一種計及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法
【專利摘要】一種計及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法，其特點是，包括以下步驟：建立電力地理信息系統(tǒng)(GIS)，整合用地信息、10kV饋線的供電范圍及分類負荷數(shù)據(jù)；在GIS中以10kV饋線的供電范圍生成元胞；利用Logistic函數(shù)描述分類負荷密度的變化情況，分別生成與各分類負荷密度發(fā)展趨勢相對應的規(guī)律性曲線；確定當前年各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，即找到當前年各元胞內(nèi)分類負荷密度在該類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線上所處的位置；預測目標年元胞負荷值，根據(jù)當前年各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，結(jié)合分類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線，確定目標年元胞內(nèi)分類負荷密度指標，再乘以元胞中每類負荷所對應的面積實現(xiàn)對元胞負荷值的預測。
【專利說明】
-種計及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設及城市配電網(wǎng)規(guī)劃中空間負荷預測領(lǐng)域，是一種計及元胞發(fā)展程度的空 間負荷預測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 空間負荷預測是指對供電區(qū)域內(nèi)未來電力負荷的大小和位置的預測，或者說空間 負荷預測是對指定區(qū)域內(nèi)電力負荷時空分布的預測。其預測結(jié)果提供了未來負荷的空間分 布信息，可W有效地指導電氣設備的容量選擇和安裝位置，使電網(wǎng)投資和運行更加合理、經(jīng) 濟，是電力系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)。
[0003] 目前空間負荷預測的主要方法有趨勢法、多變量法、用地仿真法和負荷密度指標 法。趨勢法是W歷史負荷數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)外推負荷的發(fā)展趨勢。多變量法是W多個影響負荷峰 值變化的因素為基礎(chǔ)，通過建立計及經(jīng)濟、人口、氣溫等因素影響的多變量預測模型來實現(xiàn) 空間負荷預測。用地仿真法是通過分析±地使用情況及發(fā)展規(guī)律，在此基礎(chǔ)上將±地使用 情況轉(zhuǎn)換為空間負荷分布。負荷密度指標法一般是先對負荷分類，再對規(guī)劃區(qū)內(nèi)分類負荷 密度指標進行預測，最后結(jié)合用地信息來計算各元胞的負荷值從而實現(xiàn)空間負荷預測。
[0004] 分類負荷在不同元胞內(nèi)發(fā)展程度的不同，導致元胞負荷分布不均衡，直接影響到 空間負荷預測結(jié)果的準確程度。為了提高空間負荷預測結(jié)果的精度，本發(fā)明提出了一種計 及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是，提供一種方法科學、合理，簡單、實用，計算速度快，精度高的計 及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法。
[0006] 實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，一種計及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方 法，其特征在于，它包括W下步驟：
[0007] 1)建立電力地理信息系統(tǒng)
[000引建立包含lOkV饋線供電范圍的圖層和規(guī)劃區(qū)內(nèi)用地信息圖層的電力地理信息系 統(tǒng)(GIS)，在電力地理信息系統(tǒng)(GIS)中整合基礎(chǔ)信息，其中包括：用地信息、lOkV饋線的供 電范圍及分類負荷數(shù)據(jù)；
[0009] 2)生成元胞
[0010] 在電力地理信息系統(tǒng)(GIS)中，WlOkV饋線的供電范圍生成元胞；
[0011] 3)掲示分類負荷密度的發(fā)展規(guī)律
[0012] 利用Logistic函數(shù)描述分類負荷密度的變化情況，其函數(shù)表達式見公式（1)，
[0013]
(1)
[0014] 式中，y為分類負荷密度變量;t為時間變量;C、b為待定系數(shù);k為飽和值，也是一個 待定系數(shù);e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)，是一個常數(shù)；
[0015] ①利用計量經(jīng)濟學模型求解出分類負荷密度的飽和值，對應于公式(1)中的k，
[0016] 利用分類負荷密度發(fā)展與地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展之間的正相關(guān)性，建立分類負荷密度 與經(jīng)濟發(fā)展之間的計量經(jīng)濟學模型，并用計量經(jīng)濟學模型確定分類負荷密度的飽和值，計 量經(jīng)濟學模型的一般表達式見式(2)，
[0017] y = f(x，a，y) (2)
[001引其中，y為分類負荷密度變量;X為經(jīng)濟變量;a為模型系數(shù);μ為隨機誤差項。
[0019] 本發(fā)明建立的計量經(jīng)濟學模型為古典線性回歸模型，見式(3)，
[0020] yi =化〇+3?ιχ+μι (3)
[0021] 式中，yi為第i類負荷密度變量;ai日與ail為系數(shù);μ功隨機擾動項；i為負荷類型序 號，i = l，2,…，m，m為負荷類型總數(shù)；
[0022] 式(4)是式(3)的矩陣形式，
[0023] Y=Ao+AiX+M (4)
[0024] 式中，Y為分類負荷密度變量矩陣;X為經(jīng)濟變量矩陣;Ao、Ai為待定系數(shù)矩陣、Μ為 隨機擾動量矩陣；
[0025] ②使用最小二乘法，利用分類負荷密度歷史值求解出公式（1)中待定系數(shù)c、b的 值；
[0026] ③根據(jù)子步驟①、②所確定的分類負荷密度的發(fā)展規(guī)律模型，生成分類負荷密度 的發(fā)展規(guī)律曲線；
[0027] 4)確定元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度
[0028] 不同元胞內(nèi)同類負荷密度的發(fā)展程度通常存在差異;一個規(guī)劃區(qū)內(nèi)的政治、經(jīng)濟 等環(huán)境相近，所W不同元胞內(nèi)同類負荷密度的發(fā)展趨勢及飽和程度相似，可認為規(guī)劃區(qū)內(nèi) 所有元胞的同類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線相同；
[0029] 找到當前年各元胞內(nèi)每類負荷密度大小在該類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線上所處的 位置，即為各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度；
[0030] 5)預測目標年元胞負荷值
[0031] 根據(jù)歷史年各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，結(jié)合分類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲 線，確定規(guī)劃目標年各元胞內(nèi)分類負荷密度指標，并用已求取的負荷密度指標法預測目標 年各元胞的負荷值，如公式(5)所示，從而實現(xiàn)空間負荷預測。
[0032]
(5)
[0033] 式中，P功第i個元胞的負荷值，? = 1，2，···，η，η為元胞個數(shù);dij為第i個元胞內(nèi)第j 類負荷的密度指標，j = l，2,…，m，m為負荷類型總數(shù);SU為第i個元胞內(nèi)第j類負荷所占的用 地面積。
[0034] 本發(fā)明提出了一種計及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法，通過利用Logistic函 數(shù)描述了分類負荷密度的變化情況，生成了能夠反映分類負荷密度發(fā)展規(guī)律的曲線，確定 了各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，并結(jié)合分類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線預測了目標年元 胞內(nèi)分類負荷密度指標，進而實現(xiàn)了對目標年元胞負荷值的預測，有效解決了因元胞負荷 分布不均衡而影響空間負荷預測結(jié)果精度的問題，具有方法科學、合理，簡單、實用等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0035] 圖1為元胞生成示意圖；
[0036] 圖2為規(guī)劃區(qū)域內(nèi)居民類負荷密度的發(fā)展規(guī)律曲線圖；
[0037] 圖3為利用分類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線，確定當前年各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā) 展程度及預測目標年各元胞內(nèi)分類負荷密度指標的示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面利用附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0039] 參照圖1-圖3,本發(fā)明的一種預測規(guī)劃目標年元胞負荷最大值的空間負荷預測方 法，包括W下步驟：
[0040] 1)建立電力地理信息系統(tǒng)(GIS)
[0041] 建立包含lOkV饋線供電范圍圖層和用地信息圖層的電力地理信息系統(tǒng)(GIS)，并 利用已建立的電力地理信息系統(tǒng)(GIS)，整合用地信息、lOkV饋線的供電范圍及分類負荷數(shù) 據(jù)，并W各元胞04-09年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，確定規(guī)劃區(qū)內(nèi)分類負荷的平均密度，見表1;
[0042] 2)生成元胞
[0043] 在電力地理信息系統(tǒng)(GIS)中，WlOkV饋線的供電范圍生成元胞，如圖1所示；
[0044] 3)掲示分類負荷密度的發(fā)展規(guī)律
[0045] 利用Logistic函數(shù)描述分類負荷密度的變化情況，其函數(shù)表達式見公式（1)，
[0046]
(1)
[0047] 式中，y為分類負荷密度變量;t為時間變量;C、b為待定系數(shù);k為飽和值，也是一個 待定系數(shù);e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)，是一個常數(shù)；
[004引①利用計量經(jīng)濟學模型求解出分類負荷密度的飽和值，對應于公式(1)中的k，
[0049] 利用分類負荷密度發(fā)展與地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展之間的正相關(guān)性，建立分類負荷密度 與經(jīng)濟發(fā)展之間的計量經(jīng)濟學模型，并用計量經(jīng)濟學模型確定分類負荷密度的飽和值，計 量經(jīng)濟學模型的一般表達式見式(2)，
[0050] y = f(x，a，y) (2)
[0051] 其中，y為分類負荷密度變量;X為經(jīng)濟變量;a為模型系數(shù);μ為隨機誤差項，
[0052] 建立的計量經(jīng)濟學模型為古典線性回歸模型，見式(3)，
[0化3] 二化日+3?ιχ+μι (3)
[0054] 式中，yi為第i類負荷密度變量;ai日與ail為系數(shù);μι為隨機擾動項；i為負荷類型序 號，i = l，2,…，m，m為負荷類型總數(shù)，
[0055] 式(4)是式(3)的矩陣形式，
[0056] Y=Ao+AiX+M (4)
[0057] 式中，Y為分類負荷密度變量矩陣;X為經(jīng)濟變量矩陣;Ao、Ai為待定系數(shù)矩陣、Μ為 隨機擾動量矩陣，
[0058] 首先對規(guī)劃區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展趨勢進行分析，該區(qū)域經(jīng)濟進入飽和階段的大致時間在 2023年左右，進入到初始飽和階段時全市經(jīng)濟所能達到的飽和值初值大約為5424.174億 元，然后運用計量經(jīng)濟學模型預測各類負荷進入到飽和階段時的飽和密度指標，即為公式 (1)中系數(shù)k的值，結(jié)果見表2;
[0059] ②使用最小二乘法，利用分類負荷密度歷史值求解出公式（1)中待定系數(shù)c、b的 值，結(jié)果見表2;
[0060] ③根據(jù)子步驟①、②所確定的分類負荷密度的發(fā)展規(guī)律模型，生成分類負荷密度 的發(fā)展規(guī)律曲線，圖2給出的是居民類負荷密度的發(fā)展規(guī)律曲線圖；
[0061] 4)確定元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度
[0062] 不同元胞內(nèi)同類負荷密度的發(fā)展程度通常存在差異;一個規(guī)劃區(qū)內(nèi)的政治、經(jīng)濟 等環(huán)境相近，所W不同元胞內(nèi)同類負荷密度的發(fā)展趨勢及飽和程度相似，可認為規(guī)劃區(qū)內(nèi) 所有元胞的同類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線相同，
[0063] 找到當前年各元胞內(nèi)每類負荷密度大小在該類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線上所處的 位置，即為各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，如圖3所示。圖3中dBl與dB2分別為兩個不同 元胞中同類負荷當前年的負荷密度指標，即兩個元胞中該類負荷密度的發(fā)展程度，再結(jié)合 該類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線，預測下一年兩個元胞中該類負荷的密度指標山與cb。
[0064] 表1規(guī)劃區(qū)歷史年分類負荷密度指標的平均值
[00 化]
[0068] 5)預測目標年元胞負荷值
[0069] 根據(jù)歷史年各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，結(jié)合分類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲 線，確定規(guī)劃目標年各元胞內(nèi)分類負荷密度指標，并用已求取的負荷密度指標法預測目標 年各元胞的負荷值，如公式(5)所示，從而實現(xiàn)空間負荷預測，預測結(jié)果見表4。
[0070]
內(nèi)
[0071] 式中，P功第i個元胞的負荷值，i = l，2,…，n，n為元胞個數(shù);dij為第i個元胞內(nèi)第j 類負荷的密度指標，j = l，2,…，m，m為負荷類型總數(shù);SU為第i個元胞內(nèi)第j類負荷所占的用 地面積。
[0072] 表4空間負荷預測結(jié)果
[0073]
[0074] 本發(fā)明中所用的特定實施例已對本發(fā)明的內(nèi)容做出了詳盡的說明，但不局限于本 實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的啟示所做的任何顯而易見的改動，都屬于本發(fā)明權(quán) 利保護的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種計及元胞發(fā)展程度的空間負荷預測方法，其特征在于，它包括以下步驟： 1) 建立電力地理信息系統(tǒng) 建立包含10kV饋線供電范圍的圖層和規(guī)劃區(qū)內(nèi)用地信息圖層的電力地理信息系統(tǒng) (GIS)，在電力地理信息系統(tǒng)(GIS)中整合基礎(chǔ)信息，其中包括:用地信息、10kV饋線的供電 范圍及分類負荷數(shù)據(jù)； 2) 生成元胞 在地理信息系統(tǒng)(GIS)中，以10kV饋線的供電范圍生成元胞； 3) 揭示分類負荷密度的發(fā)展規(guī)律 利用Logistic函數(shù)描述分類負荷密度的變化情況，其函數(shù)表達式見公式(1)，式中，y為分類負荷密度變量;t為時間變量;c、b為待定系數(shù);k為飽和值，也是一個待定 系數(shù);e為自然對數(shù)函數(shù)的底數(shù)，是一個常數(shù)； ① 利用計量經(jīng)濟學模型求解出分類負荷密度的飽和值，對應于公式(1)中的k; 利用分類負荷密度發(fā)展與地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展之間的正相關(guān)性，建立分類負荷密度與經(jīng) 濟發(fā)展之間的計量經(jīng)濟學模型，并用計量經(jīng)濟學模型確定分類負荷密度的飽和值，計量經(jīng) 濟學模型的一般表達式見式(2)， y = f (x,a,y) (2) 其中，y為分類負荷密度變量;x為經(jīng)濟變量;a為模型系數(shù);μ為隨機誤差項； 建立的計量經(jīng)濟學模型為古典線性回歸模型，見式(3)， y ? - aio+aiix+yi (3) 式中，yi為第i類負荷密度變量;ai〇與aii為系數(shù);μL為隨機擾動項；i為負荷類型序號，i =1，2,…，m，m為負荷類型總數(shù)； 式(4)是式(3)的矩陣形式， Y=Ao+AiX+M (4) 式中，Y為分類負荷密度變量矩陣;X為經(jīng)濟變量矩陣;為待定系數(shù)矩陣、Μ為隨機 擾動量矩陣； ② 使用最小二乘法，利用分類負荷密度歷史值求解出公式(1)中待定系數(shù)c、b的值； ③ 根據(jù)子步驟①、②所確定的分類負荷密度的發(fā)展規(guī)律模型，生成分類負荷密度的發(fā) 展規(guī)律曲線； 4) 確定元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度 不同元胞內(nèi)同類負荷密度的發(fā)展程度通常存在差異；一個規(guī)劃區(qū)內(nèi)的政治、經(jīng)濟等環(huán) 境相近，所以不同元胞內(nèi)同類負荷密度的發(fā)展趨勢及飽和程度相似，可認為規(guī)劃區(qū)內(nèi)所有 元胞的同類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線相同； 找到當前年各元胞內(nèi)每類負荷密度大小在該類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線上所處的位置， 即為各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度； 5) 預測目標年元胞負荷值 根據(jù)歷史年各元胞內(nèi)分類負荷密度的發(fā)展程度，結(jié)合分類負荷密度發(fā)展規(guī)律曲線，確 定規(guī)劃目標年各元胞內(nèi)分類負荷密度指標，并用已求取的負荷密度指標法預測目標年各元 胞的負荷值，如公式(5)所示，從而實現(xiàn)空間負荷預測；式中，Pi為第i個元胞的負荷值，i = 1，2，…，n，n為元胞個數(shù);dij為第i個元胞內(nèi)第j類負 荷的密度指標，j = 1，2，…，m，m為負荷類型總數(shù);sij為第i個元胞內(nèi)第j類負荷所占的用地面 積。
【文檔編號】G06Q50/06GK105825295SQ201610139529
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月13日
【發(fā)明人】肖白, 楊欣桐, 姜卓
【申請人】東北電力大學