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擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法的應(yīng)用
（作者未知） 2009/6/22
摘要：擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法利用最新的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，預(yù)測當(dāng)日當(dāng)前時刻以后若干小時的未知負(fù)荷，其預(yù)測精度明顯高于常規(guī)的短期負(fù)荷預(yù)測。為滿足電力市場實時交易對負(fù)荷預(yù)測的新要求，將這種方法應(yīng)用于修改歷史負(fù)荷壞數(shù)據(jù)和補(bǔ)足當(dāng)日未知負(fù)荷數(shù)據(jù)，以協(xié)助提高短期負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度。文中詳細(xì)介紹了這兩種應(yīng)用的背景和實現(xiàn)原理，并以實際電力系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)證實了這兩種應(yīng)用方案是有效的和實用的。
關(guān)鍵詞：電力市場 負(fù)荷預(yù)測 擴(kuò)展短期 不良數(shù)據(jù)處理
1 引言
短期負(fù)荷預(yù)測是電力市場運(yùn)營中不可少的計算。短期負(fù)荷預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確與否，對系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性有很大影響[1]。
對于任何負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)，要提高預(yù)測的準(zhǔn)確度，需要具備兩個條件：第一，良好的預(yù)測基礎(chǔ)；第二，充足的參考信息。在電力領(lǐng)域，對于常規(guī)的短期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)，這兩個條件體現(xiàn)為：首先，給負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)提供充足的、完整而且準(zhǔn)確的歷史數(shù)據(jù)樣本；其次，在預(yù)測過程中充分的引入最新的負(fù)荷相關(guān)信息（包括負(fù)荷信息，負(fù)荷敏感因素的變化信息等。下同）�；诋�(dāng)前實際情況，需要解決的問題是：
（1）修正歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)；
（2）充分應(yīng)用預(yù)測當(dāng)日已知的最新負(fù)荷信息參與次日的負(fù)荷預(yù)測。
擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測的原理是[2]：在已知當(dāng)日部分負(fù)荷的條件下，引入最新獲得的負(fù)荷相關(guān)信息，預(yù)測當(dāng)日未知的多點(diǎn)負(fù)荷。它主要應(yīng)用于電力市場環(huán)境下調(diào)整當(dāng)日負(fù)荷計劃。該方法為解決短期負(fù)荷預(yù)測的上述兩個問題提供了非常理想的實現(xiàn)方案，應(yīng)用效果非常明顯。
2 擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法
擴(kuò)展短期預(yù)測的基本思想是[3]：利用預(yù)測時刻（例如11:00）以前的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，用幾種不同的方法做預(yù)預(yù)測，可以預(yù)測該時刻以前的系統(tǒng)負(fù)荷，根據(jù)各方法的預(yù)測精度確定這些方法在綜合模型中的權(quán)重[3, 4]；利用這一權(quán)重，使用昨天及以前的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，做今天預(yù)測時刻后的全日未知負(fù)荷的預(yù)測。由于利用了預(yù)測時刻以前的最新的負(fù)荷信息，因此，用這種方法大大提高了負(fù)荷預(yù)測的精度。
擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法的關(guān)鍵是：以當(dāng)日已經(jīng)發(fā)生的負(fù)荷的變化模式作為全日未知負(fù)荷變化規(guī)律的參考，在此基礎(chǔ)上預(yù)測出未知的負(fù)荷值。其隱含的原理是：對于同一日，在一天內(nèi)的天氣等負(fù)荷敏感因素不發(fā)生突變的情況下，其全日負(fù)荷的變化模式不會發(fā)生突變。
下面用這個方法解決限制短期負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度提高的兩個問題。
3 應(yīng)用1：修正歷史負(fù)荷壞數(shù)據(jù)
3.1 概述
歷史實況負(fù)荷數(shù)據(jù)是負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)（尤其短期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)）建立算法模型的基礎(chǔ)，其數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞直接影響負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度。歷史負(fù)荷中的壞數(shù)據(jù)需要處理。
傳統(tǒng)的短期負(fù)荷預(yù)測方法一般憑靠人工經(jīng)驗完成這些壞數(shù)據(jù)的修正，或采用簡單的辨識、平滑方式處理壞數(shù)據(jù)，這些方式均有很大的局限性，其效果也不理想。
采用擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法對歷史壞數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行修正（補(bǔ)足），具有簡單有效、適應(yīng)性好、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)。
3.2 應(yīng)用背景
負(fù)荷預(yù)測應(yīng)用中的歷史負(fù)荷壞數(shù)據(jù)有兩類。一是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）采集設(shè)備或傳輸設(shè)備質(zhì)量不高，造成一些瞬時丟失的壞負(fù)荷數(shù)據(jù)點(diǎn)（稱為通道壞數(shù)據(jù)）；二是電力系統(tǒng)中，一些人為或非人為的突發(fā)事件（如重大事件、電網(wǎng)故障、停電檢修、大用戶不規(guī)律用電等）影響用電負(fù)荷，造成持續(xù)時間較長的畸變負(fù)荷數(shù)據(jù)點(diǎn)（稱為畸變壞數(shù)據(jù)），這是不可預(yù)見的負(fù)荷變化。圖1給出了這兩種壞數(shù)據(jù)的特征示例。
這些壞數(shù)據(jù)點(diǎn)（包括通道壞數(shù)據(jù)、畸變壞數(shù)據(jù)，）若不作處理，直接作為數(shù)據(jù)樣本參與預(yù)測，必然降低負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確度。
對于圖1左下方所示的瞬時通道壞數(shù)據(jù)點(diǎn)，傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)處理的方法是：參考該點(diǎn)前后負(fù)荷點(diǎn)的數(shù)據(jù)，采用線性插值法或者3階或多階平滑法的方式完成該壞數(shù)據(jù)點(diǎn)的修正，其修正準(zhǔn)確度通常可以接受。然而，對于圖中右上方持續(xù)時間較長的畸變壞數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的修正方式則難以達(dá)到理想的修正效果。相反，采用擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法對壞數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行修正卻簡單、實用、高效。
3.3 實現(xiàn)方案
采用擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法對壞數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行修正的原理是：辨識出歷史日中的正常數(shù)據(jù)點(diǎn)和可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)；以正常數(shù)據(jù)點(diǎn)為已知條件，采用擴(kuò)展短期負(fù)荷預(yù)測方法完成對可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)的預(yù)測，用預(yù)測結(jié)果修正這些可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)。其修正步驟如下：
（1）辨識可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)
壞數(shù)據(jù)點(diǎn)往往具有數(shù)值突變的特征。通過這個特征可以辨識出歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)中的可疑壞數(shù)據(jù)點(diǎn)（簡稱可疑數(shù)據(jù)點(diǎn)）。實現(xiàn)辨識的方案并不唯一，筆者采用的方案為負(fù)荷數(shù)據(jù)突變辨識。
首先，對于某日負(fù)荷數(shù)據(jù)中的某點(diǎn)（第i點(diǎn)），計算它與其前面最近1個正常負(fù)荷數(shù)據(jù)點(diǎn)（第（未完，下一頁）
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