红橙绿文创室——一个创造奇迹的地方
关于北京电力营销年最大负荷的包络灰预测模型研究_红橙绿编辑部-一个创造奇迹的地方

关于北京电力营销年最大负荷的包络灰预测模型研究

摘要:根据北京地区年最大负荷发生的特点,以1997~2002年年最大负荷数据为基础,采用包络灰预测的方法,建立了北京市年最大负荷的包络灰预测模型.通过与其他预测模型的比较,发现所建包络灰预测模型更具合理性和可行性,可以满足现场的实际需要. 百通中国学术期刊..

立即咨询

快速申请办理

称       呼 :
手机号码 :
备       注:
分享:

关于北京电力营销年最大负荷的包络灰预测模型研究

发布时间:2012-04-10 热度:

  摘要:根据北京地区年最大负荷发生的特点,以1997~2002年年最大负荷数据为基础,采用包络灰预测的方法,建立了北京市年最大负荷的包络灰预测模型.通过与其他预测模型的比较,发现所建包络灰预测模型更具合理性和可行性,可以满足现场的实际需要.

百通中国学术期刊网 http://www.qikan5.com 联合350家学术期刊征稿
  帮助客户选择最适合的正规期刊发表论文,以最快的速度达到客户最满意的效果。如果你成为我们的客户,体验了发表全过程并认为非常满意的话;
  快速发表论文,评定职称等,请与我们联系:
  全国免费咨询热线:4006-027-115,手机:15377676808,QQ:800005354,投稿信箱:qikan5@163.com

  关键词:年最大负荷;包络灰预测模型;灰色区间预测;GM(1,1)模型
  1问题的由来年最大负荷的分析预测是电力市场分析预测工作的主要内容之一.
  目前,国内外关于年最大负荷的分析、预测的研究很多,如文献[1]以上海市1990~1998年的电力资料为基础,采用关联多因子模型对最高负荷进行了预测.文献[2]以台湾省1981~1994年的电力系统的数据为基础,采用GM(1,1)和GM(1,2)混合模型对年最大负荷值进行了预测.但在诸多文献中,以年最大负荷值作为预测结果的居多.鉴于年最大负荷发生的大小,带有较强的随机性,因此准确地做好年最大负荷值的预测,一直是电力部门分析预测工作的难点之一.为此,国家电力公司在《电力市场分析预测内容深度的要求的编制说明》中建议,年最大负荷的预测结果应采用高、中、低三个方案,即年最大负荷的预测结果应采用区间的形式给出,这样就便于各电力系统按最大负荷的预测区间来制定运行方案.近年来华北电力公司、天津电力公司等单位所做的最大负荷预测都贯彻了这一思路[3],而且这种预测结果的形式越来越得到专业人士的认可.因灰色系统理论中的包络预测方法,能实现在较少信息量的前提下,很好地进行一个序列样本的区间预测,而且它有一套较完整的理论.因此,把它应用于年最大负荷的预测工作中,为确定预测区间问题寻求到了一种较可靠的理论依据.北京地区年最大负荷的出现时间在1997年由冬季 转为夏季,这是由该地区的经济水平、用电构成等因素形成的.因此在近几年里,系统的负荷特性发生了根本性的转变,在这种情况下,利用1997~2002年一个较短的序列,对年最大负荷进行预测,适合于用包络灰预测理论来解决.本文以北京电网为研究对象,对其2003年年最大负荷的预测区间进行了预测.
  2包络灰预测原理
  2.1灰色系统的GM(1,1)模型与计算步骤灰色系统的GM(1,1)模型是包络灰预测模型的建模基础,其建模基本步骤包括[4,5]:步骤1对所要建模的原始序列X(0)作一次累加生成,得生成序列X(1).X(1)=(x(1)(1),x(1)(2),…,x(1)(k),…,x(1)(n))(k=1,2,…,n)(1)步骤2对X(1)作紧邻均值生成,令z(1)(k)=0.5x(1)(k)+0.5x(1)(k-1)(2)则:Y=x(0)(2)x(0)(3)┇x(0)(n)B=-z(1)(2)1-z(1)(3)1┇┇-z(1)(n)1(3)步骤3对参数列a∧进行最小二乘估计,即a∧=(BTB)-1BTY=[a,b]T(4)步骤4建立灰色GM(1,1)模型,得时间响应式:.然而,所选时段只有6a,是一个短序列,对于这样的"小样本"、"贫信息"预测系统,适合于用灰色系统理论来解决.而灰色理论中的包络预测方法正是一个完整的区间预测理论,其预测结果本身就是一个区间范围,不需要进行人工修正.采用这种预测方法进行区间预测,预测结果更科学、操作更简便.图21997~2002年年最大负荷曲线及其包络线按照包络灰预测的计算步骤,首先做出原始序列的包络线(图2),然后据此做出包络线上的等间隔插补点.根据原始数据以及包络线上的等间隔序列,利用编制软件[7]建立上、下包络序列的GM(1,1)模型、原始数列的GM(1,1)模型、包络区中心序列的GM(1,1)模型.计算结果如表1、表2所示.由上述计算结果可以得到,对于上、下包络序列的GM(1,1)模型、原始数列的GM(1,1)模型及包络区中心序列的GM(1,1)模型来说,它们的模型精度均达到一级.尤其是上、下包络模型,其平均相对误差还不到1%.因此,这四个模型均可以用来对年最大负荷进行区间或值的预测.通过计算可以得到,2003年北京地区年最大负荷的预测区间为891万~914万kW.同时,也可以得到2003年原始序列模型的预测值为912.9万kW,包络中心序列模型的预测值为902.5万kW,它们均在包络灰预测模型的预测区间内,说明所建的包络灰预测模型能较好地预测2003年北京地区年最大负荷.为了进一步验证所得包络灰预测模型的合理性、可行性,建立了北京地区年最大负荷的预测精度较高的几个拟合模型,加以校验,看其是否包含表1上、下包络序列的GM(1,1)模型年份上包络模型实际值/万kW预测值/万kW相对误差/%下包络模型实际值/万kW预测值/万kW相对误差(△)1997468.20468.200438.00438.0001998533.00539.60-1.238484.40484.43-0.0061999602.20599.700.415548.20547.200.1822000672.80666.400.951620.00618.200.2902001747.00740.500.870699.40698.300.1572002817.40822.90-0.673790.00788.800.152模型参数aU=-0.106,bU=462.294aL=-0.2012/0410/lw201204101334312046.html122,bL=402.123模型精度C=0.021,P=1,Δ-=0.830%,精度:一级C=0.005,P=1,Δ-=0.158%,精度:一级2003年预测值914.415891.034注:Δ-为预测模型的平均相对误差表2原始数列、包络区中心序列的GM(1,1)模型年份原始数列模型实际值/万kW预测值/万kW相对误差/%包络区中心序列模型实际值/万kW预测值/万kW相对误差(△)1997468.20468.200453.10453.1001998484.40513.01-5.906508.70512.03-0.6551999602.20575.694.402575.20573.490.2972000672.80646.023.980646.40642.330.6302001699.40724.95-3.653723.20719.430.5212002817.40813.520.475803.70805.79-0.260模型参数a=-0.115,b=430.05aa=-0.113,ba=432.188模型精度C=0.097,P=1,Δ-=3.683%,精度:一级C=0.012,P=1,Δ-=0.473%,精度:一级2003年预测值912.908902.512表3二次、三次函数的拟合模型拟合模型拟合方程可决系数显著性预测值/万kW二次函数模型Y=232.35+2.672X+3.21X20.9930.000899.1三次函数模型Y=228.46+5.49X+2.73X2+0.02X30.9930.000902.9注:可决系数是统计学中,对回归曲线模型拟合程度的综合度量,可决系数越大,模型的拟合程度越高.显著性是统计学中,F统计量值的显著性水平,显著性水平为0.000表示回归曲线方程具有统计意义.?68?水电能源科学2004年x∧(1)(k+1)=(x(0)(1)-ba)e-ak+ba(5)(k=1,2,…,n)步骤5求X(1)的模拟值X∧(1)=(x∧(1)(1),x∧(1)(2),…,x∧(1)(k),…,x∧(1)(n))(6)步骤6还原求出X(0)的模拟值,即x∧(0)(k)=x∧(1)(k)-x∧(1)(k-1)(7)步骤7计算误差与后验差参数C,P,确定模型精度.后验差比值C和小概率P计算如下:ε(k)=x(0)(k)-x∧(0)(k)(8)ε-=1m∑mk=1ε(k)(9)S1=1n∑nk=1(x(0)(k)-x-)2(10)S2=1m∑mk=1(ε(k)-ε-)2(11)C=S2/S1(12)P=P{ε(k)-ε-<0.6745S1}(13)其中,ε(k)为残差;ε-为残差平均值;x-为原始序列的平均值;S1为原始序列的方差;S2为残差方差.步骤8判断模型优劣,进行预测.如果P>0.95且C<0.35,则预测精度为一级(好);P>0.8且C<0.5,则预测精度为二级(合格);P>0.7且C<0.45,则预测精度为三级(勉强).如果预测模型符合精度要求就可利用模型进行预测.
  2.2包络灰预测的计算步骤包络灰预测是对已知的离乱序列,通过构造上边界GM(1,1)与下边界GM(1,1)对其进行覆盖的一种灰色预测方法.其中上、下边界模型即为包络模型,上边界为上包络,下边界为下包络.包络灰预测是区间的预测,其实质是将上、下包络线通过预测加以延  伸,以获得行为变量未来变化的区间.包络灰预测计算步骤如下[6]:步骤1作原始序列X的上、下包络线.步骤2作等间隔上、下包络序列.在上、下包络线上等间隔选取数据,对于上包络,必须包括X的峰点(不必是所有峰点);对于下包络,必须包括X的谷点(不必是所有谷点).这样就可得到上包络序列XU=(XU(1),XU(2),…,XU(n)),下包络序列XL=(XL(1),XL(2),…,XL(n)).步骤3对上、下包络序列作GM(1,1)建模并预测.按照GM(1,1)模型的建模计算步骤,建立上包络序列XU、下包络序列XL的GM(1,1)模型,经检验合格后,做出上、下包络序列的预测值,进而得到原始序列的灰色预测区间.步骤4对原始序列X建模并预测.建立原始序列X的GM(1,1)模型,经检验合格后,计算原始序列的预测值.步骤5对包络中轴Xa建模并预测.包络中轴指包络区内的中心所联的轴线.其序列Xa可按下式计算:Xa=(Xa(1),Xa(2),…,Xa(n))=(0.5(XU(1)+XL(1)),0.5(XU(2)+XL(2)),…,0.5(XU(n)+XL(n)))(14)建立序列Xa的GM(1,1)模型,经检验合格后,计算包络区中轴序列的预测值.步骤6预报.总结包络灰预测的预测区间、原始序列的预测值、包络区中轴序列的预测值,检验其是否可用.
  3年最大负荷的灰色区间预测模型
  3.1北京地区年最大负荷的描述性分析根据1990~2002年北京地区年最大负荷的历史数据,做出年最大负荷随时间(年)变化的关系曲线(图1).从图中可以看到,年最大负荷的变化呈逐年递增趋势,其增长速度由1991年的7%增加到2002年的16.9%,年最大负荷年均增长速度达到了11.1%.图11990~2002年最大负荷随时间的变化曲线1997年是北京地区的用电特性的转折点,表现为年最大负荷的出现时间已由冬季转至夏季.而且1997年以后年最大负荷值也增长迅猛,由1997年的468.2万kW增至2002年的817.4万kW,年均增长12.07%.鉴于北京地区年最大负荷变化的实际特点,其预测结果采用区间的形式给出较为合适.
  3.2年最大负荷的包络灰预测模型考虑到1997年是北京地区年最大负荷的出现时间由夏季变为冬季的转折点,并且按照预测理论的"远小近大"原则,选取1997~2002年的数于采用包络灰预测方法所得到的预测区间内.3.3年最大负荷的拟合模型根据北京地区年最大负荷的原始序列曲线,做出其拟合曲线(图3).从图中可以看到二次曲线和三次曲线的拟合效果较好,可以作为年最大负荷的拟合模型,进而外推2003年年最大负荷值,其拟合方程如表3所示.通过计算,可以得到2003年年最大负荷的二次函数模型的预测值为899.1万kW,三次函数模型的预测值为902.9万kW.这两个预测值均在所得到的包络灰预测模型的预测区间内,这进一步证明了包络灰预测模型的合理性、可行性.图3各种模型的拟合曲线4结论a.鉴于年最大负荷产生的随机性,本文参照国家电力公司对年最大负荷预测的要求及一些电力公司的现行作法,肯定了年最大负荷预测采用区间预测的合理性.b.依据包络灰预测是完整的区间预测理论的特点,提出了采用包络灰预测的方法来解决年最大负荷的区间预测问题.c.结合北京地区年最大负荷的实际情况,并根据灰色理论的"少数据建模"的特点,采用包络灰预测的方法,对北京地区年最大负荷建立了包络灰预测模型,得出2003年年最大负荷的预测区间范围为891.034万~914.415万kW.d.通过与其他预测模型的比较,发现包络灰预测的预测结果能够涵盖拟合精度较高的预测模型的预测值,这进一步证明了北京地区年最大负荷的灰色区间预测的合理性与可行性.
  参考文献:
  [1]周宏,黄婷,戴韧等.应用于电力需求预测的几种灰色模型[J].华东电力,2000(5):1-5
  [2]YangHong-tzer,LiangTian-chyi,ShihKuang-rong,etal.PowerSystemYearlyPeakLoadForecasting:AGreySystemModelingApproach[J].IEEECatalogue,1995(3):261-266
  [3]国家电力公司.2003中国电力市场分析与研究[M].北京:电力出版社,2003.
  [4]蒋传文,权先璋,张勇传.电力负荷灰色预测模型及性能分析[J].水电能源科学,1999,17(4):66-68
  [5]刘思峰,郭天榜,党耀国.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社,2000.
  [6]邓聚龙.灰预测与灰决策[M].武汉:华中科技大学出版社,2002.
  [7]王学盟,张继忠,王荣.灰色系统分析及实用计算程序[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.


关闭窗口
上一篇:电力自动化技术在电力系统中的应用
下一篇:建设水利工程建设与管理技术标准新体系

相关阅读

官方微信公众号

论文部97435085

江西省赣州市长征大道

出版部97435086

江西省赣州市长征大道

文创部97435087

江西省赣州市长征大道