基于灰色理論的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)

摘 要：電力負(fù)荷預(yù)測(cè)為編制電力規(guī)劃提供依據(jù)，保持社會(huì)正常生產(chǎn)和生活。本文介紹了灰色預(yù)測(cè)方法，同時(shí)還應(yīng)用了新陳代謝的思想改進(jìn)了GM（1，1）模型。以廣西貴港供電局平南10KV大有線為例，驗(yàn)證了改進(jìn)后的灰色模型比常規(guī)的GM（1，1）模型要有較高的預(yù)測(cè)精度。

關(guān)鍵詞：電力短期負(fù)荷預(yù)測(cè) GM（1，1）模型 新陳代謝

一、引言

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是電網(wǎng)實(shí)時(shí)控制、運(yùn)行計(jì)劃和發(fā)展規(guī)劃的前提。準(zhǔn)確的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)，可以在夏冬用電高峰期時(shí)及時(shí)可靠的制定地區(qū)負(fù)荷供限電方案，保持社會(huì)正常生產(chǎn)和生活；同時(shí)也可以經(jīng)濟(jì)合理的安排電網(wǎng)內(nèi)部發(fā)電機(jī)組的啟停和檢修計(jì)劃，保持電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。本文在進(jìn)行短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的研究中，對(duì)普通灰色GM（1， 1）模型進(jìn)行了必要的改進(jìn)，使短期電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度有了較好的保證。

二、灰色GM（1，1）模型的構(gòu)建

灰色系統(tǒng)理論是我國華中科技大學(xué)鄧聚龍教授在1982年首次提出。其核心思想是從不規(guī)律的信息中提取規(guī)律的信息?；疑碚摽朔藗鹘y(tǒng)的回歸分析中大樣本的問題，以及樣本統(tǒng)計(jì)要具有規(guī)律性的問題。其中GM（1，1）模型是最常用的一種灰色模型，它是由一個(gè)只包含一個(gè)變量的一階微分方程構(gòu)成的模型，是作為電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的一種較為有效的模型。灰色GM（1，1）模型的實(shí)質(zhì)是對(duì)原始數(shù)據(jù)做一次累加生成，即將原始數(shù)列一次累加后，生成數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)規(guī)律，通過建立微分方程模型，求得擬合曲線后再累減還原即可得到預(yù)測(cè)值。

三、新陳代謝建模

在通常情況下，應(yīng)用普通灰色模型GM（1，1）進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)僅僅在前1～2個(gè)點(diǎn)具有較高的精度，越往未來發(fā)展其后的值的預(yù)測(cè)意義就越弱。因而，在實(shí)際應(yīng)用中，要不斷的考慮隨著時(shí)間的推移，相繼進(jìn)入系統(tǒng)的新的影響因素。同時(shí)，隨著系統(tǒng)的發(fā)展，老數(shù)據(jù)代表的信息越弱，應(yīng)及時(shí)去掉舊的信息，使建模序列更能反映系統(tǒng)目前的特征。

GM（1，1）新陳代謝建模的方法步驟如下：

第一步，取經(jīng)過平滑指數(shù)處理后的原始數(shù)據(jù)序列的前5個(gè)值作為建模序列。

第二步，用建好的模型預(yù)測(cè)后面的1～2個(gè)數(shù)據(jù)，如果預(yù)測(cè)誤差較大，則對(duì)現(xiàn)有的建模序列進(jìn)行新陳代謝，建立新的建模序列；如果預(yù)測(cè)誤差很小，則記錄第一個(gè)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值，作為新的建模序列。

第三步，一直重復(fù)步驟二，直到建模完畢，并選擇最佳預(yù)測(cè)值輸出。

四、實(shí)證分析

本文選取其2008年4月份的某一工作日南方電網(wǎng)廣西貴港供電局南平10KV大有線的電力負(fù)荷值，用新陳代謝改進(jìn)的灰色模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過實(shí)際值與預(yù)測(cè)值的比較，來分析預(yù)測(cè)精度。南平10KV大有線經(jīng)新陳代謝改進(jìn)后的GM（1，1）預(yù)測(cè)結(jié)果如表4-1所示。

對(duì)上述數(shù)據(jù)用matlab作圖處理后，可以看出將新陳代謝思想應(yīng)用于GM（1，1）模型后，預(yù)測(cè)精度進(jìn)一步提高。其平均相對(duì)誤差MAPE=3.89%，后驗(yàn)差值C=0.106，按照上文給定的標(biāo)準(zhǔn)，該方法的預(yù)測(cè)精度較好，也證明了該方法能比較好的進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。

五、結(jié)語

本文從理論上針對(duì)灰色模型的局限性，引入新陳代謝的思想建模，得到了較為精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)結(jié)果。但是電力系統(tǒng)的負(fù)荷從本質(zhì)上是不可控的，它受經(jīng)濟(jì)、時(shí)間、氣候因素以及隨機(jī)干擾的影響，導(dǎo)致任何一種預(yù)測(cè)方法都會(huì)存在一定的誤差。因而，在進(jìn)行電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)針對(duì)實(shí)際情況和現(xiàn)有的資料找到適合實(shí)際系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛東曉，曹樹華，趙磊等.電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用[M].中國電力出版社，1998.

[2]唐松云，陳綿云.插入值方法的灰色建模[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（2）.

[3]唐振軍.基于改進(jìn)灰色模型的中長期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）.