專利名稱：一種短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，尤其涉及一種短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)是指對(duì)未來幾小時(shí)至幾年的電力負(fù)荷和電量做出估計(jì)，它是電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)營(yíng)部門、用電服務(wù)部門和電網(wǎng)規(guī)劃部門的一項(xiàng)重要日常工作，是制訂發(fā)電計(jì)劃、輸電方案和電網(wǎng)建設(shè)的主要依據(jù)。對(duì)地區(qū)電網(wǎng)而言，為上級(jí)調(diào)度提供精度較高的日負(fù)荷預(yù)測(cè)，使上級(jí)調(diào)度在制訂發(fā)電計(jì)劃時(shí)可以合理安排旋轉(zhuǎn)備用和冷備用容量，減少機(jī)組啟停次數(shù)，降低即日交易電量，在滿足用戶用電需要的同時(shí)減少電能成本和電價(jià)，對(duì)自身電網(wǎng)而言，日負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)是校核電網(wǎng)安全的重要依據(jù)，而月度負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以用于電網(wǎng)檢修計(jì)劃。不論從經(jīng)濟(jì)角度還是從安全角度講，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作都是十分重要的。
目前的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)功能單一，無數(shù)據(jù)分解、多方位預(yù)測(cè)功能，無按照地理位置信息及用電數(shù)據(jù)對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行合理劃分分別預(yù)測(cè)功能，受實(shí)時(shí)電網(wǎng)安全要求限制，只能在地調(diào)負(fù)荷管理人員中使用，其他部門不能使用；人機(jī)界面不理想等。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，所要解決的技術(shù)問題是使其可以對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行劃分并分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)使得用電管理者可以方便直觀的觀測(cè)用電數(shù)據(jù)以及預(yù)測(cè)分析結(jié)果，及時(shí)的了解用電情況，合理的安排發(fā)電計(jì)劃、輸電方案和電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其包括數(shù)據(jù)采集和處理模塊、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫模塊、預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊、軟件系統(tǒng)模塊。數(shù)據(jù)采集和處理模塊，根據(jù)地理位置以及電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的用電數(shù)據(jù)對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行劃分，并對(duì)劃分后的每一塊區(qū)域的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理，把處理后的負(fù)荷數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫，將氣象數(shù)據(jù)處理后也傳入數(shù)據(jù)庫。預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊，采用智能算法進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)。管理系統(tǒng)模塊，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、預(yù)測(cè)結(jié)果分析、系統(tǒng)設(shè)置等功能。
數(shù)據(jù)采集和處理模塊，根據(jù)地理位置信息以及電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的用電數(shù)據(jù)，對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行劃分，主要?jiǎng)澐譃檗r(nóng)林牧漁區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、公共事業(yè)區(qū)、居民生活區(qū)五個(gè)主要用電區(qū)域，依據(jù)電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)到的用電數(shù)據(jù)，對(duì)上述五個(gè)區(qū)域的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫；將氣象服務(wù)器中的天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫。
預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊，從預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫中提取負(fù)荷數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)，采用智能算法分別對(duì)所劃分的用電區(qū)域進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果并傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫；預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊所采用的智能算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、時(shí)間序列、支持向量機(jī)以及組合預(yù)測(cè)算法。
預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫模塊，主要用于存儲(chǔ)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)以及負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)， 供預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊和管理系統(tǒng)模塊調(diào)用數(shù)據(jù)。
管理系統(tǒng)模塊，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法選擇；數(shù)據(jù)查詢和顯示，包括歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)以及負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢和顯示；考核模塊包括預(yù)測(cè)誤差分析以及實(shí)際負(fù)荷數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線比較圖；系統(tǒng)設(shè)置包括對(duì)用電區(qū)域的選取、更改，用戶管理和權(quán)限設(shè)置等。
本發(fā)明的有益效果是，可實(shí)現(xiàn)對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行合理劃分并分別進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的功能，采用的智能算法可以提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度，管理系統(tǒng)模塊更人性化的設(shè)計(jì)使得用電管理者可以更直觀的監(jiān)測(cè)負(fù)荷數(shù)據(jù)以及更全面的了解用電情況。


圖I為本發(fā)明的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的結(jié)構(gòu)2為預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊的流程3為管理系統(tǒng)模塊的結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
如圖I所示，本發(fā)明的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法包括數(shù)據(jù)采集和處理模塊11、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫模塊12、預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊13、管理系統(tǒng)模塊14。其中，數(shù)據(jù)采集和處理模塊11，用于采集歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫，首先，對(duì)地區(qū)用地情況進(jìn)行分析，根據(jù)地理位置信息以及電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的負(fù)荷數(shù)據(jù)，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，把整個(gè)用電地區(qū)分為農(nóng)林牧漁區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、公共事業(yè)區(qū)、居民生活區(qū)五個(gè)主要用電區(qū)域，并分別采集各個(gè)區(qū)域的負(fù)荷數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫。
預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊13，從預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫中提取負(fù)荷數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)，采用智能算法分別對(duì)所劃分的用電區(qū)域進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果并傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫；預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊所采用的智能算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、時(shí)間序列、支持向量機(jī)以及組合預(yù)測(cè)算法。
預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫模塊12，主要用于存儲(chǔ)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)以及負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，供預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊和軟件系統(tǒng)模塊調(diào)用數(shù)據(jù)。
管理系統(tǒng)模塊14，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法選擇；數(shù)據(jù)查詢和顯示，包括歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)以及負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢和顯示；考核模塊包括預(yù)測(cè)誤差分析以及實(shí)際負(fù)荷數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線比較圖；系統(tǒng)設(shè)置包括對(duì)用電區(qū)域的選取、更改，用戶管理和權(quán)限設(shè)置等。
如圖2所示，預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊的流程如下，首先得到歷史數(shù)據(jù)樣本集21，然后分別采用灰色22、時(shí)間序列23、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)24、支持向量機(jī)25四種方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，根據(jù)四種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)優(yōu)選建立組合預(yù)測(cè)模型26，得到最終的預(yù)測(cè)結(jié)果27。
灰色系統(tǒng)理論22是對(duì)既含有已知信息又含有未知或非確定信息的系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，是對(duì)在一定范圍內(nèi)變化的、與時(shí)間有關(guān)的灰色過程的預(yù)測(cè)?；疑到y(tǒng)理論的建模過程是對(duì)原始數(shù)據(jù)序列作一次累加生成，使生成序列呈一定規(guī)律，并用典型曲線擬合，建立數(shù)學(xué)模型。
時(shí)間序列模型23，是將預(yù)測(cè)對(duì)象隨時(shí)間推移而形成的數(shù)據(jù)序列視為一個(gè)隨機(jī)序列，用一定的數(shù)學(xué)模型來近似描述這個(gè)序列。這個(gè)模型一旦被識(shí)別后就可以從時(shí)間序列的過去值及現(xiàn)在值來預(yù)測(cè)未來值。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)24進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的基本思想是根據(jù)訓(xùn)練樣本集來擬合輸入輸出數(shù)據(jù)之間隱含的非線性函數(shù)關(guān)系。其優(yōu)點(diǎn)是可以模仿人腦的智能化處理，對(duì)大量非線性、非精確性規(guī)律具有自適應(yīng)功能，具有信息記憶、自主學(xué)習(xí)、知識(shí)推理和優(yōu)化計(jì)算的特點(diǎn)。
支持向量機(jī)方法25是建立在統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的VC維理論和結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化原理基礎(chǔ)上的，根據(jù)有限的樣本信息在模型的復(fù)雜性和學(xué)習(xí)能力之間尋求最佳折衷，以期獲得最好的推廣能力。
組合預(yù)測(cè)法是在多個(gè)模型對(duì)同一問題進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，按一定的優(yōu)化準(zhǔn)則將各模型有機(jī)結(jié)合，以提高模型的擬合能力和預(yù)測(cè)精度。
如圖3所示，管理系統(tǒng)主要有一下幾個(gè)模塊，負(fù)荷預(yù)測(cè)模塊31，用戶可根據(jù)需要手動(dòng)選擇預(yù)測(cè)模型方法，也可以由系統(tǒng)按照優(yōu)化原則自動(dòng)選擇預(yù)測(cè)方法。當(dāng)手動(dòng)選擇一種模型預(yù)測(cè)后，則給出該模型的結(jié)果并顯示，模型預(yù)測(cè)后，其結(jié)果可以選擇存放到數(shù)據(jù)庫中。用戶也可采用查詢模式，查看各種預(yù)測(cè)模型的結(jié)果，選擇結(jié)果滿意的那些模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，作為組合模型預(yù)測(cè)的輸入，進(jìn)行組合模型預(yù)測(cè)，給出該組合模型的結(jié)果并顯示，模型預(yù)測(cè)后， 其結(jié)果可以選擇存放到數(shù)據(jù)庫中。此外，用電管理者可以選擇自動(dòng)預(yù)測(cè)功能，由系統(tǒng)按照優(yōu)化原則自動(dòng)選擇預(yù)測(cè)方法，給出該模型的結(jié)果并顯示，同樣模型預(yù)測(cè)后，其結(jié)果可以選擇存放到數(shù)據(jù)庫中，如果用戶不滿意，可以放棄保存，重新預(yù)測(cè)。
數(shù)據(jù)管理32，包括負(fù)荷數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、數(shù)據(jù)的新增和刪除，歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)查詢和顯示、預(yù)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)查詢和顯示，數(shù)據(jù)比較，對(duì)兩個(gè)日期段日/月數(shù)據(jù)的最大值、最小值和平均值進(jìn)行比較；考核模塊33 ;計(jì)算預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)的誤差和百分比，并顯示預(yù)測(cè)曲線和實(shí)際曲線圖；負(fù)荷預(yù)測(cè)顯示，可以選擇查詢農(nóng)林牧漁區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、公共事業(yè)區(qū)、居民生活區(qū)五個(gè)主要區(qū)域其中任何一個(gè)區(qū)域的負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)以及整個(gè)地區(qū)的負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)設(shè)置模塊34包括區(qū)域信息設(shè)置，完成區(qū)域的新增、更改功能，用戶管理，完成用戶管理和權(quán)限限制以及密碼修改等功能；系統(tǒng)環(huán)境設(shè)置，包括IP地址管理，完成數(shù)據(jù)庫服務(wù)器IP地址等的設(shè)置，系統(tǒng)曲線顏色的設(shè)置等功能。
權(quán)利要求
1.ー種短期電カ負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集和處理模塊，根據(jù)地理位置信息以及電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的用電數(shù)據(jù)，對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行劃分，主要?jiǎng)澐譃檗r(nóng)林牧漁區(qū)、エ業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、公共事業(yè)區(qū)、居民生活區(qū)五個(gè)主要用電區(qū)域，依據(jù)電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)到的用電數(shù)據(jù)，對(duì)上述五個(gè)區(qū)域的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫；將氣象服務(wù)器中的天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫；預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊，從預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫中提取負(fù)荷數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)，采用智能算法分別對(duì)所劃分的用電區(qū)域進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)結(jié)果并傳入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫；管理系統(tǒng)模塊，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法選擇、數(shù)據(jù)管理、預(yù)測(cè)結(jié)果分析、系統(tǒng)設(shè)置等功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短期電カ負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于還包括預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫模塊，主要用于存儲(chǔ)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)以及負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)，供預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊和管理系統(tǒng)模塊調(diào)用數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的短期電カ負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于所述的預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊所采用的智能算法包括人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、時(shí)間序列、支持向量機(jī)以及組合預(yù)測(cè)算法。
全文摘要
一種短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，包括數(shù)據(jù)采集和處理模塊、預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫模塊、預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊、管理系統(tǒng)模塊。數(shù)據(jù)采集和處理模塊，根據(jù)地理位置以及電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中的用電數(shù)據(jù)對(duì)用電區(qū)域進(jìn)行劃分，并對(duì)劃分后的每一塊區(qū)域的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和處理，把處理后的負(fù)荷數(shù)據(jù)傳入數(shù)據(jù)庫，將氣象數(shù)據(jù)處理后也傳入數(shù)據(jù)庫。預(yù)測(cè)執(zhí)行模塊，采用智能算法進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)。管理系統(tǒng)模塊，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法選擇、數(shù)據(jù)管理、預(yù)測(cè)結(jié)果分析、系統(tǒng)設(shè)置等功能。本發(fā)明的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，可準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)短期的電力負(fù)荷數(shù)據(jù)，更加人性化的管理系統(tǒng)為用電管理人員制訂發(fā)電計(jì)劃、輸電方案和電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK102982387SQ20121039717
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者田麗, 王蒙, 黃 俊 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)