短期负荷预测及经济调度决策优化研究

短期负荷预测及经济调度决策优化研究

耿炜龙

国网山西省电力公司太原供电公司，山西太原， 030012

摘要：电力系统作为城市生命线工程的重要细成部分，对于维持城市生存功能发挥着重要作用。随着社会现代化进程的加快，经济建设和国民生活对电能的依赖性越来越强，对电力的需求量越来越大，对供电质量与供电可靠性的要求越来越高，因此，实现电力系统的智能化控制，保证电力系统能够安全稳定经济运行，不仅有利于维系城市正常的生存功能，还有利于优化资源配置，缓解能源压力，具有重要的理论意义和工程价值。鉴于此，本文主要分析电力系统短期负荷预测及经济调度决策优化。

关键词：电力系统；短期负荷预测；经济调度

1、负荷预测的分类

负荷预测依据所预报时间段的长短，可划分为三种类型，即短期、中期与长期。对于长期负荷预测而言，多指时间为5年或超过5年；中期负荷预测多指5年以下1年以上；短期符合则为几个月、几天、几小时甚至更短的时间。为了能够获取更为准确且合理的预测结果，需合理考量如下问题：

1.1、预测方法的多样性

因负荷预测完成与某个特定（假设）的条件下，其中往往存有诸多难以确定的各项因素，如若对其预测选用单一方法完成，则最终结果往往存有偏差，难以令人满意，所以，需选择多种预测方法联合应用，且与本地区所存特点及现实情况相结合，开展全面、合理、系统化的分析工作，最终获取详实的预测结果。

1.2、统计分析的全面性

需对各种相关资料进行科学、系统化研究与分析，客观的进行统计分析，此乃将预测工作做好的前提与基础。

1.3、基础资料的可靠性

对大量准确、全面资料进行掌握与搜集，善于去除劣质资料，准确辨识那些不良数据，做到去伪存真。

2、短期负荷预测的研究方法

2.1、传统预测方法

（1）回归分析法

回归分析法是负荷预测中最传统的方法之一，也是很常用的方法。它根据历史负荷样本变化的规律和影响因素，寻找自变量和因变量之间的回归方程，从而确定模型的参数并进行预测。整体上来看，该方法结构原理简单，预测速度快。

（2）趋势外推法

趋势外推法认为事物的发展是渐变的，依据过去和现在的发展规律，可以预测出它的未来趋势和状态。该方法通过对历史负荷数据进行抽象总结，分析其变化规律，进而建立预测模型。在预测过程中，一般将短期负荷的变化趋势看为平稳趋势，采用指数滑动模型进行预测，也即指数平滑法。

（3）时间序列法

时间序列法将负荷记录视为一个有序时间序列来进行分析预测，是发展较为成熟的短期负荷预测算法。通过对历史负荷数据进行抽象，得到负荷随时间变化的规律，构建数学模型，在该模型的基础上确立负荷预测的表达式，并对未来负荷进行预测。

2.2、智能预测方法

（1）小波分析法

小波分析是一种时域－频域分析方法，通过对历史负荷序列进行小波变化，通过将其投影到不同的尺度上得到若干子序列，进而建立预测模型进行预测后再进行重构得到待预测日的预测值。该方法具有较好的局部化能力，在工程实际中有较好的应用。

（2）模糊预测法

模糊预测是基于模糊集理论进行负荷预测的技术，模糊系统可以对负荷预测中的相关因素进行模糊处理，从大量的历史数据中提取出待预测日的相似日，从而通过相似日的负荷数据进行预测，能对负荷的不确定性进行更好的处理。

（3）专家系统法

专家系统是一个智能计算机程序系统，该方法是通过汇集负荷预测领域中专家学者的经验和知识形成知识库，进而对历史数据库中大量的负荷数据和天气等影响因素进行推理分析，从而进行负荷预测。一个完整的专家系统是由知识库、推理机、知识获取部分和界面四部分组成。

（4）人工神经网络法

该方法是近十年来发展最为迅速的方法之一，它通过模仿人脑做智能化处理，构建相应的网络模型，对历史负荷样本进行训练，最终实现短期负荷预测。该方法能够模仿人脑进行智能化处理，能够进行自主学习和知识推理能力，同时具有较强的自适应功能和较高的容错性。实践证明，采用人工神经网络法对短期负荷进行预测能有较好的精度。

3、考虑安全约束的短期鲁棒经济调度优化方法

电力系统安全性分析是指，对于给定的电力系统，根据其网络拓扑结构、网络节点和网络支路的物理参数、发电机、变压器等电气元件的相关参数和运行条件以及负荷参数判断电力系统是否可Ｗ在该状态下安全稳定地运行，并且当电力系统中某预想故障发生时，是否可仅仅通过在合理范围内调整参数值即可使电力系统继续维持安全稳定的运行状态。

随着近年来电力市场管制的放松，新型元件的大量引入，负荷需求的迅猛增长，再加上新能源发电的接入，目前电力系统的运行状况越来越复杂，运行条件也越来越苛刻，在制定电力系统经济调度优化策略时，有必要考虑系统运行的安全约束条件，协调好系统运行的安全性与经济性。考虑安全约束的经济调度被称为安全约束经济调度。

考虑到电力系统中不确定性因素的存在，为保证电力系统安全稳定地运行，在制定经济调度优化策略时，应综合分析社会用电需求、系统设备能为、电网检修计划等多种因素，合理地确定出需要保留的备用容量。备用容量保留不足会导致电力系统的鲁棒性较差，系统运行的安全性可靠性得不到保证；而备用容量保留过多则会导致设备利用率较低，造成资源浪费，增加系统的运行成本，降低电网运行的经济性。

电力系统短期经济调度决策问题可采用随机经济调度方法来确定系统的备用容量。假设电力系统中的不确定性因素为服从某种概率分布的随机变量，根据其概率分布函数，对目标函数或约束条件进行概率化建模并求解，其中一类典型的随机经济调度方法是采用随机规划理论的机会约束规划模型。息之，计及电力系统不确定性的随机经济调度方法是在考虑电力系统中不确定性因素发生概率及其对电力系统所产生影响的前提下，以概率统计方法为模型优化的理论基础，Ｗ系统的可靠性水平或风险水平为决策依据，以实现系统运行成本最小化为决策目标，有利于统筹协调电力系统的安全性、可靠性及经济性。

为了突破随机经济调度方法的局限性，鲁棒经济调度优化方法迅速发展起来，其以鲁棒优化为理论基础，在调度模型的约束条件中为系统的不确定性因素设定鲁棒性限制要求，求出优化的鲁棒调度策略。鲁棒优化方法体现的是应对最坏干扰的决策思想，其在考虑到模型输入参数具有不确定性的前提下，对于可能出现的所有情况，模型的约束条件均可满足，保证模型的优化解在不确性参数发生变化时免受其影响而始终保持可行，并使得最坏情况下的目标函数值最优。鲁棒优化方法只需己知不确定性变量的数学期望及波动范围等分布信息，而不必已知其具体的概率分布即可。但是，鲁棒优化模型的解过于保守，其鲁棒性也是以牺牲经济性为代价换取的。

总之，＂生命线工程＂对于维持城市生存功能以及国计民生起着至关重要的作用，电力系统作为其重要组成部分亦发挥着举足轻重的作用，尤其是随着社会现代化进程的加快，国民生产和生活对电能的依赖性越来越强，电力系统变得愈加重要。因此，本文的研究也就显得十分的很有意义。

参考文献：

[1]郎坤.电力系统短期负荷预测及经济调度决策优化研究[D].大连理工大学,2016.

[2]刘国静.电力系统协同的经济调度理论研究[D].山东大学,2016.

[3]王士柏.应对不确定性电力系统经济调度的理论研究[D].山东大学,2015.

[4]张宝平.基于遗传BP神经网络的电力系统短期负荷预测[D].西安理工大学,2003.