一种基于负荷分解的最大负荷预测方法

一种基于负荷分解的最大负荷预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统负荷预测技术领域，具体是设及一种基于负荷分解的最大负 荷预测方法。
【背景技术】
[0002] 负荷预测是电网规划和运行部口的常规工作。电力负荷组成可分为两大部分，一 部分是基础负荷，另一部分是空调负荷，最大负荷预测可通过对基础负荷和空调负荷分别 预测，然后叠加取最大值实现。
[0003] 基础负荷主要受经济发展形势影响，波动较小，根据历史数据及当前经济发展形 势，可W对其进行较准确预测。
[0004] 空调负荷主要受气象因素影响，波动较大，常规的方法较难准确预测。随着经 济和社会的发展，空调降温负荷在最大负荷中所占的比重越来越大，很多城市已达到 30%-50%，空调负荷预测准确与否直接影响了最大负荷的预测精度，而最大负荷又是制定 年度电网发展计划和安排运行方式的基础，因此，研究一套科学合理的空调负荷预测的方 法，对空调负荷进行较准确的预测，显得格外重要。
[0005] 空调负荷的大小不仅与温度有关，而且还与相对湿度和高温持续天数有关。目前 的空调负荷预测方法都只关注温度的影响，对相对湿度和高温持续天数仅考虑对温度的修 正，不太合理，预测精度较差，急需研究一种同时关注温度、相对湿度和高温持续天数的空 调负荷预测方法。

【发明内容】

[0006] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于负荷分解的最大负荷预测方 法。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法包括按顺序 执行的下列步骤：
[000引步骤1)获取历史样本区间内各年度4月份和9月份工作日和休息日整点负荷数 据，计算各年夏季工作日和休息日基础负荷曲线；
[0009] 步骤2)获取历史样本区间内各年度5至8月份工作日和休息日整点负荷及对应 的温度、相对湿度和高温持续天数数据，从中选取合适的点作为样本，要求样本在天气晴朗 状况下选取，样本中温度和相对湿度的覆盖范围尽量大；
[0010] 步骤3)利用步骤2)中选取的样本整点负荷减去步骤1)中本年度该整点的基础 负荷，得到该整点的空调负荷，形成包含空调负荷及对应温度、相对湿度和高温持续天数的 新样本；
[0011] 步骤4)建立空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型；
[0012] 步骤5)利用步骤3)中得到的新样本，通过粒子群算法对步骤4)中建立的数学模 型进行拟合求解，得到空调负荷预测模型；
[0013] 步骤6)根据步骤1)中各年的基础负荷曲线，综合考虑当前经济发展形势，对目标 年基础负荷曲线进行预测；
[0014] 步骤7)根据步骤5)中空调负荷预测模型，综合考虑人口及空调保有量的增长，对 目标年空调负荷进行预测；
[0015] 步骤8)根据步骤6)和步骤7)的预测结果，对目标年最大负荷进行预测。
[0016] 在步骤1)、步骤2)中，所述的历史样本根据工作及生活方式的不同分为工作日和 休息日两种，所述基础负荷和空调负荷的预测也分工作日和休息日两种，最大负荷取两种 情况预测出的较大值。
[0017] 在步骤1)中，所述的各年度夏季工作日和休息日的基础负荷曲线分别用和 7'1表示，7 1=(7 14+719)/2,7'1=(7'14+7\9)/2;
[001引其中，和y'H分别表示各年度4月份工作日和休息日的平均负荷曲线，y19和y'W分别表示各年度9月份工作日和休息日的平均负荷曲线。
[0019] 在步骤4)中，所述的空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型为：
[0020]
( 1 )
[0021] 其中，f康示空调负荷，t表示温度，h表示相对湿度，n表示高温持续天数，a、b、 c、g、k、1、s为待求参数。
[0022] 在步骤5)中，所述的通过粒子群算法对步骤4)中建立的数学模型进行拟合求解 的方法包括下列步骤：
[0023] 步骤5. 1)将公式（1)中的待求参数作为粒子群，设置粒子种群数、学习因子、飞行 速度上下限，初始化各粒子的速度和位置，设置最大迭代次数dcmax;
[0024] 步骤5. 2)将各样本的温度、相对湿度和高温持续天数代入公式（1)，得到初始化 参数下各样本空调负荷的计算值，求取各样本空调负荷计算值与实际值差的平方和，记为 F0 ；
[0025]步骤 5. 3)初始化minF=F0
[0026] 步骤5. 4)初始化迭代次数dc= 0 ;
[0027]步骤 5.巧令dc=dc+1;
[002引步骤5.6)判断dc是否大于0,若是，则进入步骤5. 7)，否则进入步骤5.4);
[0029] 步骤5. 7)根据粒子群算法更新待求参数的数值，将各样本的温度、相对湿度和高 温持续天数代入公式（1)，得到该参数下空调负荷的计算值，求取各样本空调负荷计算值与 实际值差的平方和，记为Fdc;
[0030] 步骤5. 8)判断minF是否小于Fdc，若是则进入步骤5. 10)，否则进入步骤5. 9);
[0031] 步骤5. 9)令minF=Fdc,并记录对应的参数值；
[003引步骤5. 10)判断dc是否大于dcmax,若是，则进入步骤5. 11)，否则进入步骤5. 5);
[0033] 步骤5. 11)将求取的参数值代入公式（1)，得到空调负荷预测模型。
[0034] 本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法的有益效果：
[0035] 与现有技术相比，本发明将最大负荷分解为基础负荷和空调负荷，根据两类负荷 的不同特性，采用不同方法分别进行预测。在对空调负荷的预测中，全面考虑了温度、相对 湿度和高温持续天数的影响，建立预测模型，并运用粒子群算法，通过大量历史数据进行拟 合求解，得到准确的空调负荷预测模型，提高了空调负荷预测的精度，进而提高了最大负荷 预测的精度，为制定年度电网发展计划和安排运行方式提供很好的指导。
【附图说明】
[0036] 图1为本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法流程图；
[0037] 图2a、图化分别为本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法中春季、夏季 及秋季工作日及休息日基础负荷曲线图；
[003引图3为本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法中基于粒子群算法的空 调负荷预测模型求解流程图。
【具体实施方式】
[0039] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法 进行详细说明。
[0040] 如图1所示，本发明提供的基于负荷分解的最大负荷预测方法包括按顺序执行的 下列步骤：
[0041] 步骤1)获取历史样本区间内各年度4月份和9月份工作日和休息日整点负荷数 据，计算各年夏季工作日和休息日基础负荷曲线；
[0042] 步骤2)获取历史样本区间内各年度5至8月份工作日和休息日整点负荷及对应 的温度、相对湿度和高温持续天数数据，从中选取合适的点作为样本，要求样本在天气晴朗 状况下选取，样本中温度和相对湿度的覆盖范围尽量大；
[0043] 步骤3)利用步骤2)中选取的样本整点负荷减去步骤1)中本年度该整点的基础 负荷，得到该整点的空调负荷，形成包含空调负荷及对应温度、相对湿度和高温持续天数的 新样本；
[0044] 步骤4)建立空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型；
[0045] 步骤5)利用步骤3)中得到的新样本，通过粒子群算法对步骤4)中建立的数学模 型进行拟合求解，得到空调负荷预测模型；
[0046] 步骤6)根据步骤1)中各年的基础负荷曲线，综合考虑当前经济发展形势，对目标 年基础负荷曲线进行预测；
[0047] 步骤7)根据步骤5)中空调负荷预测模型，综合考虑人口及空调保有量的增长，对 目标年空调负荷进行预测；
[0048] 步骤8)根据步骤6)和步骤7)的预测结果，对目标年最大负荷进行预测。
[0049] 在步骤1)、步骤2)中，所述的历史样本根据工作及生活方式的不同分为工作日和 休息日两种，所述基础负荷和空调负荷的预测也分工作日和休息日 两种，最大负荷取两种 情况预测出的较大值。
[0化0]在步骤1)中，所述的各年度夏季工作日和休息日的基础负荷曲线分别用和7'1表示，7 1=(7 14+719)/2,7'1=(7'14+7\9)/2;
[0化^其中，和y' H分别表示各年度4月份工作日和休息日的平均负荷曲线，y。和y'。分别表示各年度9月份工作日和休息日的平均负荷曲线，由于4月份和9月份基本无 空调负荷，可W近似认为yi4、y' 和y' W分别表示上述两月工作日和休息日的基础负荷 曲线，考虑经济增长的影响，夏季工作日和休息日的基础负荷曲线通过上述两月取平均值 的方法求得，春季、夏季及秋季工作日及休息日基础负荷曲线图如图2所示。
[0化2] 在步骤4)中，所述的空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型为：
[0053]
(1)
[0054] 其中，f康示空调负荷，t表示温度，h表示相对湿度，n表示高温持续天数，a、b、 c、g、k、l、s为待求参数；空调负荷与温度和相对湿度（未形成降雨时）的关系大致符合生 长曲线，与高温持续天数的关系大致符合对数曲线。
[0055] 如图3所示，在步骤5)中，所述的通过粒子群算法对步骤4)中建立的数学模型进 行拟合求解的方法包括下列步骤：
[0056] 步骤5. 1)将公式（1)中的待求参数作为粒子群，设置粒子种群数、学习因子、飞行 速度上下限，初始化各粒子的速度和位置，设置最大迭代次数dcmax;
[0057] 步骤5. 2)将各样本的温度、相对湿度和高温持续天数代入公式（1)，得到初始化 参数下各样本空调负荷的计算值，求取各样本空调负荷计算值与实际值差的平方和，记为 F0 ；
[005引 步骤5. 3)初始化minF=F0
[0059] 步骤5. 4)初始化迭代次数dc= 0 ;
[0060] 步骤 5.巧令dc=dc+1 ;
[006U步骤5.6)判断dc是否大于0,若是，则进入步骤5. 7)，否则进入步骤5.4);
[0062] 步骤5. 7)根据粒子群算法更新待求参数的数值，将各样本的温度、相对湿度和高 温持续天数代入公式（1)，得到该参数下空调负荷的计算值，求取各样本空调负荷计算值与 实际值差的平方和，记为Fdc;
[006引步骤5. 8)判断minF是否小于Fdc，若是则进入步骤5. 10)，否则进入步骤5. 9); [0064] 步骤5. 9)令minF=Fdc,并记录对应的参数值；
[00化]步骤5. 10)判断dc是否大于dcmax,若是，则进入步骤5. 11)，否则进入步骤5. 5);
[0066] 步骤5. 11)将求取的参数值代入公式（1)，得到空调负荷预测模型。
[0067] 本发明首先提出最大负荷的分解方法，将最大负荷分解为基础负荷和空调负荷， 然后分别对其进行预测，最后得到最大负荷的预测结果，为制定年度电网发展计划和安排 运行方式提供指导；在对空调负荷的预测中同时关注温度、相对湿度和高温持续天数的影 响，建立数学模型，并利用粒子群优化算法进行拟合求解，得到较准确的空调负荷预测模 型，提高了最大负荷预测精度。
[0068] 本领域的技术人员容易理解，W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于负荷分解的最大负荷预测方法，其特征在于：其包括按顺序执行的下列步 骤： 步骤1)获取历史样本区间内各年度4月份和9月份工作日和休息日整点负荷数据，计 算各年夏季工作日和休息日基础负荷曲线； 步骤2)获取历史样本区间内各年度5至8月份工作日和休息日整点负荷及对应的温 度、相对湿度和高温持续天数数据，从中选取合适的点作为样本； 步骤3)利用步骤2)中选取的样本整点负荷减去步骤1)中本年度该整点的基础负荷， 得到该整点的空调负荷，形成包含空调负荷及对应温度、相对湿度和高温持续天数的新样 本； 步骤4)建立空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型； 步骤5)利用步骤3)中得到的新样本，通过粒子群算法对步骤4)中建立的数学模型进 行拟合求解，得到空调负荷预测模型； 步骤6)根据步骤1)中各年的基础负荷曲线，综合考虑当前经济发展形势，对目标年基 础负荷曲线进行预测； 步骤7)根据步骤5)中空调负荷预测模型，综合考虑人口及空调保有量的增长，对目标 年空调负荷进行预测； 步骤8)根据步骤6)和步骤7)的预测结果，对目标年最大负荷进行预测。2. 根据权利要求1所述的基于负荷分解的最大负荷预测方法，其特征在于：在步骤1)、 步骤2)中，所述的历史样本根据工作及生活方式的不同分为工作日和休息日两种，所述基 础负荷和空调负荷的预测也分工作日和休息日两种，最大负荷取两种情况预测出的较大 值。3. 根据权利要求1所述的基于负荷分解的最大负荷预测方法，其特征在于：在步骤 1)中，所述的各年度夏季工作日和休息日的基础负荷曲线分别用yJPy/表示，Yi = (Υ?4+Υ?9)/2, y/ = (y' iA+f i9)/2 ； 其中，yi4和y' i4分别表示各年度4月份工作日和休息日的平均负荷曲线，yi9和y' 19分 别表示各年度9月份工作日和休息日的平均负荷曲线。4. 根据权利要求1所述的基于负荷分解的最大负荷预测方法，其特征在于：在步骤4) 中，所述的空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型为：其中，4表示空调负荷，t表示温度，h表示相对湿度，η表示高温持续天数，a、b、c、g、 k、1、s为待求参数。5. 根据权利要求1所述的基于负荷分解的最大负荷预测方法，其特征在于：在步骤5) 中，所述的通过粒子群算法对步骤4)中建立的数学模型进行拟合求解的方法包括下列步 骤： 步骤5. 1)将公式（1)中的待求参数作为粒子群，设置粒子种群数、学习因子、飞行速度 上下限，初始化各粒子的速度和位置，设置最大迭代次数dcmax ; 步骤5. 2)将各样本的温度、相对湿度和高温持续天数代入公式（1)，得到初始化参数 下各样本空调负荷的计算值，求取各样本空调负荷计算值与实际值差的平方和，记为Η); 步骤5. 3)初始化minF = R) 步骤5. 4)初始化迭代次数dc = O ; 步骤 5. 5)令 dc = dc+Ι ; 步骤5. 6)判断dc是否大于0,若是，则进入步骤5. 7)，否则进入步骤5. 4); 步骤5. 7)根据粒子群算法更新待求参数的数值，将各样本的温度、相对湿度和高温持 续天数代入公式（1)，得到该参数下空调负荷的计算值，求取各样本空调负荷计算值与实际 值差的平方和，记为Fdc ; 步骤5. 8)判断minF是否小于Fdc，若是则进入步骤5. 10)，否则进入步骤5. 9); 步骤5. 9)令minF = Fdc,并记录对应的参数值； 步骤5. 10)判断dc是否大于dcmax，若是，则进入步骤5. 11)，否则进入步骤5. 5); 步骤5. 11)将求取的参数值代入公式（1)，得到空调负荷预测模型。
【专利摘要】一种基于负荷分解的最大负荷预测方法。其包括计算各年夏季工作和休息日基础负荷曲线；获取历史样本区间内各年度5至8月工作和休息日整点负荷及对应的温度、相对湿度和高温持续天数数据；利用样本整点负荷减去中本年度该整点的基础负荷，得到该整点的空调负荷，形成包含空调负荷及对应温度、相对湿度和高温持续天数的新样本；建立空调负荷与温度、相对湿度及高温持续天数的数学模型；利用新样本，通过粒子群算法对数学模型进行拟合求解，得到空调负荷预测模型；根据基础负荷曲线对目标年基础负荷曲线进行预测；根据空调负荷预测模型对目标年空调负荷进行预测；对目标年最大负荷进行预测。本发明能为制定年度电网发展计划和安排运行方式提供很好的指导。
【IPC分类】G06Q10/04, G06Q50/06
【公开号】CN104881722
【申请号】CN201510320726
【发明人】罗涛, 雷铮, 闫大威, 刘树勇, 梁群, 王魁, 李媛媛, 周进, 刘丽霞, 崔广胜
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月11日