电力负荷预测.docx
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1、电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分,也是电力系统经济运行的基础,其对电力系统规划和运行都极其重要。 电力负荷预测包括两方面的含义,即用以指安装在国家机关、企业、居民等用户处的各种用电设备,也可用以描述上述用电设备所消耗的电力电量的数值。 电力负荷预测是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作。从预测对象来看,电力负荷预测包括对未来电力需求量(功率)的预测和对未来用电量(能量)的预测以及对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负荷的时间分布和空间分布,为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。负荷预测是电力系统调度、用电、计划和规划等管理部门的重要工作之一。提高负荷预测技术水平,有利于用电管理
2、,有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划,有利于节煤、节油和降低发电成本,有利于制定合理的电源建设规划,有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。 本文的第一章主要介绍了负荷预测的概念、分类与特点,以及负荷预测的基本步骤和误差分析;在第二、三章介绍了各类电力系统负荷预测的常用方法的特点和适用范围,着重分析了一些预测新技术,如灰色预测、专家系统预测、神经网络预测、小波分析预测等的模型结构、功能特点、适用范围,并说明了各类方法在电力系统的实际应用情况;同时,在第四章还提出了几种综合负荷预测模型,并介绍了利用遗传算法、蚁群算法优化权重的方法;第五章阐述了一些提高负荷预测精度的措施。关键词: 电力系统
3、 负荷预测 电网运行方式Power system load forecasting is an important part of planning is the basis for economic operation of power system, its power system planning and operation are extremely important. Load forecasting, including two meanings, that is used to refer installation in the state organs, enterpris
4、es, residents and other users at a variety of electrical equipment, can also be used to describe the power consumed by electrical equipment, power values. Load forecasting power load for the object is a series of forecasting. View objects from the forecast, load forecast including future power deman
5、d (power) of the forecast and future consumption (energy) load forecast and the forecast curve. Its main job is to predict the future distribution of power load and spatial distribution of the time, for the power system planning and operation to provide a reliable basis for decision making. Scheduli
6、ng of power system load forecasting, electricity, planning and planning one of the important work of management. Improve the load forecasting technology is conducive to electricity management, is conducive to operation mode and reasonable arrangements for unit maintenance scheduling will help save c
7、oal, fuel economy and reduce the cost of power generation, power is conducive to the development of rational construction plan will help improve power system Economic and social benefits. In the first chapter introduces the concept of load forecasting, classification and characteristics, and the loa
8、d forecast and error analysis of the basic steps; in the second and third chapter describes the various types of power system load forecasting characteristics of the common methods and scope, analyzes the Some predict the new technologies, such as prediction, forecasting expert system, neural networ
9、k, wavelet analysis prediction of the model structure, functional characteristics, scope, and describes the various methods in the practical application of power system; the same time, in Several chapters also proposed integrated load forecasting model, and introduced the use of genetic algorithms,
10、ant colony optimization method of weight; chapter describes a number of measures to improve the accuracy of load forecasting.Power Systems Load Forecasting Operation mode目 录摘 要I绪 论1第1章 电力负荷预测综述21.1 电力负荷预测的含义21.2 电力负荷预测的意义2第2章 电力负荷分析3第3章 电力负荷预测的内容及程序43.1 电力负荷预测的内容43.2 电力负荷预测的程序4第4章 电力负荷预测模型及基本算法74.1
11、电力负荷预测模型74.2 电力负荷预测基本算法11第5章 电力短期负荷预测研究175.1 基于温度准则的外推方法175.2 基于人工神经网络日负荷预测19第6章 电力系统短期负荷预测建模256.1 基于神经网络的预测原理25结束语27参考文献28谢 辞29电力系统短期负荷预测对未来1日至1周的负荷进行预测。短期负荷预测是随着电力系统EMS的逐步发展而发展起来的,现已经成为EMS必不可少的一部分和为确保电力系统安全经济运行所必需的手段之一。随着电力市场的建立和发展,对短期负荷预测提出了更高的要求,短期负荷预测不再仅仅是EMS的关键部分,同时也是制定电力市场交易计划的基础。电力系统负荷预测为这一地
12、区电力规划奠定了一定的基础,同时也为这一地区电力工业布局、能源资源平衡、电力余缺调剂,以及电网资金和人力资源的需求与平衡提供可靠的依据。因此,电力负荷预测是一项十分重要的工作,它对于保证电力工业的健康发展,乃至对于整个国民经济的发展均有着十分重要的意义。短期负荷预测技术经过几十年的发展,人们提出了许多的预测方法。现有的预测方法大体可以分为2类:经典的数学统计方法以及上世纪90年代兴起的各种人工智能方法。经典的数学统计方法包括线性外推法、多元线性回归法、时间序列法和状态空间法等。人工智能方法包括人工神经网络法、专家系统方法和模糊推理方法、小波分析等。在对大量历史负荷数据进行统计分析的基础上,根据
13、电力负荷的特点,在考虑天气温度、日类型、实际历史负荷等因素对预测负荷影响的基础上,本文介绍了一种基于BP神经网络的短期负荷预测方法。其中首先根据实际经验将一周的7天分为工作日(星期一到星期五)和休息日(星期六和星期天)等两种类型;然后建立相应的人工神经网络模型用以预测负荷归一化系数;最后通过最小二乘法预测日最大负荷和日最小负荷。利用相应的BP神经网络方法对未来24小时负荷进行短期预测,该方法充分发挥了神经网络处理非线性问题的能力和人工神经网络自学习、自适应的优点。实际算例表明,这种方法应用在短期负荷预测方面有较高的精度。电力负荷有两方面的含义:一方面是指电力工业的服务对象,包括使用电力的部门、
14、机关、企事业单位、工厂、农村、车间、学校以及各种各样的用电设备;另一方面是指上述各用电单位、用电部门或用电设备使用电力和电量的具体数量。电力负荷预测中的负荷概念是指国民经济整体或部门或地区对电力和电量消费的历史情况及未来的变化发展趋势。电力负荷预测就是在正确的理论指导下,在调查研究掌握大量翔实资料的基础上,运用可靠的方法和手段对电力负荷的发展趋势作出科学合理的推断。本文基于神经网络的电力短期负荷预测就是在大量有关电力短期负荷研究和神经网络理论的指导下,在充分调查研究处理了某市某年某月一个月700多组数据后,应用了神经网络理论与MATLAB的实现方式,进行了编程仿真,得出了月底某工作日和某休息日
15、两天的各小时点的具体负荷。较高的预测精度充分表明了它的科学合理性。电力用户是电力工业的服务对象,电力负荷的不断增长是电力工业发展的根据。正确地预测电力负荷,既是为了保证无条件供应国民经济各部门及人民生活以充足的电力的需要,也是电力工业自身健康发展的需要。电力负荷预测工作既是电力规划工作的重要组成部分,也是电力规划的基础。全国性的电力负荷预测,为编制全国电力规划提供依据,它规定了全国电力工业的发展水平、发展速度、源动力资源的需求量,电力工业发展的资金需求量,以及电力工业发展对人力资源的需求量。本文运用神经网络对某市某年某月某日进行电力负荷的短期预测,它为这一地区电力规划奠定了一定的基础,同时也为
16、这一地区电力工业布局、能源资源平衡、电力余缺调剂,以及电网资金和人力资源的需求与平衡提供可靠的依据。因此,电力负荷预测是一项十分重要的工作,它对于保证电力工业的健康发展,乃至对于整个国民经济的发展均有着十分重要的意义。本文对某市进行电力短期负荷预测,电力负荷的构成与特点如下:电力系统负荷一般可以分为城市民用负荷、商业负荷、农村负荷、工业负荷以及其他负荷等,不同类型的负荷具有不同的特点和规律。城市民用负荷主要是城市居民的家用电器,它具有年年增长的趋势,以及明显的季节性波动特点,而且民用负荷的特点还与居民的日常生活和工作的规律紧密相关。商业负荷,主要是指商业部门的照明、空调、动力等用电负荷,覆盖面
17、积大,且用电增长平稳,商业负荷同样具有季节性波动的特性。虽然商业负荷在电力负荷中所占比重不及工业负荷和民用负荷,但商业负荷中的照明类负荷占用电力系统高峰时段。此外,商业部门由于商业行为在节假日会增加营业时间,从而成为节假日中影响电力负荷的重要因素之一。 工业负荷是指用于工业生产的用电,一般工业负荷的比重在用电构成中居于首位,它不仅取决于工业用户的工作方式(包括设备利用情况、企业的工作班制等),而且与各行业的行业特点、季节因素都有紧密的联系,一般负荷是比较恒定的。农村负荷则是指农村居民用电和农业生产用电。此类负荷与工业负荷相比,受气候、季节等自然条件的影响很大,这是由农业生产的特点所决定的。农业
18、用电负荷也受农作物种类、耕作习惯的影响,但就电网而言,由于农业用电负荷集中的时间与城市工业负荷高峰时间有差别,所以对提高电网负荷率有好处。从以上分析可知电力负荷的特点是经常变化的,不但按小时变、按日变,而且按周变,按年变,同时负荷又是以天为单位不断起伏的,具有较大的周期性,负荷变化是连续的过程,一般不会出现大的跃变,但电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的,不同的季节,不同地区的气候,以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。 电力负荷预测的内容是指需要测算些什么量(或参数),归纳起来有以下一些参数需要测算。(1)最大有功负荷及其分布。最大有功负荷的大小是确定电力系统装机规模的基础数据,换句话说是
19、电源规划的依据。有功负荷,加上电网中损失的有功和发电厂自用有功量,再加上适量的备用容量,就等于电力系统的装机容量。有功负荷的分布是输电线路设计的基础,也是变电所配置的基础,即有功负荷的地区分布特点是输变电规划和配电规划的主要依据。(2)无功负荷及其分布。无功负荷的大小及分布是确定电力系统无功电源规划的基础,也是影响电力系统安全经济运行的重要因素。(3)需电量。它是进行能源供需平衡的主要依据。(4)电力负荷曲线及其特征值。电力负荷大小及其在时间上的分布特征,对电力规划及电力系统运行是至关重要的。它是确定电力系统中电源结构、调峰容量需求、运行方式及能源平衡的主要依据。负荷预测根据目的的不同可以分为
20、超短期、短期、中期和长期:超短期负荷预测是指未来1h以内的负荷预测,在安全监视状态下,需要510s或15min的预测值,预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值。短期负荷预测是指日负荷预测和周负荷预测,分别用于安排日调度计划和周调度计划,包括确定机组起停、水火电协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等,对短期预测,需充分研究电网负荷变化规律,分析负荷变化相关因子,特别是天气因素、日类型等和短期负荷变化的关系。中期负荷预测是指月至年的负荷预测,主要是确定机组运行方式和设备大修计划等。长期负荷预测是指未来35年甚至更长时间段内的负荷预测,主要是电网规划部门根据国民经济的
21、发展和对电力负荷的需求,所作的电网改造和扩建工作的远景规划。对中、长期负荷预测,要特别研究国民经济发展、国家政策等的影响。电力负荷预测是一个过程,其一般程序可划分为准备、实施、评价与提交预测报告四个阶段。3.2.1准备阶段准备阶段的工作是由确定预测目标、落实组织工作、搜集资料、分析资料和选择方法等工作组成。(1)确定预测目标。确定目标就是要在明确预测目的前提下,规定预测对象的范围、内容和预测期限。一般而言,预测范围视研究问题所涉及的范围而定,编制全国电力规划,就要预测全国范围内的电力、电量需求量;编制大区网局或地方(省、地、县)电力局的发展规划,就要预测大区电网或地方电力局范围内的电力、电量需
22、求量。预测内容是指包括电力、电量、电力负荷的地区分布,电力负荷随时间的变化规律,以及电力负荷曲线特征及负荷曲线等。预测期限是指预测的时间长短,一般电力规划中负荷预测期限有短期预测(即5年期预测),中期预测(即510年期预测),及长期预测(即15年以上的预测)。(2)搜集与整理资料。资料是预测的基本依据,占有的资料的充裕程度及资料的可信度,对预测结果的可信度是至关重要的。一般在做电力负荷预测时需要搜集与整理的资料主要有:电力系统历年用电负荷、用电量、用电构成;经济发展目标(如国民生产总值、国民收入等);国民经济结构的历史、现状及可能的变化发展趋势;人口预测资料及人均收入水平;能源利用效率及用电比
23、重的变化;工业布局及用户的用电水平指标;以及国外参考国家的上述类似历史资料。这些资料的主要来源有两种途径:一是各国政府、研究机构等定期或不定期发表的报刊、资料、文献、和其他出版物;二是预测人员通过调查所获得的资料。资料的来源统计计算口径及调查方法不同,都有对资料的可信度产生不同的影响。因此,在调查搜集资料的过程中对搜集得到的资料应进行鉴别,去粗取精,去伪存真,以保证预测中使用的资料翔实可靠。(3)分析资料,选择预测方法。对经过鉴别整理后的资料要进行分析,以寻求其规律。在预测中常用的分析方法有多种,如时间序列分析、因果关系分析等方法。要根据资料的掌握情况及资料样式,选择相应的预测方法,寻求预测量
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