本發(fā)明涉及用電量預(yù)測方法，特別涉及基于業(yè)擴報裝大數(shù)據(jù)和計量經(jīng)濟學模型支持的區(qū)域用電量預(yù)測。
背景技術(shù)：
：用電量預(yù)測對經(jīng)濟社會發(fā)展和電力系統(tǒng)供需平衡至關(guān)重要。近年來，受經(jīng)濟形勢的影響，區(qū)域業(yè)擴報裝容量增長率呈現(xiàn)出波動性趨勢，不僅對區(qū)域用電量造成一定影響，而且影響到電網(wǎng)調(diào)度以及運行的安全。為更好地把握區(qū)域電力需求走勢、服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展以及電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行，本發(fā)明基于對區(qū)域業(yè)擴報裝增量大數(shù)據(jù)的挖掘，借助ARMA、DID等計量經(jīng)濟學方法，分行業(yè)研究業(yè)擴報裝情況、運行容量、負荷利用率、用電需求之間的關(guān)系，對區(qū)域用電量進行預(yù)測。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于通過對52個行業(yè)分類業(yè)擴報裝大數(shù)據(jù)的挖掘，借助計量經(jīng)濟學模型構(gòu)建基于業(yè)擴報裝情況的用電量模擬預(yù)測模型，統(tǒng)籌考慮業(yè)擴報裝情況、運行容量、負荷利用率、用電量之間的關(guān)系，對特定區(qū)域條件下的用電量進行預(yù)測。本發(fā)明基于業(yè)擴報裝增量大數(shù)據(jù)和計量經(jīng)濟學模型的支持，建立區(qū)域電力需求模擬預(yù)測模型，提出一種基于業(yè)擴報裝大數(shù)據(jù)和計量經(jīng)濟模型的用電量預(yù)測方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為：基于業(yè)擴報裝大數(shù)據(jù)支持的電力需求預(yù)測模型構(gòu)建步驟：(1)數(shù)據(jù)清洗基于營銷系統(tǒng)業(yè)擴報裝工單對數(shù)據(jù)進行清洗，在數(shù)據(jù)清洗過程中，重點剔除非生產(chǎn)用電需要申請的業(yè)擴信息，清洗后的業(yè)擴數(shù)據(jù)在報裝完成后用戶的電量數(shù)據(jù)有相應(yīng)體現(xiàn)，確保采用的業(yè)擴數(shù)據(jù)在用戶完成報裝后的電費發(fā)票中有所體現(xiàn)。重點剔除數(shù)據(jù)包括：①供電線路變更申請的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)②雙路電源接入申請的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)③短時間內(nèi)多次重復(fù)提報申請的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)(2)剔除非業(yè)擴因素影響本發(fā)明中將用電量的影響分為業(yè)擴影響電量和非業(yè)擴影響電量，非業(yè)擴影響電量為剔除業(yè)擴影響電量外的用電量總和，通過ARMA非業(yè)擴電量預(yù)測方法進行打包預(yù)測非業(yè)擴電量綜合自然增長率。ARMA(p，q)非業(yè)擴電量預(yù)測模型為自回歸移動平均模型，其中AR是自回歸，p為自回歸項；MA為移動平均，q為移動平均項數(shù)。①自回歸過程AR，令Yt表示t時期的非業(yè)擴電量。如果我們把Yt的模型寫成Yt-δ＝a1(Yt-1-δ)+μt其中δ是Yt的均值，μt是具有零均值和恒定方差的隨機誤差項，則Yt遵循一個一階自回歸或AR(1)隨機過程。②移動平均過程MA，上述AR過程并非是產(chǎn)生Y的唯一可能機制。如果Y的模型描述成Yt＝γ+β0μt其中γ是常數(shù)，μt是具有零均值和恒定方差的隨機誤差項。t時期的Y等于一個常數(shù)加上現(xiàn)在和過去誤差項的一個移動平均值。則稱Y遵循一個一階移動平均或MA(1)過程。③自回歸移動平均過程ARMA，如果Y兼有AR和MA的特性，則是ARMA過程。Y可以寫成Yt＝θ+α1Yt-1+β0μt+β1μt-1其中θ是不同于γ的常數(shù)，μt是具有零均值和恒定方差的隨機誤差項。在ARMA非業(yè)擴電量預(yù)測模型中，有1個自回歸項和1個移動平均項(本發(fā)明中時間序列數(shù)據(jù)為30期，滿足p＝1，q＝1)，是ARMA(1，1)過程。根據(jù)ARMA模型可滾動預(yù)測t+1期的非業(yè)擴電量。(3)分行業(yè)業(yè)擴接電周期計算業(yè)擴報裝發(fā)生后，需要經(jīng)歷一定的接電周期，才能在用電量上完全得以體現(xiàn)。本發(fā)明考慮后續(xù)12個月內(nèi)新裝增容和永久性減容銷戶情況。根據(jù)業(yè)擴報裝的申請、送電時間，分別從用戶電量表中獲取后續(xù)12個月的電量，業(yè)擴報裝發(fā)生當月設(shè)置為基準月份(0月)，之后每個月的電量設(shè)置為1-12月。不同行業(yè)由于行業(yè)特性不同，接電周期也有所不同，本發(fā)明通過業(yè)擴報裝發(fā)生之后負荷率趨于平穩(wěn)的月份與基準月份的周期差值作為接電周期，通過計量經(jīng)濟學斷點回歸法確定負荷率發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化并趨于平穩(wěn)的節(jié)點月份。假定節(jié)點月份之前有n個月，節(jié)點月份之后有m個月。其中：n＝12-m如果模型中不存在結(jié)構(gòu)變化，那么節(jié)點月份前n個月序列的殘差平方和RSSR和在統(tǒng)計上不應(yīng)當顯著不同，因此原假設(shè)(H0)為兩個樣本回歸方程在統(tǒng)計上不是顯著不同的，即不存在結(jié)構(gòu)變化。在此基礎(chǔ)上，利用F檢驗來檢驗由前n個月負荷率數(shù)據(jù)求得的參數(shù)與由后m個月負荷率數(shù)據(jù)求得的參數(shù)是否相等，由此判斷結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了變化，檢驗公式如下：F=(RSSR-RSSUR)/kRSSUR/(n+m-2k)]]>其中，n為節(jié)點前月數(shù)，m為節(jié)點后月數(shù)，k為自由度，通過F值是否顯著(p統(tǒng)計量是否大于0.5來判斷，若大于0.5則不是負荷率平穩(wěn)節(jié)點，若小于0.5，則是負荷率平穩(wěn)節(jié)點)來判斷負荷率是否在節(jié)點月份趨于平穩(wěn)。(4)業(yè)擴報裝負荷率變化值計算由于行業(yè)特性不同，各行業(yè)業(yè)擴報裝負荷率變化并不一致，本發(fā)明從行業(yè)細分的視角，根據(jù)52個行業(yè)所有用戶的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)，計算各行業(yè)的業(yè)擴報裝負荷率。LR(IND,MON,TYPj)=Σi=1sEiΣi=1sAi×24×30]]>其中，LR為業(yè)擴負荷率變化值，IND為行業(yè)類型；MON表示行業(yè)接電周期；TYP表示業(yè)擴申請類型；j＝1為新裝、增容，j＝0為銷戶、減容；E為用戶的月用電量增加/減少值，i表示該行業(yè)第i個用戶，A為用戶申請增加/減少的容量(TYP為1時為正數(shù)，TYP為0時為負數(shù))(5)業(yè)擴-電量傳導①預(yù)測分行業(yè)業(yè)擴電量：LEi＝LRi×Ai其中，LEi為i行業(yè)業(yè)擴電量，i＝1，2…s，LRi為i行業(yè)業(yè)擴負荷率變化值，Ai為業(yè)擴統(tǒng)計容量。②預(yù)測全行業(yè)業(yè)擴電量ALE=Σi=1sLEi]]>其中，為ALE為全行業(yè)業(yè)擴電量，i＝1，2…s。③預(yù)測居民用電量，由于業(yè)擴報裝對居民電量影響較小，所以，分析業(yè)擴報裝對用電量的影響時將居民電量單列。居民用電量由歷史居民月度用電量結(jié)合自然增長率得出，其中，自然增長率部分仍然通過ARMA模型預(yù)測得出。④綜上可得業(yè)擴-電量傳導預(yù)測月度用電量預(yù)測公式：月度用電量＝居民用電量+全行業(yè)業(yè)擴影響電量+非業(yè)擴影響電量由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明基于業(yè)擴報裝大數(shù)據(jù)和計量經(jīng)濟學模型的支持，建立區(qū)域電力需求模擬預(yù)測模型，對全社會用電量進行預(yù)測。具體實施方式實施例1：下面，以河南省為例進一步說明本發(fā)明?；跇I(yè)擴報裝大數(shù)據(jù)和計量經(jīng)濟模型的河南省用電量預(yù)測：1.基于營銷系統(tǒng)業(yè)擴報裝工單的河南省電量數(shù)據(jù)清洗基于河南省營銷系統(tǒng)業(yè)擴報裝工單對河南全省52個行業(yè)各企業(yè)2014年1月-2016年6月的數(shù)據(jù)進行清洗，在數(shù)據(jù)清洗過程中，重點剔除非生產(chǎn)用電需要申請的業(yè)擴信息，清洗后的業(yè)擴數(shù)據(jù)在報裝完成后用戶的電量數(shù)據(jù)有相應(yīng)體現(xiàn)，確保采用的業(yè)擴數(shù)據(jù)在用戶完成報裝后的電費發(fā)票中有所體現(xiàn)。重點剔除數(shù)據(jù)包括：供電線路變更申請的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)、雙路電源接入申請的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)、短時間內(nèi)多次重復(fù)提報申請的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)。2.河南省非業(yè)擴報裝電量預(yù)測業(yè)擴報裝發(fā)生后的電量變化會受到經(jīng)濟、氣候、節(jié)假日等一系列外部因素影響。將天氣影響、季節(jié)影響、經(jīng)濟增長等因素打包進行考慮。通過ARMA非業(yè)擴電量預(yù)測方法進行打包預(yù)測河南省非業(yè)擴電量綜合自然增長率。ARMA(p，q)非業(yè)擴電量預(yù)測模型為自回歸移動平均模型，其中AR是自回歸，p為自回歸項；MA為移動平均，q為移動平均項數(shù)。ARMA非業(yè)擴電量預(yù)測模型的基本思想是：將非業(yè)擴電量隨時間推移而形成的數(shù)據(jù)序列視為一個隨機序列，用數(shù)學模型來近似描述非業(yè)擴電量序列。可以從非業(yè)擴電量序列的過去值及現(xiàn)在值來預(yù)測非業(yè)擴電量未來值。河南省ARMA非業(yè)擴電量預(yù)測模型構(gòu)建如下：Yt＝θ+α1Yt-1+β0μt+β1μt-1其中θ是不同于γ的常數(shù)，μt是具有零均值和恒定方差的隨機誤差項。在ARMA非業(yè)擴電量預(yù)測模型中，t＝30，滿足p＝1，q＝1，即有1個自回歸項和1個移動平均項，是ARMA(1，1)過程。根據(jù)ARMA模型可滾動預(yù)測t+1期的非業(yè)擴電量及業(yè)擴增長率。根據(jù)河南省2014年1月至2016年6月的數(shù)據(jù)，滾動預(yù)測結(jié)果顯示，2016年7月河南省非業(yè)擴影響電量為196.4億千瓦時，增速為4.2％，2016年7-12月合計非業(yè)擴影響電量為1243.4億千瓦時，增速為4.9％。3.河南省業(yè)擴報裝電量預(yù)測3.1分行業(yè)業(yè)擴接電周期測算業(yè)擴報裝發(fā)生后，需要經(jīng)歷一定的接電周期，才能在用電量上完全得以體現(xiàn)。考慮河南省業(yè)擴報裝后持續(xù)12個月內(nèi)新裝增容和永久性減容銷戶情況。根據(jù)業(yè)擴報裝的申請、送電時間，分別從用戶電量表中獲取后續(xù)12個月的電量，業(yè)擴報裝發(fā)生當月設(shè)置為基準月份(0月)，之后每個月的電量設(shè)置為1-12月。不同行業(yè)由于行業(yè)特性不同，接電周期也有所不同，通過業(yè)擴報裝發(fā)生之后負荷率趨于平穩(wěn)的月份與基準月份的周期差值作為接電周期，通過計量經(jīng)濟斷點回歸法確定負荷率發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化并趨于平穩(wěn)的節(jié)點月份。假定節(jié)點月份之前有n個月，節(jié)點月份之后有m個月。其中：n＝12-m斷點回歸的核心思想是：如果模型中不存在結(jié)構(gòu)變化，那么節(jié)點月份前n個月序列的殘差平方和RSSR和節(jié)點月份后m個月序列的殘差平方和RSSUR在統(tǒng)計上不應(yīng)當顯著不同，因此原假設(shè)H0為兩個樣本回歸方程在統(tǒng)計上不是顯著不同的，即不存在結(jié)構(gòu)變化。在此基礎(chǔ)上，利用F檢驗來檢驗由前n個月負荷率數(shù)據(jù)求得的參數(shù)與由后m個月負荷率數(shù)據(jù)求得的參數(shù)是否相等，由此判斷結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了變化，檢驗公式如下：F=(RSSR-RSSUR)/kRSSUR/(n+m-2k)]]>通過F值是否顯著來判斷負荷率是否在節(jié)點月份趨于平穩(wěn)。經(jīng)檢驗，河南省52個行業(yè)序列平穩(wěn)條件下的接電周期如下表所示：表1行業(yè)節(jié)電周期行業(yè)節(jié)電周期01、城鎮(zhèn)居民727、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)1102、鄉(xiāng)村居民728、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)1103、農(nóng)業(yè)829、金屬制品業(yè)1104、林業(yè)830、通用及專用設(shè)備制造業(yè)1005、畜牧業(yè)831、交通運輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)906、漁業(yè)532、工藝品及其他制造業(yè)(輕)707、農(nóng)、林、牧、漁服務(wù)業(yè)833、廢棄資源和廢舊材料回收加工業(yè)708、煤炭開采和洗選業(yè)934、電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)909、石油和天燃氣開采業(yè)935、燃氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)210、黑色金屬礦采選業(yè)1136、水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)811、有色金屬礦采選業(yè)937、建筑業(yè)1012、非金屬礦采選業(yè)938、交通運輸業(yè)913、其他采礦業(yè)1039、倉儲業(yè)814、食品、飲料和煙草制造業(yè)(輕)740、郵政業(yè)915、紡織業(yè)(輕)1041、電信和其它信息傳輸服務(wù)業(yè)816、服裝鞋帽、皮革羽絨及其制品業(yè)(輕)1042、計算機服務(wù)和軟件業(yè)1117、木材加工及制品和家具制造業(yè)1143、批發(fā)和零售業(yè)918、造紙及紙制品業(yè)(輕)744、住宿和餐飲業(yè)1019、印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制(輕)745、金融業(yè)820、文體用品制造業(yè)(輕)746、房地產(chǎn)業(yè)1021、石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)747、租賃和商務(wù)服務(wù)、居民服務(wù)和其它服務(wù)業(yè)622、化學原料及化學制品制造業(yè)948、科學研究、技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查業(yè)923、醫(yī)藥制造業(yè)(輕)1049、水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)724、化學纖維制造業(yè)(輕)950、教育、文化、體育和娛樂業(yè)1125、橡膠和塑料制品業(yè)1051、衛(wèi)生、社會保障和社會福利業(yè)826、非金屬礦物制品業(yè)952、公共管理和社會組織、國際組織93.2業(yè)擴報裝負荷率變化值計算由于行業(yè)特性不同，河南省各行業(yè)業(yè)擴報裝負荷率變化并不一致，本發(fā)明從行業(yè)細分的視角，根據(jù)52個行業(yè)所有用戶的業(yè)擴報裝數(shù)據(jù)，計算各行業(yè)的業(yè)擴報裝負荷率。LR(IND,MON,TYPj)=Σi=1sEiΣi=1sAi×24×30]]>其中，LR為業(yè)擴負荷率變化值，IND為行業(yè)類型；MON表示行業(yè)接電周期；TYP表示業(yè)擴申請類型；j＝1為新裝、增容，j＝0為銷戶、減容；E為用戶的月用電量增加/減少值，i表示該行業(yè)第i個用戶，A為用戶申請增加/減少的容量(TYP為1時為正數(shù)，TYP為0時為負數(shù))，經(jīng)測算，河南省52個行業(yè)負荷變化率如下表所示：表2行業(yè)負荷率變化行業(yè)負荷率變化01、城鎮(zhèn)居民0.40％27、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)1.72％02、鄉(xiāng)村居民0.61％28、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)3.82％03、農(nóng)業(yè)0.73％29、金屬制品業(yè)0.16％04、林業(yè)-1.18％30、通用及專用設(shè)備制造業(yè)1.58％05、畜牧業(yè)1.06％31、交通運輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)1.02％06、漁業(yè)0.59％32、工藝品及其他制造業(yè)(輕)-0.86％07、農(nóng)、林、牧、漁服務(wù)業(yè)-0.02％33、廢棄資源和廢舊材料回收加工業(yè)-2.58％08、煤炭開采和洗選業(yè)-1.08％34、電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)-1.12％09、石油和天燃氣開采業(yè)1.59％35、燃氣生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)3.31％10、黑色金屬礦采選業(yè)-1.78％36、水的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)-0.08％11、有色金屬礦采選業(yè)3.36％37、建筑業(yè)0.66％12、非金屬礦采選業(yè)4.47％38、交通運輸業(yè)1.09％13、其他采礦業(yè)-1.23％39、倉儲業(yè)0.64％14、食品、飲料和煙草制造業(yè)(輕)2.92％40、郵政業(yè)1.66％15、紡織業(yè)(輕)2.93％41、電信和其它信息傳輸服務(wù)業(yè)1.60％16、服裝鞋帽、皮革羽絨及其制品業(yè)(輕)-0.48％42、計算機服務(wù)和軟件業(yè)0.10％17、木材加工及制品和家具制造業(yè)4.98％43、批發(fā)和零售業(yè)1.87％18、造紙及紙制品業(yè)(輕)2.53％44、住宿和餐飲業(yè)1.35％19、印刷業(yè)和記錄媒介的復(fù)制(輕)1.23％45、金融業(yè)2.01％20、文體用品制造業(yè)(輕)-0.69％46、房地產(chǎn)業(yè)0.97％21、石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)-0.92％47、租賃和商務(wù)服務(wù)、居民服務(wù)和其它服務(wù)業(yè)0.81％22、化學原料及化學制品制造業(yè)5.50％48、科學研究、技術(shù)服務(wù)和地質(zhì)勘查業(yè)0.18％23、醫(yī)藥制造業(yè)(輕)7.39％49、水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理業(yè)0.43％24、化學纖維制造業(yè)(輕)3.82％50、教育、文化、體育和娛樂業(yè)0.57％25、橡膠和塑料制品業(yè)3.16％51、衛(wèi)生、社會保障和社會福利業(yè)1.19％26、非金屬礦物制品業(yè)1.02％52、公共管理和社會組織、國際組織0.93％3.3業(yè)擴電量預(yù)測1.預(yù)測分行業(yè)業(yè)擴電量：LEi＝LRi×Ai其中，LEi為i行業(yè)業(yè)擴電量，i＝1，2…s，LRi為i行業(yè)業(yè)擴負荷率變化值，Ai為業(yè)擴統(tǒng)計容量。2.預(yù)測全行業(yè)業(yè)擴電量ALE=Σi=1sLEi]]>其中，為ALE為全行業(yè)業(yè)擴電量，i＝1，2…52，經(jīng)測算，河南省2016年7月業(yè)擴電量為1.28億千瓦時，2016年7月-12月業(yè)擴影響電量為11.63億千瓦時。4.基于業(yè)擴-電量傳導模型的河南省電量預(yù)測河南省居民用電量單獨預(yù)測，由于業(yè)擴報裝對居民電量影響較小，所以，分析業(yè)擴報裝對用電量的影響時將居民電量單列。居民用電量由歷史居民月度用電量結(jié)合自然增長率得出，其中，自然增長率部分仍然通過ARMA模型預(yù)測得出。根據(jù)ARMA(1，1)模型預(yù)測結(jié)果，河南省2016年7月居民用電量37.5億千瓦時，同比增長率為6.9％，2016年7-12月居民用電量為262.93億千瓦時，同比增長率為7.1％。根據(jù)業(yè)擴-電量傳導預(yù)測總公式：河南省全社會用電量＝居民用電量+全行業(yè)業(yè)擴影響電量+非業(yè)擴影響電量，測算可得2016年7月全社會用電量為235.2億千瓦時，2016年7-12月全社會用電量為1518.3億千瓦時。當前第1頁1 2 3