本發(fā)明涉及一種預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法，特別涉及一種利用雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法，屬于電網(wǎng)負(fù)荷管理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

負(fù)荷特性預(yù)測是電力系統(tǒng)運行管理中的一個重要環(huán)節(jié)，其預(yù)測精度直接影響經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，而掌握電力負(fù)荷特性的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢是建立負(fù)荷預(yù)測模型的關(guān)鍵。以前，在計劃經(jīng)濟(jì)體制下，負(fù)荷特性分析沒有受到充分重視。如今，我國正處在將電力工業(yè)市場化的過渡期，如果我們想要維持電力市場運營的穩(wěn)定性，那么我們首先要做好的工作就是電力負(fù)荷特性的預(yù)測工作。在分析、研究電力市場的工作中最基礎(chǔ)就是電力負(fù)荷特性的分析和預(yù)測，這不僅與電力的供應(yīng)規(guī)劃、電網(wǎng)的建設(shè)有密切聯(lián)系，也關(guān)系到制定調(diào)峰措施、電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度運行和緩解電力供應(yīng)的緊張局面。而一般在進(jìn)行負(fù)荷特性預(yù)測之前，首先要做的就是要對所要預(yù)測地區(qū)的負(fù)荷特性進(jìn)行分析，只有在充分掌握和了解某個地區(qū)的負(fù)荷特性發(fā)展變化的規(guī)律的基礎(chǔ)上，我們才能夠建立符合實際情況、預(yù)測精度較高的負(fù)荷特性預(yù)測模型，這對于調(diào)整發(fā)電機(jī)組上網(wǎng)順序、備用發(fā)電量的調(diào)度和安排負(fù)荷平衡有很大幫助。所以，電力負(fù)荷特性預(yù)測的研究成為越來越多人的關(guān)注點。

我國對于電力負(fù)荷特性的預(yù)測和分析還處在成長期，至今還沒有形成完整的體系。到現(xiàn)在為止，我國仍然沒有形成統(tǒng)一的負(fù)荷特性指標(biāo)體系，這一點有待于統(tǒng)一與完善。其次，在電力負(fù)荷特性分析上，考慮的影響因素較少，局限于定性分析。在電力負(fù)荷特性預(yù)測上，預(yù)測目標(biāo)單一，多局限于電量的預(yù)測，我國電力負(fù)荷特性預(yù)測的技術(shù)相對落后。因此，如何科學(xué)地進(jìn)行電力負(fù)荷特性預(yù)測及分析，為監(jiān)管機(jī)構(gòu)和電力企業(yè)提供量化的決策依據(jù)，成為了一個值得關(guān)注的研究題。目前我國對電力負(fù)荷特性分析和預(yù)測的研究深度不夠，原因主要是：我國目前尚未建立統(tǒng)一的負(fù)荷特性指標(biāo)體系和系統(tǒng)的負(fù)荷特性分析預(yù)測方法；在進(jìn)行大范圍負(fù)荷特性分析及預(yù)測時，由于不同時間、不同地區(qū)的負(fù)荷特性指標(biāo)不能直接疊加，增加了分析及預(yù)測的難度；非電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)的負(fù)荷特性曲線及各行業(yè)負(fù)荷特性曲線的獲取和處理比較困難；難以定量分析經(jīng)濟(jì)、社會、氣候因素對電力負(fù)荷特性的影響。因此，負(fù)荷特性分析和預(yù)測以定性為主，有效的定量分析和預(yù)測的方法不多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明利用雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法公開了新的方案，采用雙向夾逼法定量分析和預(yù)測負(fù)荷特性，解決了現(xiàn)有技術(shù)缺乏有效定量分析和預(yù)測方法的問題。

本發(fā)明利用雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法包括以下求取過程，設(shè)定α、β兩個大于0的標(biāo)量，將根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)得到的基準(zhǔn)負(fù)荷曲線與α、β分別相乘得到與基準(zhǔn)負(fù)荷曲線形狀一致的負(fù)荷曲線α、負(fù)荷曲線β，使待預(yù)測的典型日負(fù)荷曲線夾在負(fù)荷曲線α與負(fù)荷曲線β間，采用迭代逼近法縮小α與β的差值求得最接近于己知基準(zhǔn)負(fù)荷曲線的待預(yù)測典型日負(fù)荷曲線。

進(jìn)一步，本方案的求取過程包括步驟：

⑴首先由歷史整點負(fù)荷數(shù)據(jù)整理計算得到每年四季的典型日負(fù)荷曲線；

⑵選取近幾年的典型日負(fù)荷曲線進(jìn)行加權(quán)平均后求得某一地區(qū)某季度的典型基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線，并設(shè)定待測的典型日負(fù)荷曲線與典型基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線有較大的相似性，將典型基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線按最大值標(biāo)幺化；

⑶由步驟⑵中計算得到的基準(zhǔn)負(fù)荷曲線得到待測的典型日負(fù)荷曲線中最大負(fù)荷與最小負(fù)荷出現(xiàn)的時間；

⑷根據(jù)歷史數(shù)據(jù)通過二次平滑預(yù)測待測典型日負(fù)荷曲線的約束電量；

⑸設(shè)定待測日最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間與基準(zhǔn)負(fù)荷曲線最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間一致，利用待測的典型日負(fù)荷曲線的約束電量、待測日最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間、基準(zhǔn)負(fù)荷曲線標(biāo)幺值參數(shù)根據(jù)以下目標(biāo)函數(shù)與約束條件求取待測典型日負(fù)荷曲線，

目標(biāo)函數(shù)：

min(α-β)，α＞β＞0；

約束條件：

①各時段負(fù)荷變化趨勢相同約束：

(X_i-X_i-1)(X⁰_i-X⁰_i-1)＞0，i＝1，2，3，…，n，

X⁰_i，i＝1，2，3，…，n，是基準(zhǔn)負(fù)荷曲線第i時段的負(fù)荷值，X_i是待預(yù)測負(fù)荷曲線第i時段的負(fù)荷值，上述約束表示兩曲線變化趨勢相同；

②負(fù)荷變化增量約束：

上述約束表示基準(zhǔn)負(fù)荷曲線乘以α、β得到的負(fù)荷曲線α、負(fù)荷曲線β，負(fù)荷曲線α、負(fù)荷曲線β是待預(yù)測負(fù)荷曲線的上界、下界；

③最大負(fù)荷、最小負(fù)荷約束：

P_max≥X_i≥P_min，i＝1，2，3，…，n，

P_max、P_min分別是待預(yù)測負(fù)荷曲線的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷；

④日用電量約束：

E為待預(yù)測曲線的日用電量；

⑤最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間約束：

上述約束表示基準(zhǔn)負(fù)荷曲線與待預(yù)測負(fù)荷曲線最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間相同。

進(jìn)一步，本方案的步驟⑴中的典型日負(fù)荷曲線是典型日按時間順序以小時為整點負(fù)荷表示的負(fù)荷曲線，典型日是最接近當(dāng)月平均日負(fù)荷率的那一天，日負(fù)荷率是(日平均負(fù)荷÷日最大負(fù)荷)×100％。

本發(fā)明利用雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法采用雙向夾逼法定量分析和預(yù)測負(fù)荷特性，提供一種可行的電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測方法。

附圖說明

圖1是本方案雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的原理流程圖。

具體實施方式

負(fù)荷特性指標(biāo)體系的構(gòu)成直接影響負(fù)荷特性分析的質(zhì)量，而負(fù)荷特性的預(yù)測效果會收到負(fù)荷特性預(yù)測方法的影響。負(fù)荷特性指標(biāo)體現(xiàn)了相關(guān)的電力負(fù)荷特性。描述電力負(fù)荷特性變化規(guī)律的首要工作就是計算和分析負(fù)荷特性指標(biāo)。電力負(fù)荷特性指標(biāo)包括曲線類和數(shù)值類的指標(biāo)，也包括年、月、日、季節(jié)等不同時段的指標(biāo)值。電力系統(tǒng)的不同特性由不同的電力負(fù)荷特性指標(biāo)來描述，有些是電力負(fù)荷調(diào)度運行的依據(jù)，有些指標(biāo)能夠指導(dǎo)電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計，而有的指標(biāo)能夠反映負(fù)荷的總體狀況。現(xiàn)今，國際上沒有統(tǒng)一的電力系統(tǒng)負(fù)荷特性指標(biāo)體系,而在我國目前公認(rèn)的電力負(fù)荷特性指標(biāo)有15個，描述類(絕對量)：最高負(fù)荷利用小時、峰谷差、平均負(fù)荷、最低負(fù)荷、最高負(fù)荷，比較類(相對量)：尖峰負(fù)荷率、不同時率、同時率、年生產(chǎn)均衡率、月生產(chǎn)均衡率、峰谷差率、最小負(fù)荷率、平均日負(fù)荷率、負(fù)荷率，曲線類：負(fù)荷曲線。在我國，由于各地區(qū)收集的電力負(fù)荷資料存在一定差距，且我國各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也不均衡,所以各地區(qū)采用的電力負(fù)荷特性指標(biāo)體系也不同。

電力負(fù)荷特性分析在國內(nèi)外一直受到重視，也是當(dāng)前電力科研人員研究的重要課題。現(xiàn)有的主要的負(fù)荷特性分析方法有：⑴回歸分析：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和影響負(fù)荷變化的其他因素建立回歸模型來分析電力負(fù)荷特性。⑵相關(guān)性分析：分析經(jīng)濟(jì)、氣候、時間等因素與負(fù)荷之間的關(guān)系,比如敏感負(fù)荷分析、四季典型日的負(fù)荷特性分析等。⑶負(fù)荷曲線分析：通過繪制成圖表或曲線的年、月、日負(fù)荷特性指標(biāo),對某地區(qū)的負(fù)荷特性進(jìn)行分析。

本方案的利用雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法的基本思想是：假設(shè)有α、β兩個大于0的標(biāo)量，將根據(jù)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)得到的基準(zhǔn)負(fù)荷曲線與α、β分別相乘，可以得到兩條與基準(zhǔn)負(fù)荷曲線形狀一致的新的負(fù)荷曲線。若選取適當(dāng)?shù)摩痢ⅵ拢纯墒勾A(yù)測的典型日負(fù)荷曲線夾在這兩條新的負(fù)荷曲線中間。顯然，當(dāng)α、β的值越相近，這兩條新的負(fù)荷曲線之間的距離就越小，待預(yù)測的典型日負(fù)荷曲線被這兩條負(fù)荷曲線從兩個方向“逼近”，其曲線形狀也就與這兩條負(fù)荷曲線愈來愈相近。當(dāng)α、β的差值不能再減小時，說明待預(yù)測的典型日負(fù)荷曲線已經(jīng)被“夾逼”成最接近于己知基準(zhǔn)負(fù)荷曲線的形狀，即最優(yōu)解被求得。為此，本方案引出了以下目標(biāo)函數(shù)以及約束條件。

目標(biāo)函數(shù)

根據(jù)本方案的基本思想，引入α、β兩個大于0的標(biāo)量，則目標(biāo)函數(shù)為min(α-β)，式中α>β>0。

約束條件

⑴各時段負(fù)荷變化趨勢相同約束

(X_i-X_i-1)(X⁰_i-X⁰_i-1)＞0，i＝1，2，3，…，n，

X⁰_i，i＝1，2，3，…，n，是基準(zhǔn)負(fù)荷曲線第i時段的負(fù)荷值，X_i是待預(yù)測負(fù)荷曲線第i時段的負(fù)荷值，上述約束表示兩曲線變化趨勢相同。

⑵負(fù)荷變化增量約束

上述約束表示基準(zhǔn)負(fù)荷曲線乘以α、β得到的負(fù)荷曲線α、負(fù)荷曲線β，負(fù)荷曲線α、負(fù)荷曲線β是待預(yù)測負(fù)荷曲線的上界、下界。

⑶最大負(fù)荷、最小負(fù)荷約束

P_max≥X_i≥P_min，i＝1，2，3，…，n，

P_max、P_min分別是待預(yù)測負(fù)荷曲線的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷。

⑷日用電量約束

E為待預(yù)測曲線的日用電量。

⑸最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間約束

上述約束表示基準(zhǔn)負(fù)荷曲線與待預(yù)測負(fù)荷曲線最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間相同。

若則根據(jù)上述約束條件可以得到-X_i-1+X_i<0，從而可以得到：

同理，如果則-X_i-1+X_i>0，從而可以得到：

當(dāng)滿足目標(biāo)函數(shù)要求時，(α-β)非常小，則可以得到：

綜上所述，典型日負(fù)荷曲線的雙向夾逼模型實現(xiàn)過程如下所述。

⑴首先由歷史整點負(fù)荷數(shù)據(jù)整理計算得到每年四季的典型日負(fù)荷曲線；

⑵選取近幾年的典型日負(fù)荷曲線進(jìn)行加權(quán)平均后求得某一地區(qū)某季度的典型基準(zhǔn)日負(fù)荷曲線，并認(rèn)為待測的典型日負(fù)荷曲線與它有較大的相似性，同時將所得曲線按最大值標(biāo)幺化；

⑶由⑵中計算得到的基準(zhǔn)負(fù)荷曲線，可得待預(yù)測的典型日負(fù)荷曲線中最大負(fù)荷與最小負(fù)荷出現(xiàn)的時間；

⑷根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，通過二次平滑預(yù)測待測典型日負(fù)荷曲線的約束電量；

⑸在己知待測的典型日負(fù)荷曲線的約束電量、最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間(默認(rèn)待測日最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間與基準(zhǔn)曲線最大負(fù)荷、最小負(fù)荷出現(xiàn)時間一致)和基準(zhǔn)負(fù)荷曲線標(biāo)幺值參數(shù)的條件下，根據(jù)上述目標(biāo)函數(shù)與約束條件求取該典型日的負(fù)荷曲線，使其與基準(zhǔn)負(fù)荷曲線形狀基本一致，且有類似的變化趨勢。

本方案的利用雙向夾逼法預(yù)測電網(wǎng)典型日負(fù)荷的方法并不限于具體實施方式中公開的內(nèi)容，實施例中出現(xiàn)的技術(shù)方案可以基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解而延伸，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本方案結(jié)合公知常識作出的簡單替換方案也屬于本方案的范圍。