本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度分析與評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)是世界上規(guī)模最大的復(fù)雜系統(tǒng)之一。從我國的實(shí)際情況看，我國電力工業(yè)發(fā)展到今天自然形成了國家、區(qū)域和省三級(jí)電網(wǎng)。各級(jí)電網(wǎng)負(fù)荷之間存在著明顯的等級(jí)層次關(guān)系，而同一級(jí)別電網(wǎng)的不同區(qū)域其負(fù)荷特性亦各不相同。從縱向上看，不同級(jí)別電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)目前存在“精度測(cè)算方法不一”的問題。在系統(tǒng)負(fù)荷這一層級(jí)，通常以具有相對(duì)誤差性質(zhì)的平均絕對(duì)相對(duì)誤差指標(biāo)——MAPE(MeanAbsolutePercentError)——作為預(yù)測(cè)精度的測(cè)算方法。以負(fù)荷曲線yt(t＝1～T)為例，T為每日負(fù)荷時(shí)段數(shù)目，為其預(yù)測(cè)值，則其MAPE指標(biāo)如下式所示：在母線負(fù)荷這一層級(jí)，由于母線負(fù)荷水平較低，yt較小，采用MAPE作為精度的測(cè)算方法，將導(dǎo)致預(yù)測(cè)精度指標(biāo)發(fā)散，難以據(jù)其判斷預(yù)測(cè)精度的好壞。為此，現(xiàn)今電網(wǎng)中母線負(fù)荷預(yù)測(cè)精度測(cè)算方法通常采用“305標(biāo)準(zhǔn)”?！?05標(biāo)準(zhǔn)”，其與MAPE標(biāo)準(zhǔn)的不同在于，其分母不采用負(fù)荷的真實(shí)值，而是采用305MW這一常數(shù)，因?yàn)榻^大多數(shù)母線負(fù)荷均不會(huì)超過305MW，將305MW作為分母可以避免分母過小甚至為0。下式為305指標(biāo)的測(cè)算方法：305指標(biāo)可以有效避免預(yù)測(cè)精度指標(biāo)發(fā)散的情況發(fā)生。但是負(fù)荷水平卻對(duì)該指標(biāo)具有主導(dǎo)影響。按照“305標(biāo)準(zhǔn)”，負(fù)荷水平的高低會(huì)影響精度指標(biāo)的大小。在相同的預(yù)測(cè)難度下，負(fù)荷水平較低的負(fù)荷精度將會(huì)較高。例如負(fù)荷A、B的預(yù)測(cè)誤差均為5％，如果A負(fù)荷水平較B高，那么A的305指標(biāo)將低于B。采用這一精度測(cè)算方法不利于電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)精度的提高，增加了電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，降低了電網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性。從橫向上看，在同一級(jí)別電網(wǎng)，目前對(duì)不同區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)精度優(yōu)劣的判定標(biāo)準(zhǔn)亦有所偏頗。不同區(qū)域的負(fù)荷規(guī)律性存在客觀的短時(shí)間內(nèi)無法改變的差異，例如，含有煉鋼廠等沖擊性負(fù)荷的區(qū)域相比一般區(qū)域其負(fù)荷規(guī)律性通常較差，難以獲得較好的預(yù)測(cè)精度。目前電網(wǎng)采用統(tǒng)一的精度判定標(biāo)準(zhǔn)要求不同區(qū)域，忽略不同區(qū)域負(fù)荷可預(yù)測(cè)性的差異，不利于電網(wǎng)整體負(fù)荷預(yù)測(cè)精度的提高，增加了電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，降低了電網(wǎng)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性。綜上所述，多級(jí)負(fù)荷的縱向“精度測(cè)算方法不一”和橫向“精度判定標(biāo)準(zhǔn)偏頗”是目前多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)面臨的兩大難題，亟需提出有效的多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)精度測(cè)定方法，促進(jìn)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)精度多方位全層次地提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出了一種多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度測(cè)定方法，采用幾何平均指數(shù)相對(duì)精度GMEPE(GeometricMeanExponentofPercentageError)，并基于參照精度對(duì)預(yù)測(cè)精度進(jìn)行測(cè)定，提高了電網(wǎng)整體負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度，降低了電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明提出的一種多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度測(cè)定方法，其特征在于，包括以下步驟：1)對(duì)各級(jí)別各區(qū)域負(fù)荷，計(jì)算其負(fù)荷曲線各時(shí)段的相對(duì)誤差PE(PercentageError)指標(biāo)，將該各時(shí)段的PE指標(biāo)作指數(shù)變換得到各時(shí)段的指數(shù)相對(duì)精度EPE(ExponentofPercentageError)指標(biāo)；2)對(duì)各時(shí)段的EPE指標(biāo)取幾何平均數(shù)，得到幾何平均指數(shù)相對(duì)精度GMEPE；3)采用穩(wěn)定度預(yù)估法計(jì)算各級(jí)別各區(qū)域負(fù)荷各自的精度基準(zhǔn)線；4)將GMEPE精度與該精度基準(zhǔn)線作除，得到參照精度；5)基于參照精度對(duì)各級(jí)別各區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣進(jìn)行判定。本發(fā)明所提出的多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度測(cè)定方法，采用相對(duì)誤差指數(shù)化的方法，提出的GMEPE指標(biāo)有效地解決了縱向“精度測(cè)算方法不一”的問題，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：1)精度范圍在0到1之間；2)精度指標(biāo)建立在“相對(duì)誤差”的基礎(chǔ)上；3)精度指標(biāo)在多級(jí)負(fù)荷之間可以實(shí)現(xiàn)相互比較。另一方面，本發(fā)明通過穩(wěn)定度預(yù)估法實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)精度基準(zhǔn)線的計(jì)算，通過該基準(zhǔn)線得到參照精度。參照精度是不基于負(fù)荷特性的。采用參照精度判定不同區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)劣，顯著降低了負(fù)荷特性對(duì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的影響。該方法成功解決了多級(jí)負(fù)荷的縱向“精度測(cè)算方法不一”和橫向“精度判定標(biāo)準(zhǔn)偏頗”這兩大難題，且計(jì)算流程簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，開發(fā)難度低，物理含義明晰，實(shí)用性強(qiáng)。采用該方法可提高電網(wǎng)整體負(fù)荷的預(yù)測(cè)精度，降低電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明方法的總體實(shí)施流程框圖；圖2是采用本發(fā)明方法對(duì)某地區(qū)3月14日到3月27日負(fù)荷進(jìn)行頻域分解的結(jié)果；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式可用以解釋本發(fā)明，但并不限定本發(fā)明。本發(fā)明所提出的多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度測(cè)定方法，其總體實(shí)施流程如圖1所示，包括以下步驟：1)對(duì)各級(jí)別各區(qū)域負(fù)荷，計(jì)算其負(fù)荷曲線各時(shí)段的相對(duì)誤差PE指標(biāo)，將該P(yáng)E指標(biāo)作指數(shù)變換得到EPE指標(biāo)；各時(shí)段的相對(duì)誤差PE(PercentageError)計(jì)算方法如式(1)：將該各時(shí)段的PE指標(biāo)作指數(shù)變換得到各時(shí)段的指數(shù)相對(duì)精度EPE(ExponentofPercentageError)指標(biāo)，如式(2)所示：其中，t表示時(shí)段數(shù)，yt表示第t時(shí)刻負(fù)荷真實(shí)值，表示t時(shí)刻子負(fù)荷的預(yù)測(cè)值，ε＝0.01是為了防止分母為零而設(shè)計(jì)的常數(shù)。(EPE反映了負(fù)荷第t時(shí)段的相對(duì)精度值，且該相對(duì)精度經(jīng)過了指數(shù)變換，值域?yàn)?0,1]，不存在發(fā)散的現(xiàn)象)2)對(duì)各時(shí)段的EPE指標(biāo)取幾何平均數(shù)，得到幾何平均指數(shù)相對(duì)精度GMEPE；GMEPE是各時(shí)段EPE的幾何平均值，計(jì)算公式如式(3)所示：3)采用穩(wěn)定度預(yù)估法計(jì)算各級(jí)別各區(qū)域負(fù)荷各自的精度基準(zhǔn)線，具體包括：31)對(duì)負(fù)荷曲線yt做如下有限傅立葉分解，如式(4)所示：其中，t為負(fù)荷序列的時(shí)段編號(hào)，N為負(fù)荷序列的長度，是采樣天數(shù)n和每日負(fù)荷時(shí)段數(shù)目T的乘積，例如連續(xù)采樣n＝14日負(fù)荷，每日負(fù)荷時(shí)段數(shù)目T＝96，則N＝14×96＝1344；ωi是角頻率，其取值為ai是角頻率為ωi的余弦分量系數(shù)；bi是角頻率為ωi的正弦分量系數(shù)。32)將yt重構(gòu)成由四個(gè)分量組成的表達(dá)式，如式(5)所示：yt＝a0+D(t)+W(t)+L(t)+H(t)(5)式(5)中：a0+D(t)：日分量，日分量是負(fù)荷曲線中以日為周期重復(fù)變化的部分；W(t)：周分量，周分量是負(fù)荷曲線中以星期為周期重復(fù)變化的部分；L(t)：低頻分量，低頻分量是負(fù)荷曲線中體現(xiàn)負(fù)荷緩慢變化趨勢(shì)的部分；H(t)：高頻分量，高頻分量是負(fù)荷曲線中的高頻隨機(jī)分量，它體現(xiàn)了負(fù)荷波動(dòng)性。各分量計(jì)算公式如下：日分量：日分量角頻率：周分量：周分量角頻率：低頻分量：低頻分量角頻率：高頻分量：高頻分量角頻率：例如圖2所示為某地區(qū)3月份負(fù)荷頻域分解的結(jié)果，圖中a0+D(t)為日分量，W(t)為周分量，L(t)為低頻分量，H(t)為高頻分量。日分量和周分量是負(fù)荷中可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的成分，而低頻分量和高頻分量是負(fù)荷中不可完全準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的成分。當(dāng)預(yù)測(cè)負(fù)荷為日分量和周分量之和時(shí)，即時(shí)，預(yù)測(cè)絕對(duì)誤差因此，本發(fā)明的GMEPE精度的下限采用負(fù)荷中低頻分量和高頻分量之和的GMEPE指標(biāo)，如式(6)所示：該精度下限即是該地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)劣判定的精度基準(zhǔn)線R。精度基準(zhǔn)線反映了不同地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)至少應(yīng)達(dá)到的精度，是精度判定的重要指標(biāo)。4)對(duì)各級(jí)別各地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)精度GMEPE和精度基準(zhǔn)線R作除，得到參照精度C，如式(7)所示：5)基于參照精度對(duì)各級(jí)別各區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的優(yōu)劣進(jìn)行判定：C是負(fù)荷預(yù)測(cè)的參照精度，代表著該地負(fù)荷預(yù)測(cè)精度在基準(zhǔn)線上判定的結(jié)果。C>1，代表負(fù)荷預(yù)測(cè)精度比基準(zhǔn)精度要高，預(yù)測(cè)精度理想；C≈1，表明負(fù)荷預(yù)測(cè)精度與基準(zhǔn)精度相當(dāng)，預(yù)測(cè)精度基本達(dá)標(biāo)；0<C<1，表明負(fù)荷預(yù)測(cè)精度不及基準(zhǔn)精度，預(yù)測(cè)精度不理想。由以上具體實(shí)施步驟和可見，本發(fā)明所提出的多級(jí)負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度測(cè)定方法，采用相對(duì)誤差指數(shù)化的方法，提出的GMEPE指標(biāo)有效地解決了縱向“精度測(cè)算方法不一”的問題，具有諸多優(yōu)點(diǎn)：1)精度范圍在0到1之間；2)精度指標(biāo)建立在“相對(duì)誤差”的基礎(chǔ)上；3)精度指標(biāo)在多級(jí)負(fù)荷之間可以實(shí)現(xiàn)相互比較。另一方面，本發(fā)明通過穩(wěn)定度預(yù)估法實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)精度基準(zhǔn)線的計(jì)算，通過該基準(zhǔn)線得到參照精度。參照精度是不基于負(fù)荷特性的。采用參照精度不一”和橫向“精度判定標(biāo)準(zhǔn)偏頗”這兩大難題，且計(jì)算流程簡(jiǎn)單，計(jì)算量小，開發(fā)難度低，物理含義明晰，實(shí)用性強(qiáng)。