短期電力負荷預測方法研究及系統設計

向華東

摘 要：由于我國在電力基礎設施方面的發展還不夠，不能滿足社會發展的需要，導致電力供需矛盾不斷加劇，嚴重阻礙了社會經濟的發展，雖然國家實施了各項電力政策和相關經濟政策，但是由于電力系統負荷特性發生了明顯變化，與以往有巨大的差別，從而極大地威脅了電網安全穩定運行，也相應地增大電力企業對預測電力負荷變化的難度，因此，設計短期負荷預測系統對于解決我國用電荒的問題具有重要意義。本文闡述了短期電力負荷預測系統的設計背景及意義，分析了目前研究現狀和人工神經網絡預測的模型，最后設計了基于Web操作系統的短期電力負荷預測系統。

關鍵詞：短期電力負荷預測；預測方法；系統設計

1 論文背景及研究意義

1.1 研究背景

隨著市場經濟的發展，由市場決定產品供需，影響經濟發展的時代必將來臨，全球電力市場化的發展趨勢就是一個很好的例子，在全球電力市場化趨勢的影響下，電力企業的數量越來越多，電力市場的競爭壓力逐漸增加，很多電力企業都走向了壟斷經營，為了緩解這種現狀，電力行業做出了很多的努力與改善。國內對電力企業也進行了很多次改革，來緩解電力危機，雖然取得了一定的成效，但對徹底解決我國用電荒的問題，這些改革還不夠，一方面既要加強電力基礎設施的建設，另一方面也要加強對電力負荷預測管理系統的研究，設計出符合時代發展的負荷預測管理系統，來緩解電荒問題，而由于電力短期負荷預測收集整理的用戶用電資料是電力企業在用電高峰期間進行錯峰用電的重要數據源，也是電力企業制定戰略發展計劃、檢修計劃、電價報價和電網發展規劃的最終要的參考依據，因此，電力系統短期負荷預測的準確性將會直接影響到電力企業的發展，所以電力企業必須要加強電力短期負荷預測系統的設計，為解決我國的電力問題作出貢獻。

1.2 研究意義

科學準確的電力系統短期負荷預測是電力企業進行正確決策的依據和保障之一，它將有利于電力企業制定經濟合理的系統發電的相關計劃，降低成本；有利于制定用電管理計劃，分析用戶用電狀況，獲得用戶對電力的需求情況，進而做出計劃的調整，推進電力工業的市場化。現有的電力系統的預測和負荷特性的分析基本上是分開研究的，很少有電力企業將兩者結合起來進行研究的，筆者在本文中設計的系統是基于Web的負荷特性分析及短期電力負荷預測的系統，該系統不僅可以曲線化和指標化分析負荷特性，而且在系統中建立了完整的短期負荷預測模型，能夠準確的預測負荷特性，這項設計具有理論意義和實踐意義。

2 短期電力負荷預測系統的研究現狀

隨著十幾年的研究，短期負荷預測的理論和方法已經有了一些經典而實用的經驗積累，這為電力短期負荷預測問題進一步的研究和開發成熟精準的負荷預測應用系統，提供了有力的理論和實踐支持。短期負荷預測按照預測期限的不同，分為日度預測和周度預測，短期負荷預測常常采用的預測方法有幾種：即趨勢外推法、回歸分析法、神經網絡法和小波分析法等，對于這些不同的模型，有不同理論依據支撐，彼此間也存在著一些差別，針對的預測情況也不相同，其擬合或預測效果也不盡相同，因此，不同的預測模型有不同的適用范圍，所以想要獲得一個具有可靠性的預測，組合預測法是必不可少的，組合預測法是某種目標的導向作用下的權重來反映每種單一方法在最終預測結果中的比重，哪一個預測法占比高，就可以應用它，而在短期負荷預測中，神經網絡預測法是應用最廣泛、研究最多的方法。

3 短期電力負荷預測方法

目前，人工神經網絡預測理論研究已趨于成熟，在短期負荷預測中的應用研究也取得了一定的成效，有一些研究人員甚至將其改進應用到中長期負荷預測中。神經網絡預測法最大的優點是具有自適應功能，能夠處理大量的非結構性和非精確性信息，且具有一定的自主記憶、自主學習和自主優化計算的能力。神經網絡模型中最常用的模型是反向傳播網絡，反向傳播網絡模型的原理是利用簡單的三層人工神經網絡模型（即包含輸入層、輸出層和中間層），以實現從輸入到輸出的任何復雜函數關系的非線性映射功能，取得預測效果也較為理想。

4 基于Web的負荷特性分析及短期電力負荷預測的系統設計

電力系統短期負荷預測系統在使用過程中涉及的內容比較多，主要分為5個功能模塊，分別是實現負荷預測、負荷數據查詢、負荷數據分析、負荷數據報表打印、軟件在線幫助。

短期負荷預測系統由服務器端與客戶端兩部分組成，服務器端主要用于集中存儲數據，接受用戶請求，系統中所有的分析預測運算與信息查詢功能都在服務器端完成；客戶端是用戶接入本系統的工具，用戶通過對客戶端的操作實現本系統提供的各種功能。系統設計采用集中式部署，在機房部署一臺服務器后，可通過計算機網絡隨時隨地的訪問服務器，如果系統不對外網開放，還可僅把系統部署在客戶內網中。同時可與電網規劃運行中數據庫平臺上的其他應用相互聯系，而且對應用系統也進行了相應備份。系統軟件部分采用Myeclipse8.5進行開發完成，整個軟件的結構采用了B/S層框架模式，即數據層、業務層和表現層。

5 結語

綜上分析可知，電力系統短期負荷預測是電力系統自動化調整的一個重要組成部分，將在電力企業發展過程中發揮著重要的作用，為電力企業的市場交易提供了數據參考，再結合電力企業的發展逐漸走向市場化，越來越離不開市場和消費者，電力企業的發展也越來越取決于電力系統短期負荷預測對用戶用電數據的分析，以此為參考提升電力企業的運行效益。

參考文獻

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（作者單位：國網湖南省電力公司慈利縣電力分公司）