1、電力負荷預測技術及其應用1第一章 電力負荷預測概論一、適用人員 電力系統(tǒng)調度、用電、計劃、規(guī)劃、農電、信息、管理、營銷等部門的人員。二、研究意義 有利于制定最經濟合理的系統(tǒng)發(fā)電計劃、檢修計劃和購煤計劃；有利于降低發(fā)電成本和購電成本；有利于競價上網，推進電力市場改革；有利于計劃用電管理，掌握需求變化情況,搞好電力市場營銷；有利于制定合理的電源、電網規(guī)劃；有利于電網的穩(wěn)定運行；有利于提高電力系統(tǒng)的經濟效益和社會效益。2第一章 電力負荷預測概論負荷預測的基本概念負荷預測分類負荷預測基本程序負荷預測誤差分析經驗與經典預測技術灰色預測技術優(yōu)選組合預測技術專家系統(tǒng)預測技術神經網絡預測技術負荷預測軟件演示情

2、景預測技術數(shù)據(jù)挖掘中預測技術31.1 電力負荷預測的基本概念一、負荷 在此指廣義負荷，包括負荷與電量。 負荷是指發(fā)電廠、供電地區(qū)或電網在某一瞬間所承擔的工作負荷。 電量是指負荷與時間的乘積。二、負荷預測 考慮系統(tǒng)運行特性、增容決策、自然與社會影響條件下，利用數(shù)學方法研究負荷變化規(guī)律 ，在一定精度下，確定未來某特定時刻或某特定時間的負荷數(shù)值。 4 1.1 電力負荷預測的基本概念三、負荷預測的特點 1、不準確性 3、時間性 2、條件性 4、多方案性四、負荷預測的基本原理 1、可知性原理 4、相似性原理 2、可能性原理 5、反饋性原理 3、連續(xù)性原理 6、系統(tǒng)性原理51.2電力負荷預測的分類一、國民

3、經濟行業(yè)用電分類農林牧漁水利業(yè) 工業(yè)制造業(yè)、采掘業(yè)其他事業(yè) 房地產、公共事業(yè)、衛(wèi)生、體育、文化、教育、機關城鄉(xiāng)居民用電城鎮(zhèn)居民生活用電、鄉(xiāng)村居民生活用電地質普查和勘探業(yè)建筑業(yè)交通運輸郵電通信業(yè)商業(yè) 61.2電力負荷預測的分類二、負荷預測分類1、負荷預測按時間分類 長期：10年以上并以年為單位。 中期： 5年左右并以年為單位。 短期： 1年以內并以日、月、 周、季為單位。2、負荷預測按行業(yè)分類 八大行業(yè)負荷預測。 專項負荷預測：第一、二、三產業(yè)。3、負荷預測按特性分類 最高負荷、最低負荷、平均負荷、負荷峰谷差、高峰負荷平均、低谷負荷平均、全網負荷、母線負荷等。71.3電力負荷預測的基本程序負荷預

4、測基本程序 1、確定負荷預測目的，制定預測計劃 2、調查資料和選擇資料 3、資料整理 4、對資料的初步分析（預處理） 5、建立預測模型 6、綜合分析，確定預測結果 7、編寫預測報告，交付使用 8、負荷預測管理81.4電力負荷預測的預處理技術 1、異常值處理技術 （1）設負荷歷史數(shù)據(jù)為 x1, x2, , xn, 取平均值 p=1/n (x1+ x2+ + xn) 若xi p (1+20%), 取xi p (1+20%)； 若xi 0b0b0 xy23第四章 電力負荷回歸預測技術雙曲線 作變量代換u=1/x，v=1/y，這樣雙曲線方程就變?yōu)橹本€方程 v=a+bu利用觀測值（xi，yi），按ui=

5、1/xi，vi=1/yi可以計算出（ui，vi）。因此對于u和v可利用線性公式計算出參數(shù)估計值 ，因此可得出24第四章 電力負荷回歸預測技術4.5冪函數(shù)曲線0b1xy0 xyb=10b1b-1b=-1-1b0 xy0 xyb0 xy0 xyb0 xy0 xyb3.1是否GMAP500GMAP570是否是否可能 不可能 可能 不可能從圖中可見，以前可能畢業(yè)的是GAP3.1和GMAT500或GAP570的學生。可由此對學生是否可畢業(yè)作出初步的預測。并根據(jù)存在的問題采取相應的措施。56第六章電力負荷預測技術的新發(fā)展 4、人工神經網絡（ANN）預測技術 人工神經網絡通過模擬人的神經元功能，從輸入層獲得

6、影響預測量的變量值，通過隱含層，用權數(shù)對數(shù)據(jù)進行調整、計算，最后在輸出層進行處理而得到預測結果。人工神經網絡可以用于分類和預測，具有強大的非線性處理能力和并行處理能力。57第六章電力負荷預測技術的新發(fā)展 5、關聯(lián)規(guī)則挖掘算法 關聯(lián)分析是指在數(shù)據(jù)中找出不同事物的相關性。關聯(lián)規(guī)則可以記為AB，A稱為左部（LHS），B稱為右部（RHS），在電力市場調查分析中，如某一關聯(lián)規(guī)則為“買空調的人也會買電冰箱”，左部是空調，右部是電冰箱。A和B同時出現(xiàn)的概率稱為支持度，如在本例中，同時購買電冰箱和空調的客戶占所有客戶數(shù)的比率就是支持度。 當A發(fā)生時B也發(fā)生的概率就稱為可信度，如在購買了空調的客戶中又購買了電冰

7、箱的客戶的比率就是可信度。58第六章電力負荷預測技術的新發(fā)展 我們可以根據(jù)支持度和可信度等發(fā)現(xiàn)客戶的購買模式，采取不同的營銷策略，對客戶的未來用電傾向做出預測。 除上述方法外，還有貝葉斯信任網絡、最鄰近算法和序列模式發(fā)現(xiàn)等。 現(xiàn)有軟件有：SASEM，SPSS/Clementine，Oracle/Darwin 等。59第七章電力市場環(huán)境中的預測問題607.1 研究內容傳統(tǒng)負荷預測的定位從發(fā)電市場角度對預測問題提出的新要求邊際電價預測連續(xù)多日負荷曲線預測擴展短期預測發(fā)電市場下的預測問題總結從銷售（用電）市場角度對預測問題提出的新要求概述用戶調查、用電意愿曲線預測與電價策略分類預測與余量預測問題電力

8、市場的監(jiān)測與預警617.2傳統(tǒng)負荷預測的定位總量預測-不區(qū)分用戶、不進行市場細分計劃性預測-不考慮市場作用剛性預測-不考慮彈性，特別是價格彈性外推預測-不進行市場調查主觀預測-較少考慮其他領域因素的影響627.3市場環(huán)境下多日負荷曲線預測理由：負荷曲線預測是市場分析與評估系統(tǒng)的基礎。 在未來多日負荷曲線下進行電力市場的模擬交易，可 以發(fā)現(xiàn)市場中可能出現(xiàn)的電力供應緊張和富裕時段， 為電廠的報價、機組檢修安排等提供參考依據(jù)。在進 行電力市場合同分解、合同評估時，連續(xù)多日負荷曲 線的預測結果也是重要決策依據(jù)。現(xiàn)狀：短期負荷預測:實現(xiàn)一天至幾天的曲線預測中長期負荷預測:日典型負荷曲線的預測637.3市

9、場環(huán)境下多日負荷曲線預測預測模型方法 （1）統(tǒng)計預測法（2）等比預測法（3）組合預測法（4）計量經濟預測法647.3市場環(huán)境下多日負荷曲線預測等比預測法預測結果： 657.3市場環(huán)境下多日負荷曲線預測分段函數(shù)預測結果： 667.3市場環(huán)境下多日負荷曲線預測二次規(guī)劃預測結果677.3市場環(huán)境下多日負荷曲線預測687.4 SMP曲線時段日期電價69系統(tǒng)邊際價格預測直接借鑒現(xiàn)有的短期負荷預測模型的效果不好SMP（系統(tǒng)邊際價格）的影響因素（1） 系統(tǒng)需求情況，即負荷曲線 （2） 系統(tǒng)供給情況，即可用的發(fā)電容量 （3） 發(fā)電商的報價模式（4） 其它市場因素，例如系統(tǒng)備用需求等。70市場供求指數(shù)i :計劃

10、日的標號t :時段標號LOAD(i,t) :計劃日i,時段t的負荷CAP(i,t) :計劃日i,時段t的最大可用容量71系統(tǒng)需求-供給與SMP的走勢對比72預測模型基于時間序列理論的ARIMA模型73預測模型基于SMP形成機制的ANN模型兩個模型的輸入變量的選擇74預測效果兩個ARIMA模型預測結果75預測效果兩個ANN模型預測結果76預測效果對比777.5 擴展短期預測787.5 擴展短期預測現(xiàn)狀：短期負荷預測:實現(xiàn)一天至幾天的曲線預測超短期負荷預測:幾個小時內的負荷預測理由：電力市場運營模式下，電力部門提前一天完成日短期負荷預測，確立次日發(fā)電計劃，其后監(jiān)視當日計劃的執(zhí)行情況，在原計劃與實際

11、負荷發(fā)生嚴重偏離（3%）的情況下，及時完成該日剩余時段負荷的重新預測和計劃調整，稱為滾動發(fā)電計劃。這個功能無法通過超短期負荷預測及短期負荷預測來完成 常規(guī)的短期負荷預測的做法是：每天某時刻（例如下午3點），預測第2日全天96點的負荷值，當天余下小時的負荷不做預測。實際上，當日某時刻（如上午10點），由于010點的負荷已經知道，如果利用這部分已知的信息做當天余下的點的負荷預測，其預測值肯定會比昨日所做的預測值更為準確。 概念：擴展短期負荷預測：利用當前可以獲得的最新信息（包括負荷信息、氣象信息等），預測當日當前時刻以后多個小時的負荷。797.5 擴展短期預測短期/擴展短期的比較 807.5 擴展

12、短期預測817.6發(fā)電市場下的預測問題總結 超短期預測 擴展短期 短期預測連續(xù)多日曲線預測 中期預測 長期預測01小時1天1周1月1年預測周期827.6.1概述電業(yè)局作為電力銷售市場的參與主體之一 ,必須力爭完成網供電量、低谷電量比等指標 負荷預測的考核將按照如下原則進行：在允許誤差范圍內以基本電價購電 ,超出時電價按 110%200%浮動。準確的負荷預測就使得電網公司可在電力市場中以較便宜的電價購電，因此 ,負荷預測將在電業(yè)局的經營管理活動中發(fā)揮著不可缺少和不可替代的重要作用。必須研究真正意義上的電力市場預測 ,即：運用科學方法 ,對影響市場供求變化的諸因素進行調查研究 ,分析和預見其發(fā)展趨

13、勢 ,掌握電力市場供求變化規(guī)律 ,判斷未來走勢，為電力市場計劃、調度、營銷等方面的決策提供可靠依據(jù)。837.6.1概述研究市場消費需求，掌握需求變化的規(guī)律，是制定和調整電力工業(yè)生產經營計劃的重要依據(jù)。根據(jù)對市場調查得到的需求信息進行深入研究和預測，就可以掌握電力市場供求情況發(fā)展變化的動態(tài)和規(guī)律，為制定和調整計劃提供重要依據(jù)。因此，做好用戶調查工作、研究市場需求是電力企業(yè)改善經營管理、提高經濟效益的關鍵。電力市場信息是電力市場預測的根本依據(jù),而獲得電力市場信息,必須開展系統(tǒng)的、完整的電力市場調查。只有根據(jù)電力市場信息才能準確地針對突變情況(如氣候突變、用戶生產變化、政策變化、設備檢修、突發(fā)的重大

14、政治、社會和文化活動等)調整預測負荷。市場調查是指搜集、記錄、整理、分析市場對電力商品需求的情況以及有關的資料。調查的對象除用戶本身外，還包括銷售環(huán)境、需要量、價格等內容，或者說，凡是直接和間接影響電力市場營銷的各種資料和信息都是調查的內容。市場調查是提高管理水平的基礎，也是電力企業(yè)生產經營活動的出發(fā)點。市場調查和市場預測是緊密聯(lián)系的。市場調查是市場預測的基礎，而市場預測又是根據(jù)市場調查的需要進行的。從宏觀方面看，搞好市場預測，可以提高決策的科學性；從微觀方面看，搞好市場預測，也是電力企業(yè)適應市場變化進行正確決策的前提。847.6.2用電意愿曲線 用電意愿曲線，即電量-電價曲線，表示在使用某數(shù)

15、量的電量時所愿意支付的價格，相當于對發(fā)電側市場的報價曲線。也稱為電力需求曲線，這是電力市場的一個基本觀點，即認為用戶的需求不總是恒定的，需求一般隨電價變化。 各類用戶的需求隨電價變化的趨勢與幅度不同，則支付意愿系數(shù)不同。特別地，對于某些“剛性”負荷，其用電意愿曲線可以非常陡峭，表示無論電價如何變化，所需要的用電電量基本維持在一個恒定數(shù)值，則此類用戶的支付意愿系數(shù) 為0，例如某些商業(yè)用電。 需求曲線用于表示需求與電價之間的函數(shù)關系，趨勢是：電價上升，用戶用電數(shù)量下降，它反映了用戶的支付意愿857.6.2用電意愿曲線建模與預測用電意愿曲線建模原理從用戶調查入手，分析用電情況；根據(jù)調查所得到用戶數(shù)據(jù)

16、擬合曲線的基本特征，選用多種數(shù)學模型進行建模；通過參數(shù)辨識的數(shù)學原理，得到每個模型的特征參數(shù)；通過比較不同模型計算結果的優(yōu)劣，確定每個用戶的用電意愿曲線的最佳數(shù)學模型，從而得到用電意愿曲線。867.6.2用電意愿曲線建模用戶用電需求調查表 877.6.2用電意愿曲線建模用戶用電需求粗略曲線887.6.2用電意愿曲線建模用電意愿曲線建模與參數(shù)辨識結合得到的各個用戶粗略用電需求曲線形狀的特點，分別選用數(shù)學模型對它們建模模型的求解采用最小二乘法。采用相對誤差為評價誤差的指標。897.6.3用電意愿曲線的彈性分析用電意愿曲線的價格彈性分析 需求價格彈性（以Edp表示）是指：一種產品市場價格的相對變動所

17、引起的需求量的相對變動，即其需求量的變化率與價格變化率之比 。需求價格彈性分為以下五種：907.6.3用電意愿曲線的彈性分析電價彈性分析比較算例 用戶在不同電價情況下需求價格彈性電價雞西鋼鐵公司雞西煤機廠自來水公司1#泵站0.30.620.350.090.3920.560.290.120.50.500.240.17917.6.3用電意愿曲線的彈性分析分析以上結果，得到以下結論： 這三個用戶需求價格都缺乏彈性。 從總體變化趨勢比較，三個用戶的需求價格彈性的波動情況不同，實際情況相符。在低電價點上，三個用戶的需求價格彈性不同，與它們的實際躲峰能力是相符的。在各種電價水平下，雞西自來水公司1#泵站屬

18、于剛性負荷，與實際相吻合。927.6.4用電意愿曲線的應用定價策略某個特定用戶，是否給予電價優(yōu)惠？高電價：電力消費量減小(變化幅度如何？)低電價：電力消費量增加(變化幅度如何？)電力消費量是否是追求的最終目標？某個階段可能追求電力消費量電力消費量不是最終目標，盲目降價行不通峰谷電價差別多大合適？有些用戶，峰谷電價差別導致其移峰填谷有些用戶，峰谷電價差別的影響不大過大的峰谷電價差，可能導致替代能源或者自發(fā)電定價策略應追求售電收入最大化、利潤最大化合適的價格93分類預測與余量預測問題通過對重點行業(yè)、重點用戶的調查和分析，可以取得其歷史的實際用電數(shù)據(jù)和未來根據(jù)市場計劃而估算的計劃用電數(shù)據(jù)。在預測工作

19、中，完全可以將這些用戶的行為從電力系統(tǒng)總量中分離出來，單獨進行分類預測，再進行余量預測（剩余類型的預測，這更能使用那些規(guī)律性強的預測方法），然后再疊加生成總量預測的結果。由此所得到的預測結果，可能比直接進行總量預測更為準確?？捎眯畔ⅲ贺摽匦畔?、用戶調查信息適用范圍：大用戶較多、比重較大的地區(qū)947.6.5電力市場的監(jiān)測與預警監(jiān)測預警分析是預測學和統(tǒng)計學應用的一個分支，包括監(jiān)測和預警兩個方面。監(jiān)測是指對系統(tǒng)目前的運行狀態(tài)進行適時性評價，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行的非正常之處及其成因，為及時進行調控決策、采取調控措施提供依據(jù)，主要側重于對系統(tǒng)目前狀態(tài)的分析。預警是指對系統(tǒng)未來的演化進行預期性評價，以提前發(fā)現(xiàn)

20、系統(tǒng)未來運行可能出現(xiàn)的問題及其成因，為提前進行決策、實施防范和化解措施提供依據(jù)，主要側重于對系統(tǒng)未來狀態(tài)的預測和警示。國民經濟指標對電力系統(tǒng)的發(fā)展有著非常大的預示性，因此，進行這方面的監(jiān)測與預警是做好電力市場分析工作的前提 監(jiān)測預警是宏觀調控和電力企業(yè)經營發(fā)展科學決策的重要基礎，決策風險越大，監(jiān)測預警的重要性越突出。我國的許多行業(yè)和企業(yè)都已經或正在建立監(jiān)測預警系統(tǒng)，用以防范和規(guī)避風險，如宏觀經濟、金融、保險、機械等行業(yè)，企業(yè)建立和運用預警監(jiān)測系統(tǒng)的更多。957.6.5電力市場的監(jiān)測與預警電力市場的監(jiān)測與預警電力供需形勢分析是有效防范電力行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展風險的一項基礎工作，歷來受到政府綜合部門、

21、電力企業(yè)和相關行業(yè)的普遍關注。但同時應看到，供需形勢分析的難度也較大，主要因為電力供應和需求分別涉及諸多影響因素，各有不同的特點和規(guī)律，供需綜合起來，情況更加復雜，變化的隨機性更大，規(guī)律性更難把握，客觀上也需要利用監(jiān)測預警系統(tǒng)來進行輔助分析。因此，可以研究建立一套有特色的電力供需監(jiān)測預警系統(tǒng)，根據(jù)客戶經濟所調查得到的數(shù)據(jù)信息，特別是及時采集重點地區(qū)、重點行業(yè)具有典型性和代表性的信息，采用系統(tǒng)、科學、定量化的方法進行分析，對各地區(qū)、各部門、各企業(yè)的電力供需形勢進行及時監(jiān)測和預警，為這些地區(qū)以及全省的電力發(fā)展規(guī)劃和電力營銷提供決策參考信息。對電力系統(tǒng)進行監(jiān)測預警，首先需要建立一套符合實情的指標體系

22、，通過應用這一指標體系的綜合分析，來正確評價、判斷該系統(tǒng)的狀態(tài)與趨勢。這將在以后的研究工作中逐步完成。96第八章 電力負荷特性一、概述二、電力市場調研理論三、負荷特性調研主要內容四、負荷特性指標存在的問題 五、我國負荷特性指標體系的建立六、日本采用的主要負荷特性指標七、對負荷特性分析工作的建議 978.1概述 1、目的 負荷特性分析是電力市場分析的一項基礎工作，有利于電力企業(yè)的經營、計劃、規(guī)劃和發(fā)展，有利于電網安全運行，有利于市場營銷和經營決策，有利于提高企業(yè)投資效益和經營效益。988.1概述 2、分析對象 (1) 負荷及負荷特性的歷史變化； (2) 負荷及負荷特性變化及其影響因素的調研和分析

23、； (3) 影響負荷及負荷特性的主要因素及影響程度，如：經濟發(fā)展水平、收入水平、消費觀念、電力消費結構、氣溫氣候、電價、需求側管理、電力供應測、政策因素； (4) 電力負荷特性變化對電力供需狀況的影響； (5) 負荷及負荷特性變化趨勢及影響。 998.2電力市場調研理論 1、電力市場調研的特點 (1) 調研范圍廣泛，調研對象眾多； (2) 調研內容復雜，專業(yè)性較強，應有一定專業(yè)知識； (3) 對產品的調研以質量、服務方面為主； (4) 調研必須充分考慮電力供需平衡的約束條件，準 確反映真實市場情況。1008.2電力市場調研理論 2、電力市場調研的體現(xiàn) (1) 要兼顧需求側和供應測； (2) 要

24、兼顧需電量和負荷特性； (3) 要兼顧統(tǒng)調部分和非統(tǒng)調部分； (4) 要注意區(qū)域間的差異； (5) 要關注宏觀管理部門。1018.2電力市場調研理論 3、調查方法 (1) 電力企業(yè)內部調查； (2) 較大范圍的抽樣調查； (3) 典型用戶和地區(qū)重點調查； (4) 政府及公共管理部門調查。1028.2電力市場調研理論 3、電力市場調研過程 (1) 預研階段； a、明確調研問題，確定調研目標； b、研究確定調研內容； c、確定所需的信息資料以及資料來源； d、確定調研對象； e、確定資料搜集方法； f、制定調查設計、資料處理計劃； g、調研人員安排，組織準備工作； h、時間計劃和費用預算。1038

25、.2電力市場調研理論 (2) 設計階段； (3) 資料收集階段； (4) 結果處理階段。 資料整理分析，編寫調研報告。1048.2電力市場調研理論 4、電力市場調研的實施 (1) 確定調研內容； (2) 落實信息資料來源； (3) 選擇抽樣方法； (4) 設計調查表； (5) 組織安排市場調研。1058.2電力市場調研理論 5、負荷特性分析常用方法 (1) 年最大負荷預測方法； a、時間序列模型預測，有：趨勢移動平均法、指數(shù)平滑法、趨勢模型外推法、灰色預測法、神經網絡法。 b、根據(jù)增長率的中位數(shù)預測。 c、根據(jù)最大負荷利用小時數(shù)預測。 d、同時率法。 e、負荷系數(shù)法。 f、考慮氣溫氣候對最大負荷的影響。 1068.2電力市場調研理論 (2) 負荷特性曲線預測方法； a、分行業(yè)典