智能配电网短期负荷预测问题研究
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【摘 要】智能配电网是以配电网高级自动化技术为基础，融合先进的测量与传感技术、信息与通信技术、计算机和网络技术、控制技术，利用智能化的配电终端和开关设备，在各种集成高级应用功能的可视化软件和双向通信网络及坚强电网的物理支持下，允许分布式电源和可再生能源的接入与运行，鼓励电力用户的高度参与，在配电网正常运行状态下实现理想的保护、检测、优化及控制，最终提供安全、可靠、环保、经济、优质的电力供应和服务。
【关键词】智能电网；负荷预测；电能质量；技术先进；经济可靠；优质服务；自动控制
0 引言
近年来，随着全球经济的发展与能源需求量的增长，为了减少对环境的影响、调整和优化能源结构，实现可持续发展成为世界各国共同关注的焦点，更成为实现电力工业转型发展的核心动力。在此背景下，智能电网成为全球电力工业应对以后挑战的共同选择。
1 负荷预测的特点及影响因素
1.1 负荷预测的特点
1）不准确性；
2）条件性；
3）时间性；
4）多方案性。
影响短期负荷预测的因素往往是复杂多样的，因为电力系统负荷在自然和社会条件下的综合产物，负荷的变化顺理成章地受到不同社会、自然条件的影响。其中，社会因素主要有：能源利用、农业结构、国家政策、经济发展速度、人口增长、社会状况、节假日制度、科学技术发展水平等；自然因素则包括天气变化、自然灾害、季节更替等复杂多样的气象因素。
然而，相对短期负荷预测而言，因为预测的时间间隔较短，主要影响到负荷的社会进步水平、国家政策及能源利用等社会因素与季节更替等自然因素对短期负荷的影响很小。通常影响短期负荷预测的因素主要有以下四个方面：
1）气象条件；
2）节假日；
3）突发事件；
4）随着电网企业不断走向电力市场，除上述传统的影响因素之外，电价水平也会对负荷水平产生影响。
2 短期负荷预测的要求及步骤
2.1 短期负荷预测的要求
2.1.1 所选用资料的合理性
短期负荷预测的目标是要取得准确、合理的预测结果，短期负荷预测的核心是以预测对象的历史数据为基础，建立相应的数学模型来表达短期负荷预测发展变化的规律。因此，要取得高精度的短期负荷预测结果，需要搜集和掌握大量全面的历史资料，并且还需对所收集的历史资料进行深入的分析和整理，这也是进行短期负荷预测的基础。
2.1.2 可用的历史数据
若通过不同渠道得到的数据互相冲突，这就需要对取得的历史数据进行有效的分析和取舍，舍去不合理的，保留可用的历史数据。不合理数据的存在原因主要有：人为因素产生的错误以及不同的统计口径产生的误差，这两种不合理数据较容易修正。然而由于过去的突发事件或者是因为某些特殊原因给统计数据带来严重的影响，其得到的统计数据通常称之为“异常数据”，它的存在会给正常历史负荷序列带来很大的随机干扰，从而影响到预测结果的准确性，如果这些“异常数据”太大，将会误导所用预测模型的预测结果，因而必须清除“异常数据”的存在给短期负荷预测带来的不良影响。
2.1.3 统计分析的全面性
面对大量所需的历史资料，我们要进行客观和全面的统计分析。预测人员应从客观情况出发，实事求是，深入研究和分析历史发展的内在规律性，为预测工作做好充分准备。
2.1.4 预测手段的先进性
其中有两层含义：一方面，是选用的预测工具的先进性，由于数据量较大，因而利用计算机进行统计分析和短期负荷预测工作，这就使得预测工作者可以摆脱繁杂的计算工作；另一方面，是短期负荷预测理论的先进性，可以不断发展和采用当今最新的预测方法，借鉴其它预测领域所取得的成功经验，使短期负荷预测精度达到理想水平。
2.1.5 预测方法的适应性
1）由于短期负荷预测是在一定假设性条件下开展的，这就使其含有诸多不确定因素，利用单一的短期负荷预测方法进行预测，很难得到较为理想的预测结果。所选用的预测方法需要与预测量发展变化规律多样性相适应，这对预测系统建立完备的预测模型库提出新的要求，这就称为建立短期负荷预测软件系统的基础。
2）不同的预测模型，要对参数进行合理的选择，并以预测效果为依据，不断进行自适应调整，最终达到理想的预测效果。
3）在不同短期负荷预测模型得到的相异规律的条件下，进行可靠的综合分析、优化组合，最终取得接近于该预测项的历史规律、可靠性好及预测准确率高的综合模型。
2.2 短期负荷预测的步骤
1）确定预测目标及内容。不同等级的电网对短期负荷预测所要求内容的详尽程度各不相同，相同地方而不同时间段对短期负荷预测的内容要求也是各不相同的，所以应该确定有效及可行的短期负荷预测内容。
2）与短期负荷预测有关的历史资料收集。以短期负荷预测内容的具体要求为基础，广泛搜集短期负荷预测需要的相关材料。收集到的材料应满足全面、连贯、系统、准确的要求。除所需的历史负荷数据之外，还应具有经济及天气等影响负荷序列变化的相关因素的历史数据。
3）基础资料的分析。对搜集到的诸多资料要进行全面分析，选取里面典型的，可靠性高和可用性高的相关资料作为短期负荷预测的基础材料。对其进行有效的分析、整理，选取出其中的不合理数据并做出适当取舍与修正。
4）影响短期负荷预测相关因素数据的预测及获取。电力系统并不是独立的系统，它会受到经济、社会的发展因素，季节的变化因素的影响。我们可从有关单位取得这些影响因素的未来数据变化规律，将其作为短期负荷预测的可利用度，采用恰当的预测模型。若拥有较大的预测方法库，要进行正确的判断和预测模型的取舍。
5）短期负荷预测方法的选择。以短期负荷预测所确定的预测内容为依据，将本地方实际基本情况和相关资料的可用度加入，采用恰当的短期负荷预测方法。
6）短期负荷预测的建模。对我们所要预测的对象进行有效的分析，以历史数据的变化情况为基础，并考虑所要预测地（下转第30页）（上接第59页）方的基本实情及取得的相关资料的可用度，根据所采用的模型集，建立可靠、合理的数学模型。通常情况下，该步骤选用的是些成熟的预测模型。
7）历史数据的预处理。若在必要的情况下，按所采用的短期负荷预测模型，用适当的方法对选用的历史数据进行预处理。该步骤在某些短期负荷预测模型中是必须的，如基于支持向量机的短期负荷预测中需将数据进行归一化等。
8）短期负荷预测模型参数选择。当短期负荷预测模型建立好以后，就可根据选用的历史数据求取短期负荷预测模型参数。
9）短期负荷预测的评价模型，验证该模型的显著性。以假设检验原理为依据，判断短期负荷预测模型是否合适。若该模型不够合适，则应舍弃，采用其它的预测模型，重复步骤（6）-（8）。
10）应用模型进行相应预测。根据前面所选用的预测模型、所得到的预测模型的参数，对所要预测的时间段做出相应的预测。
11）对短期负荷预测结果进行分析与评价。选取不同短期负荷预测模型及求得的预测模型参数，对不种方法所得到的结果进行分析比较，判定这些预测方法所取得的结果的精确度，实现组合预测模型；也可根据预测工作者的经验、常识判断，对预测结果进行适当修正，最终取得理想的预测结果。
3 结束语
总之，随着电网企业不断走向电力市场，市场经济对短期负荷预测精度提出了新的要求，因此，对配电网规划所依赖的短期负荷预测及其分析技术均提出了新的要求，即对配电网短期负荷预测的精度提出了更高的要求。
【参考文献】
[1]牛东晓，曹树华，赵磊，等.电力负荷预测技术及其应用[M].北京：中国电力出版社，1998.
[2]康重庆，夏清，刘梅.电力系统负荷预测[M].北京：中国电力出版社，2007.