济行业用电中的其他剩余部分 一级负荷：一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或在政治经济上有重中断供电将造成人身伤亡，或在政治经济上有重大损失的负荷；大损失的负荷； 二级负荷：二级负荷：中断供电将影响重要用电单位的正常工作，或将中断供电将影响重要用电单位的正常工作，或

8、将在政治经济上有较大损失的负荷；在政治经济上有较大损失的负荷； 三级负荷：三级负荷：不属于以上一级和二级的负荷。不属于以上一级和二级的负荷。负荷特性和参数 日最大日最大( (小小) )负荷负荷= =每日每日2424个整点负荷中的最大个整点负荷中的最大( (小小) )值值; ; 日平均负荷日平均负荷= =日发日发( (用用) )电量电量/24/24小时小时; ; 年平均负荷年平均负荷= =全年全年87608760小时负荷的平均值小时负荷的平均值( (或全年各日平均负或全年各日平均负荷的平均值荷的平均值);); 日负荷率日负荷率= =日平均负荷日平均负荷/ /日最大负荷日最大负荷; ; 年负荷率年

9、负荷率= =全年平均日电量全年平均日电量/ /年最大负荷年最大负荷; ; 年平均日负荷率年平均日负荷率= =全年各日负荷率的平均值全年各日负荷率的平均值( (或全年每月最大或全年每月最大负荷日平均负荷之和负荷日平均负荷之和/ /全年每月最大负荷日最大负荷之和全年每月最大负荷日最大负荷之和);); 日最小负荷率日最小负荷率= =日最小负荷日最小负荷/ /日最大负荷日最大负荷; ; 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数= =年发年发( (用用) )电量电量/ /年最大负荷年最大负荷; ; 日峰谷差日峰谷差= =日最大负荷与最小负荷之差日最大负荷与最小负荷之差; ; 年最大峰谷差年最大峰谷差=

10、=全年各日峰谷差的最大值全年各日峰谷差的最大值; ;主要特性指标常用负荷曲线日负荷曲线日负荷曲线: :一天内每小时一天内每小时( (整点时刻整点时刻) )负荷的变化情况。负荷的变化情况。0.60.70.80.91.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 232001年夏季2001年冬季周负荷曲线周负荷曲线: :一周内每天最大负荷的变化情况。一周内每天最大负荷的变化情况。年持续负荷曲线年持续负荷曲线: :将全年将全年(8760)(8760)每小时负荷按大小排队每小时负荷按大小排队, ,并作出的并作出的曲线。曲线。n.

11、maxP8760t(h)01tP(MW)年负荷曲线年负荷曲线: :每年每个月最大负荷变化情况。每年每个月最大负荷变化情况。0.850.900.951.001.051月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月10月11月12月负荷预测的定义【定义定义】负荷预测是根据系统的运行特性、增容决策、自然负荷预测是根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社会影响等诸多因素，在满足一定精度要求的条件下，条件与社会影响等诸多因素，在满足一定精度要求的条件下，确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量（功率）或用电量。（功率）或用电量。【对象

12、对象】负荷预测是从预测对象来看，电力负荷预测包括对负荷预测是从预测对象来看，电力负荷预测包括对未来电力需求量（功率）的预测、对未来用电量（能量）的未来电力需求量（功率）的预测、对未来用电量（能量）的预测、对负荷曲线的预测。预测、对负荷曲线的预测。【地位地位】电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也是电力系统经济运行的基础，它是电力系统经济调度中的一是电力系统经济运行的基础，它是电力系统经济调度中的一项重要内容，是能量管理系统项重要内容，是能量管理系统(EMS)(EMS)的一个重要模块。的一个重要模块。【问题问题】随着我国电力供需矛盾的突出，社会发

13、展速度的不随着我国电力供需矛盾的突出，社会发展速度的不断加快和信息量的膨胀，电力负荷预测的准确度变得愈加困断加快和信息量的膨胀，电力负荷预测的准确度变得愈加困难。难。【用途用途】基于准确的负荷预测可以：基于准确的负荷预测可以： 经济合理的安排电力系统内部发电机组的启停经济合理的安排电力系统内部发电机组的启停 保持电网运行的安全稳定性保持电网运行的安全稳定性 减少不必要的旋转储备容量减少不必要的旋转储备容量 合理安排机组检修计划合理安排机组检修计划 保持社会的正常生产和生活保持社会的正常生产和生活 有效降低发电成本有效降低发电成本 提高经济效益和社会效益提高经济效益和社会效益负荷预测的意义【意义

14、意义】 预测未来电力负荷的时间分布和空间分布，为电力预测未来电力负荷的时间分布和空间分布，为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。系统规划和运行提供可靠的决策依据。【不准确性不准确性】 电力负荷的未来发展受到复杂因素（如政治、经济、电力负荷的未来发展受到复杂因素（如政治、经济、气象、预测技术）的影响，而且各种影响因素也是发展变气象、预测技术）的影响，而且各种影响因素也是发展变化的。化的。【条件性条件性】 各种负荷预测都是在一定条件下做出的。各种负荷预测都是在一定条件下做出的。【时间性时间性】 负荷预测都有一定的时间范围。负荷预测都有一定的时间范围。【多方案性多方案性】 在一定精度范围内，采用不

15、同的负荷预测方法，其结在一定精度范围内，采用不同的负荷预测方法，其结果不完全相同。果不完全相同。负荷预测的特点【按电网规划的时间分类按电网规划的时间分类】负荷预测的分类 长期长期负荷预测负荷预测(10(103030年年):):用于战略规划用于战略规划, ,包括对发电能包括对发电能源资源的长远需求的估计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工业的战略目标. . 中期中期负荷预测负荷预测(5(51010年年):):与电力工程项目的建设周期相与电力工程项目的建设周期相适应适应, ,对电网的规划、增容和改建工作至关重要。对电网的规划、增容和改建工作至关重要。 短期短期负荷预测负荷预

16、测(1(15 5年年):):对电力系统规划，特别是配电网对电力系统规划，特别是配电网的规划服务。的规划服务。【按电网调度部门的时间范围划分按电网调度部门的时间范围划分】 超短期超短期负荷预测负荷预测( (未来未来1h1h以内以内):):用于编制发电机的运行计划，用于编制发电机的运行计划，确定旋转备用容量，控制检修计划，估计收入，计算燃料确定旋转备用容量，控制检修计划，估计收入，计算燃料以及购入电量的数量和费用以及购入电量的数量和费用. . 短期短期负荷预测负荷预测(24(244848小时小时):):用于水火电分配、水火协调、用于水火电分配、水火协调、经济调度和功率交换。使用对象是编制调度计划的

17、工作师。经济调度和功率交换。使用对象是编制调度计划的工作师。 中期中期负荷预测负荷预测(1(1周周1 1月月):):用于水库调度、机组检修、交换用于水库调度、机组检修、交换计划和燃料计划。使用对象是编制中长期运行计划的工程计划和燃料计划。使用对象是编制中长期运行计划的工程师。师。 长期长期负荷预测负荷预测( (以年为单位以年为单位):):用于电源和电网的发展计划，用于电源和电网的发展计划，需数年的负荷值。使用对象：规划工程师。需数年的负荷值。使用对象：规划工程师。超短期负荷预测超短期负荷预测指未来指未来1h1h以内的负荷预测，其中：以内的负荷预测，其中：用于电能质量控制需要用于电能质量控制需要

18、5-10s5-10s的负荷预测值的负荷预测值在安全监视状态下，需要在安全监视状态下，需要1-5min1-5min的预测值的预测值预防性控制和紧急状态处理需要预防性控制和紧急状态处理需要10min-1h10min-1h的预测值。的预测值。【按行业分类按行业分类】 城市民用负荷预测城市民用负荷预测 商业负荷预测商业负荷预测 工业负荷预测工业负荷预测 农村负荷预测农村负荷预测 其它负荷预测其它负荷预测【按特性分类按特性分类】 最高负荷预测、最低负荷预测最高负荷预测、最低负荷预测 平均负荷预测平均负荷预测 全网负荷预测全网负荷预测 负荷峰谷差预测负荷峰谷差预测 母线负荷预测母线负荷预测在规划设计中负荷

19、预测的内容 负荷预测包括电量需求预测和最大负荷预测。负荷预测包括电量需求预测和最大负荷预测。 在规划设计中，应完成以下在规划设计中，应完成以下5 5个方面的内容：个方面的内容：【电量需求预测电量需求预测】应包括以下内容：应包括以下内容：各年各年( (或水平年或水平年) )需电量；需电量；各年各年( (或水平年或水平年) )一、二、三产业和居民生活需电量；一、二、三产业和居民生活需电量；各年各年( (或水平年或水平年) )分部分、分行业需电量；分部分、分行业需电量；各年各年( (或水平年或水平年) )按经济区域、行政区域或供电区需电量。按经济区域、行政区域或供电区需电量。【电力负荷预测电力负荷预

20、测】应包括以下内容：应包括以下内容：各年各年( (或水平年或水平年) )最大负荷；最大负荷；各年各年( (或水平年或水平年) )代表月份的日负荷曲线、周负荷曲线；代表月份的日负荷曲线、周负荷曲线；各年各年( (或水平年或水平年) )年持续负荷曲线、年负荷曲线；年持续负荷曲线、年负荷曲线；各年各年( (或水平年或水平年) )的负荷特性和参数，如平均负荷率、最小的负荷特性和参数，如平均负荷率、最小负荷率、最大峰谷差、最大负荷利用小时数等。负荷率、最大峰谷差、最大负荷利用小时数等。【用电增长的因素和规律分析用电增长的因素和规律分析】 为了很好地掌握系统中用电增长的因素和规律，需要在为了很好地掌握系统

21、中用电增长的因素和规律，需要在充分调查研究的基础上，对以下内容进行分析：充分调查研究的基础上，对以下内容进行分析：能源变化的情况与电力负荷的关系；能源变化的情况与电力负荷的关系；国民生产总值增长率与电力负荷增长率的关系；国民生产总值增长率与电力负荷增长率的关系；工业生产发展速度与电力负荷增长速度的关系；工业生产发展速度与电力负荷增长速度的关系；设备投资、人口增长与电力负荷增长的关系；设备投资、人口增长与电力负荷增长的关系；电力负荷的时间序列发展过程。电力负荷的时间序列发展过程。 此外，尚需研究经济政策、经济发展水平、人均收入变此外，尚需研究经济政策、经济发展水平、人均收入变化、产业政策变化、产

22、业结构调整、科技进步、节能措施、化、产业政策变化、产业结构调整、科技进步、节能措施、需求侧管理、电价、各类相关能源与电力的可转换性及其价需求侧管理、电价、各类相关能源与电力的可转换性及其价格、气候等因素与电力需求水平和特性之间的影响，需分析格、气候等因素与电力需求水平和特性之间的影响，需分析研究电网的扩展和加强、城市电网改造、供电条件改善、农研究电网的扩展和加强、城市电网改造、供电条件改善、农村电气化等对电力需求的影响。村电气化等对电力需求的影响。【电力电量、负荷特性、缺电情况分析电力电量、负荷特性、缺电情况分析】 除了对上述因素分析以外，除了对上述因素分析以外，SDGJ 601988SDGJ

23、 601988电力系统设电力系统设计内容深度规定计内容深度规定应对以下内容进行分析：应对以下内容进行分析：分析地区电力电量消费水平及其构成；分析地区电力电量消费水平及其构成；地区总的电力电量消费与工农业产值的比例关系；地区总的电力电量消费与工农业产值的比例关系；过去过去5-105-10年电力电量增长速度；年电力电量增长速度；对负荷特性、缺电情况做必要的分析和描述。对负荷特性、缺电情况做必要的分析和描述。【设计负荷水平的确定设计负荷水平的确定】 对电力系统规划审议确定的负荷水平，特别是设计水平对电力系统规划审议确定的负荷水平，特别是设计水平年的负荷水平进行以下分析和核算并报有关单位认可，即作年的

24、负荷水平进行以下分析和核算并报有关单位认可，即作为本设计的负荷水平。为本设计的负荷水平。与本地区过去的电力电量增长率进行对比；与本地区过去的电力电量增长率进行对比；与国家计委和主管部门对全国或对本地区的装机和发电量预与国家计委和主管部门对全国或对本地区的装机和发电量预测和控制数进行分析对比；测和控制数进行分析对比；说明与地区电力部门的预测负荷和电量是否一致；说明与地区电力部门的预测负荷和电量是否一致；对负荷的主要组成、分布情况和发展趋势作必要的描述；对负荷的主要组成、分布情况和发展趋势作必要的描述；必要时还应根据关键性用户建设计划及其主要产品产量对预必要时还应根据关键性用户建设计划及其主要产品

25、产量对预测负荷进行分析评价。测负荷进行分析评价。负荷预测的基本程序 负荷预测工作的关键在于收集大量的历史数据，建立科负荷预测工作的关键在于收集大量的历史数据，建立科学有效的预测模型，采用有效的算法，以历史数据为基础，学有效的预测模型，采用有效的算法，以历史数据为基础，进行大量试验性研究，总结经验，不断修正模型和算法，以进行大量试验性研究，总结经验，不断修正模型和算法，以真正反映负荷变化规律。真正反映负荷变化规律。1 1 确定负荷预测的目的确定负荷预测的目的( (紧密联系实际需要紧密联系实际需要) )2 2 收集负荷预测需要的资料收集负荷预测需要的资料3 3 资料整理资料整理4 4 对收集的资料

26、的初步分析对收集的资料的初步分析5 5 建立预测模型建立预测模型6 6 综合分析，确定预测结果综合分析，确定预测结果7 7 编写预测说明编写预测说明【负荷预测需收集的资料负荷预测需收集的资料】 一般包括：一般包括：城市总体规划中有关人口、用地、能源等以及各功能分区的城市总体规划中有关人口、用地、能源等以及各功能分区的布局改造和发展规划。布局改造和发展规划。统计部门及气象部门等提供的有关历史数据和预测信息。统计部门及气象部门等提供的有关历史数据和预测信息。电力系统规划中电力、电量的平衡，电源布局等有关资料。电力系统规划中电力、电量的平衡，电源布局等有关资料。全市及各分区历年用电量，高峰用电和负荷

27、典型日负荷曲线，全市及各分区历年用电量，高峰用电和负荷典型日负荷曲线，电网潮流图。电网潮流图。各级电压变电所的负荷记录和典型负荷曲线、功率因数。各级电压变电所的负荷记录和典型负荷曲线、功率因数。当电源及供电网能力不足时，应根据有关资料估算出潜在负当电源及供电网能力不足时，应根据有关资料估算出潜在负荷的情况。荷的情况。【资料整理资料整理】 一般来说，由于预测的质量不会超过所用资料的质量，所一般来说，由于预测的质量不会超过所用资料的质量，所以要对所收集的与负荷有关的统计资料进行审核和必要的加工以要对所收集的与负荷有关的统计资料进行审核和必要的加工整理，来保证资料的质量，从而为保证预测质量打下基础，

28、即整理，来保证资料的质量，从而为保证预测质量打下基础，即要注意资料的完整无缺，数字准确无误，反映的都是正常状态要注意资料的完整无缺，数字准确无误，反映的都是正常状态下的水平，资料中没有异常的下的水平，资料中没有异常的“分离项分离项”，还要注意资料的补，还要注意资料的补缺，并对不可靠的资料加以核实调整。缺，并对不可靠的资料加以核实调整。 【初步分析初步分析】 包括画出动态折线图或散点图，观察变动的轨迹；计算一包括画出动态折线图或散点图，观察变动的轨迹；计算一些统计量；查明异动的原因并加以处理。些统计量；查明异动的原因并加以处理。【建立预测模型建立预测模型】是统计资料轨迹的概括，预测模型是多种是统

29、计资料轨迹的概括，预测模型是多种多样的，因此，对于具体资料要选择恰当的预测模型，这是多样的，因此，对于具体资料要选择恰当的预测模型，这是负荷预测过程中至关重要的一步。当由于模型选择不当而造负荷预测过程中至关重要的一步。当由于模型选择不当而造成预测误差过大时，就需要改换模型，必要时，还可同时采成预测误差过大时，就需要改换模型，必要时，还可同时采用几种数学模型进行运算，以便对比、选择。在选择适当的用几种数学模型进行运算，以便对比、选择。在选择适当的预测技术后，建立负荷预测数学模型，进行预测工作。预测技术后，建立负荷预测数学模型，进行预测工作。【综合分析综合分析】：由于从已掌握的发展变化规律，并不能

30、代表：由于从已掌握的发展变化规律，并不能代表将来的变化规律，所以要对影响预测对象的新因素进行分析，将来的变化规律，所以要对影响预测对象的新因素进行分析，对预测模型进行恰当的修正后确定预测值。选择适当的预测对预测模型进行恰当的修正后确定预测值。选择适当的预测技术运算得到预测值，参照当前的各种可能性，技术运算得到预测值，参照当前的各种可能性，对新的趋势对新的趋势和发展综合分析，对初步预测进行调整和修正。和发展综合分析，对初步预测进行调整和修正。【编写预测说明编写预测说明】：对取得这些结果的预测条件、假设、限：对取得这些结果的预测条件、假设、限制因素等情况进行详细的说明。制因素等情况进行详细的说明。

31、 国家电网公司于国家电网公司于20002000年进行了调研分析，论述了当前和年进行了调研分析，论述了当前和今后一段时间对我国电力负荷发展产生影响的主要因素。从今后一段时间对我国电力负荷发展产生影响的主要因素。从根本上可归纳为：根本上可归纳为：经济、时间、气候和随机干扰经济、时间、气候和随机干扰四类。具体四类。具体如下：如下：经济发展水平、结构调整的影响；经济发展水平、结构调整的影响；国民收入水平、消费观念的改变；国民收入水平、消费观念的改变；气候的影响；气候的影响；电价（分时电价，可中断电价）的影响；电价（分时电价，可中断电价）的影响；管理措施（削峰填谷）的影响；管理措施（削峰填谷）的影响；政

32、策因素（如环保要求）的影响。政策因素（如环保要求）的影响。影响电力负荷预测的因素电力负荷预测的数据处理技术数据处理的必要性数据处理的必要性数据处理的基本内容数据处理的基本内容负荷数据的预处理负荷数据的预处理【必要性必要性】 历史数据的正确性直接影响到预测精度的高低。因此需历史数据的正确性直接影响到预测精度的高低。因此需要要对历史数据进行合理性分析对历史数据进行合理性分析，去伪存真。，去伪存真。【意义意义】 数据的数据的前置处理前置处理可使原始数据得到可使原始数据得到优化优化，降低算法的时降低算法的时间和空间复杂性间和空间复杂性，利于算法的最终实现。，利于算法的最终实现。【基本要求基本要求】 排

33、除人为因素带来的错误及由于统计口径不同带来的误差。排除人为因素带来的错误及由于统计口径不同带来的误差。 尽量减少尽量减少“异常数据（历史上的突发事件或由于某些特殊异常数据（历史上的突发事件或由于某些特殊原因会对统计数据带来重大的影响）原因会对统计数据带来重大的影响）”。数据处理的必要性【数据补全数据补全】可使用人工填写空值、使用最可能的值填充、使用一个全局可使用人工填写空值、使用最可能的值填充、使用一个全局常量填充等方法。常量填充等方法。【数据噪声处理数据噪声处理】由于数据录入或测量仪表等原因可能使数据存在较大的偏差，由于数据录入或测量仪表等原因可能使数据存在较大的偏差，为了保证预测模型的有效

34、性，必须对异常数据进行相关处理，为了保证预测模型的有效性，必须对异常数据进行相关处理，常用的方法有分箱、聚类、回归、计算机和人工检查结合四常用的方法有分箱、聚类、回归、计算机和人工检查结合四类方法。类方法。数据处理的基本内容负荷数据的预处理 在经过初步整理之后，还要对所用资料进行数据分析在经过初步整理之后，还要对所用资料进行数据分析预处理，即对历史资料中的异常值的平稳化以及缺失数据预处理，即对历史资料中的异常值的平稳化以及缺失数据的补遗，针对异常数据，主要采用水平处理、垂直处理方的补遗，针对异常数据，主要采用水平处理、垂直处理方法。法。 数据的水平处理数据的水平处理：在进行分析数据时，将前后两

35、个时间的：在进行分析数据时，将前后两个时间的负荷数据作为基准，设定待处理数据的最大变动范围，当负荷数据作为基准，设定待处理数据的最大变动范围，当待处理数据超过这个范围，就视为不良数据，采用平均值待处理数据超过这个范围，就视为不良数据，采用平均值的方法平稳其变化；的方法平稳其变化； 数据的垂直处理数据的垂直处理：在负荷数据预处理时考虑其：在负荷数据预处理时考虑其24h24h的小周期，的小周期，即认为不同日期的同一时刻的负荷应该具有相似性，同时即认为不同日期的同一时刻的负荷应该具有相似性，同时刻的负荷值应维持在一定的范围内，对于超出范围的不良刻的负荷值应维持在一定的范围内，对于超出范围的不良数据，

36、修正为待处理数据的最近几天该时刻的负荷平均值。数据，修正为待处理数据的最近几天该时刻的负荷平均值。 确定性负荷预测方法 确定性负荷预测方法是把电力负荷预测用一个或一组方确定性负荷预测方法是把电力负荷预测用一个或一组方程来描述，电力负荷与变量之间有明确的一一对应关系。程来描述，电力负荷与变量之间有明确的一一对应关系。 确定性负荷预测方法又分为：确定性负荷预测方法又分为：经验预测法经验预测法经典预测法经典预测法相关分析法相关分析法指数平滑法等。指数平滑法等。最大负荷值传统的预测方法 当已知规划期的负荷需用电量后，一般可用最大负荷利用当已知规划期的负荷需用电量后，一般可用最大负荷利用小时数法、同时率

37、法预测最大负荷值。小时数法、同时率法预测最大负荷值。(1)(1)最大负荷利用小时法最大负荷利用小时法 最大负荷最大负荷= =预测需电量预测需电量/ /年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 年最大负荷利用小时数：年最大负荷利用小时数：参考历史统计值及经负荷特性分参考历史统计值及经负荷特性分析后确定。析后确定。(2)(2)同时率法同时率法 综合用电综合用电最大负荷最大负荷= =供电地区的最大负荷之和供电地区的最大负荷之和 同时率同时率K K 最大发电负荷最大发电负荷= =综合用电最大负荷综合用电最大负荷+ +系统的线损和厂用电系统的线损和厂用电 用所求各供电地区的最大负荷之和乘以同时率用所求各

38、供电地区的最大负荷之和乘以同时率K K，得到，得到整个系统的综合用电最高负荷，再加上整个系统的线损和厂用整个系统的综合用电最高负荷，再加上整个系统的线损和厂用电后，就可以求得整个系统的最大发电负荷。电后，就可以求得整个系统的最大发电负荷。 这是因为各用户的最大值不可能在同一时刻出现，一般这是因为各用户的最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关。同时率的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关。每个系统应根据实际统计资料确定。每个系统应根据实际统计资料确定。 电力负荷的经验预测法主要依靠专家的判断，不建立数电力负荷的经验预测法主要依靠专家的判断，不

39、建立数学模型，用于针对电力负荷变化给出方向性的结论。学模型，用于针对电力负荷变化给出方向性的结论。经验预测法专家预测法专家预测法: : 专家会议法专家会议法：通过召集专家开会面对面的讨论问题通过召集专家开会面对面的讨论问题, ,其主其主要缺点是参与人数有限要缺点是参与人数有限, ,权威者的意见可能影响到其他人的意权威者的意见可能影响到其他人的意见。见。 专家小组法专家小组法：专家们通过书面形式独立的发表看法，并给：专家们通过书面形式独立的发表看法，并给专家重新考虑、修改原先意见的机会，最后得到预测结果。专家重新考虑、修改原先意见的机会，最后得到预测结果。 类比法类比法：事物进行对比分析事物进行

40、对比分析, ,通过已知事物对未知的事物通过已知事物对未知的事物做出预测做出预测 主观概率法主观概率法：请若干专家来估计某特定事件发生的主观概请若干专家来估计某特定事件发生的主观概率率, ,综合得出该事件的概率综合得出该事件的概率需电量传统的预测方法 需电量传统的（经典）预测方法主要有以下几种：需电量传统的（经典）预测方法主要有以下几种： 用电单耗法用电单耗法 电力弹性系数法电力弹性系数法 负荷密度法负荷密度法 综合用电水平法综合用电水平法 人均电量指标换算法人均电量指标换算法 分部门法分部门法用电单耗法 根据产品（或产值）用电单耗和产品产量（或产值）根据产品（或产值）用电单耗和产品产量（或产值

41、）来推算电量，是预测有单耗指标的工业和部分农业用电量来推算电量，是预测有单耗指标的工业和部分农业用电量的一种直接有效的方法。的一种直接有效的方法。所需要的用电量所需要的用电量A=A=预测期的产品产量预测期的产品产量G(G(或产值或产值) )用电单耗量用电单耗量Q Q，即，即A=QA=QG G。适用于已有生产或建设计划的中近期负荷预测。适用于已有生产或建设计划的中近期负荷预测。分分 类类可比水泥可比水泥综合电耗限额限定值综合电耗限额限定值b(kWh/tb(kWh/t) )4000t/d4000t/d以上以上( (含含4000t/d)4000t/d)85852000t/d-4000t/d(2000

42、t/d-4000t/d(含含2000t/d)2000t/d)9090水泥企业水泥企业水泥单位产品能耗限额水泥单位产品能耗限额先进值先进值用电单耗法电力弹性系数法电力弹性系数电力弹性系数k kdtdt: :在某一时期内用电量的平均年增长率在某一时期内用电量的平均年增长率k kzchzch与同时期国内生产总值与同时期国内生产总值 (GDP) (GDP)平均年增长率平均年增长率k kgzchgzch的比值。的比值。电力弹性系数的定义：电力弹性系数的定义：优点优点：计算简单。：计算简单。缺点缺点：预测结果准确度不高，可用作远期规划粗线条的：预测结果准确度不高，可用作远期规划粗线条的负荷预测。负荷预测。

43、zchdtgzchkkk通常通常, ,令令k kdtdt=1.05=1.05举例如下举例如下: : 负荷密度法 负荷密度负荷密度d d是指每平方公里土地面积上的平均负荷数是指每平方公里土地面积上的平均负荷数值。参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平增长值。参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平增长情况，来测算城乡负荷水平。情况，来测算城乡负荷水平。 计算公式：计算公式：P=P=S Sd d式中：式中：P P某地区年综合负荷；某地区年综合负荷； S S该地区土地面积；该地区土地面积； d d平均每平方公里负荷密度。平均每平方公里负荷密度。【例例2 2】下表为下表为19871987年我国某些大

44、城市负荷密度（年我国某些大城市负荷密度（kW/kmkW/km2 2），但），但北京市在规划城市负荷水平时，对四环以内负荷密度按北京市在规划城市负荷水平时，对四环以内负荷密度按40-40-50MW/km50MW/km2 2、四环以外至规划市区边缘负荷密度按、四环以外至规划市区边缘负荷密度按10 MW/km10 MW/km2 2、市、市区外则按区外则按0.19-0.32 MW/km0.19-0.32 MW/km2 2进行规划和设计。进行规划和设计。城市城市全市全市市区市区市中心市中心北京北京126.7126.71733.01733.02832.02832.0沈阳沈阳98.398.3218.4521

45、8.452829.82829.8上海上海6957.06957.0广州广州73.073.0526.50526.505217.05217.0重庆重庆37.237.21195.01195.03553.03553.0天津天津137.6137.6222.2222.24620.94620.9珠海珠海50.650.672.072.0673.1673.1武汉武汉120.25120.254329.04329.0【例例3 3】 20132013年年延安市北区电力专项规划延安市北区电力专项规划综合用电水平法 综合用电水平法：按照预测的人口数及每人平均耗电量来综合用电水平法：按照预测的人口数及每人平均耗电量来预测居民

46、总用电量。预测居民总用电量。 海南省五指山市海南省五指山市 20012012年，五指山市人均用电量从年，五指山市人均用电量从215.76 kWh/人增长到人增长到844.5kWh/人，年均增长率为人，年均增长率为24.28%人均电量指标换算法 选取一个与本地区人文地理条件、经济发展等各方选取一个与本地区人文地理条件、经济发展等各方面相面相似的似的国内外地区作为国内外地区作为比较比较对象，通过分析比较两地过去和现对象，通过分析比较两地过去和现在的人均电量指标得到本地区的人均电量预测值，再结合人在的人均电量指标得到本地区的人均电量预测值，再结合人口分析得到总用电量的预测值。口分析得到总用电量的预测

47、值。分部门法 分别对分别对生活用电生活用电和和产业用电产业用电进行预测，二者相加得到进行预测，二者相加得到总需求电量的预测。总需求电量的预测。 优点优点：考虑了各部门对负荷的影响，精度高。：考虑了各部门对负荷的影响，精度高。 缺点缺点：数据量需求大。：数据量需求大。 回归分析法 它利用数理统计原理，对大量的统计数据进行数学处理，它利用数理统计原理，对大量的统计数据进行数学处理，并确定用电量与某些自变量之间的相关关系，建立一个相关并确定用电量与某些自变量之间的相关关系，建立一个相关性较好的数学模式即回归方程，用以预测今后的用电量。性较好的数学模式即回归方程，用以预测今后的用电量。. . 其任务是

48、确定其任务是确定预测值预测值和和影响因子影响因子之间的关系。之间的关系。 回归预测法是回归预测法是最小二乘法原理最小二乘法原理的发展。的发展。 回归分析法：一元线性回归、多元线性回归和非线性回归法。回归分析法：一元线性回归、多元线性回归和非线性回归法。 根据历史数据，选择最接近的曲线函数，用最小二乘法根据历史数据，选择最接近的曲线函数，用最小二乘法( (或或其他方法其他方法) )求解出回归系数，建立回归方程，然后用相关系求解出回归系数，建立回归方程，然后用相关系数检验，认为合格后，则回归方程是有意义的，并可算出回数检验，认为合格后，则回归方程是有意义的，并可算出回归方程的标准偏差，做出回归方程

49、所预测结果的可信度。归方程的标准偏差，做出回归方程所预测结果的可信度。回归模型预测技术【要点要点】 根据负荷过去的历史资料根据负荷过去的历史资料 建立可以进行数学分析的数学模型建立可以进行数学分析的数学模型 对未来的负荷进行预测对未来的负荷进行预测 包括线性回归和非线性回归包括线性回归和非线性回归 根据散点图来判断模型的大致类型根据散点图来判断模型的大致类型 从理论上讲，任何回归方程只适用于原来观测数从理论上讲，任何回归方程只适用于原来观测数据的变化范围内，而不适于未来，但在实际应用中总据的变化范围内，而不适于未来，但在实际应用中总用于适当未来时间范围。用于适当未来时间范围。一元线性回归 假定

50、未来的增长是过去增长模式的继续，根据过去的假定未来的增长是过去增长模式的继续，根据过去的统计资料进行外推，以预测未来状况的方法称为外推法。统计资料进行外推，以预测未来状况的方法称为外推法。一般要用十年或十年以上的历史数据，才能比较准确。一般要用十年或十年以上的历史数据，才能比较准确。一般按时间序列趋势进行，外推法预测的数学模型有三种：一般按时间序列趋势进行，外推法预测的数学模型有三种：【直线型直线型】y=y=a+bta+bt，适用于逐年增减量大致相同。，适用于逐年增减量大致相同。【指数型指数型】y=y=ababt t，适用于每年的增减率大致相同。，适用于每年的增减率大致相同。【抛物线型抛物线型

51、】y=a+bt+ty=a+bt+t2 2，适用于每年增减量之间相差数大致相同。以最小，适用于每年增减量之间相差数大致相同。以最小二乘法趋势线配合的方法准确率较高。二乘法趋势线配合的方法准确率较高。外推法iiyBtAn22()iiiiiintYtYBntt 【例例4 4】某地区用电逐年增长，其中某地区用电逐年增长，其中1995199520052005年用电量如年用电量如下表所示，预测下表所示，预测20062006年本地区的用电量。年本地区的用电量。年份年份时间序列时间序列t ti i用电量用电量（百万（百万kWkWh h）19951995-5-52602602525-1300-130019961

52、996-4-42802801616-1120-112019971997-3-33103109 9-930-93019981998-2-23203204 4-640-64019991999-1-13323321 1-332-332200020000 04204200 00 0200120011 14554551 1455455200220022 24724724 4944944200320033 34814819 914431443200420044 4505505161620202020200520055 5580580252529002900合计合计0 0441544151101103440

53、34402itiyit解解：由上表可得有关参数：由上表可得有关参数：11n 4415401.3611iyyn2110it 0011itn3440iit y 401.36iiiybtyaynn222344031.27()110iiiiiiiiint ytyt ybnttt 故可得外推法方程：故可得外推法方程：由此可得由此可得20062006年该地区预测用电量：年该地区预测用电量：401.3631.27yt2006401.36 31.27 6 588.98()ykW h 百 万时间序列法 根据历史统计资料，总结出电力负荷发展水平与时间先根据历史统计资料，总结出电力负荷发展水平与时间先后顺序的关系，

54、即把后顺序的关系，即把时间序列时间序列作为一个随机变量序列，用概作为一个随机变量序列，用概率统计的方法，尽可能减少偶然因素的影响，得出电力负荷率统计的方法，尽可能减少偶然因素的影响，得出电力负荷随时间序列所反映出来的发展方向与趋势，并进行外推以预随时间序列所反映出来的发展方向与趋势，并进行外推以预测未来负荷发展的水平。测未来负荷发展的水平。简单平均法、加权平均法和移动平均法等都属于时间序列法。简单平均法、加权平均法和移动平均法等都属于时间序列法。时间序列法是一种最为常见的短期负荷预测方法，它是针对时间序列法是一种最为常见的短期负荷预测方法，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

55、和估计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上的延续性，测。它利用了电力负荷变动的惯性特征和时间上的延续性，通过对历史数据时间序列的分析处理，确定其基本特征和变通过对历史数据时间序列的分析处理，确定其基本特征和变化规律，预测未来负荷。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性两类，确定型时时间序列预测方法可分为确定型和随机性两类，确定型时间序列作为模型残差用于估计预测区间的大小。随机型时间序列作为模型残差用于估计预测区间

56、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。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，时间序列可划为自回归根据线性滤波器的特性，时间序列可划为自回归(AR)(AR)、动、动平均平均(MA)(MA)、自回归、自回归- -动平均动平均(ARMA)(ARMA)、累计式自回归、累计式自回归- -动平均动平均(ARIMA)(ARIMA)、传递函数、传递函数(TF)(TF)几类模型几类模型. . 其负荷预测过程一般分为其负荷预测过程一般分为: :模型识别、模型参数估计、模模型识别、模型参数估计、模型检验、负荷预测、精度检验预测值修正型检验、负荷预测、精度检验预测值修正5 5个

57、阶段。个阶段。指数平滑预测法指数平滑法是确定性的时间序列分析技术。指数平滑法是确定性的时间序列分析技术。 t 个数 x1 x2 x3 x4 xt-1 xt Ft+1 Ft+2 1 2 3 4 t-1 t t+1 t+2 s1 s2 s3 s4 st-1 st 平滑值 1tx 预测值 指数平滑预测法n一次指数平滑预测法一次指数平滑预测法【预测公式预测公式】选定参数选定参数 ，初值，初值 ，便，便可计算指数平滑序列可计算指数平滑序列用用t t期的平滑值期的平滑值 预测预测t+1t+1期的电力负荷期的电力负荷 。特别的特别的 ，这就是一，这就是一次指数平滑预测法。次指数平滑预测法。由上式可得由上式可

58、得,0101sx1(1),1,2,tttsxstT1ttxs,(1,2)T lTxsl【预测值计算预测值计算】用用预测值预测值代替代替平滑值平滑值得得预测递推公式预测递推公式或或 前式称为直接式，后式称为误差改正式。前式称为直接式，后式称为误差改正式。用上述公式作预测时，遇到两个问题，一是确定初值用上述公式作预测时，遇到两个问题，一是确定初值 ，二是二是 的取值。的取值。【初值确定初值确定】当当t t较大或较大或 接近接近1 1时，时，初值初值 的权系数很小，末项可忽略不的权系数很小，末项可忽略不计，所以计，所以 的选取并不十分重要，一般取的选取并不十分重要，一般取 或或 。11(1),1,2

59、,tttxxxt1(),1,2,ttttxxxxt1 x1 x1 x101 xsx00s当数据较少且当数据较少且 偏小时偏小时，初值，初值 的选取对预测结果的选取对预测结果影响较大，可通过分析预测误差取到较为合理的初值。影响较大，可通过分析预测误差取到较为合理的初值。 【 的取值的取值】分析递推公式可知，若数据序列波动较大，为了在预测中反分析递推公式可知，若数据序列波动较大，为了在预测中反应这种波动，应应这种波动，应突出新数据突出新数据 的作用，或强化误差修正的作用，或强化误差修正项项，要用较大的，要用较大的 值，如取值，如取 。反之取较小的反之取较小的 值。值。1 xtx0.8不确定性负荷预

60、测方法 2020世纪世纪8080年代后期，一些基于新兴学科理论的现代预测年代后期，一些基于新兴学科理论的现代预测方法逐渐得到了成功应用。方法逐渐得到了成功应用。 这其中主要有灰色数学理论、专家系统方法、神经网这其中主要有灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等。络理论、模糊预测理论等。 这些方法用于解决不确定型问题时，又称不确定性负这些方法用于解决不确定型问题时，又称不确定性负荷预测方法。荷预测方法。不确定性负荷预测方法灰色预测法灰色预测法专家系统预测法专家系统预测法神经网络预测法神经网络预测法小波分析预测技术小波分析预测技术模糊预测法模糊预测法其他预测方法其他预测方法预测方法