进化规化在电力系统负荷预测中的应用修改

进化规化在电力系统负荷预测中的应用中文摘要本文讨论了进化规划优化方法在电力系统负荷预测中的应用，对进化规划的变异操作合适应度计算以及竞争选择方案进行研究。运用自适应进化规划方法来研究电力负荷预测综合模型，并以某地的用电量历史数据为依据进行优化分析和预测结果表明，该方法具有全局巡游、自适应强、通用性好等优点，预测精度有了很的提高。关键词：电力系统负荷预测数据挖掘组合预测进化规划自适应英文摘要目录正文1．概论1．1负荷预测的概念及意义（a）负荷预测的概念：在充分考虑一些重要的系统运行特性，增容决策，自然条件与社会影响的条件下，研究或利用一套系统地处理过去与未来负荷的数学方法，在满足一定精度要求的意义下，确定未来某特定时刻的负荷数值，称为负荷预测。（b）负荷预测的意义：电力负荷预测工作的水平已成为衡量一个电力企业的管理是否走向现代化的显著标志之一，尤其在我国电力事业空前发展的今天，用电管理走向市场，电力负荷预测问题的解决已经成为我们面临的重要而又艰巨的任务。1．2电力负荷预测的特点和作用（a）负荷预测的特点：1、不准确性：因为电力负荷未来的发展是不肯定的，要受到多种复杂因素的影响，而且各种影响因素也是发展变化的。人们对于这些发展变化有些能够预先估计，有些却很难事先预见到，加上一些临时情况发生变化的影响，因此就决定了预测结果的不准确性或不完全准确性。2、条件性：各种负荷预测都是在一定条件下作出的，对于条件而言，又可分为必然条件和假设条件两种。如果负荷员真正掌握了电力负荷的本质规律，那么预测条件就是必然条件，所作出的预测往往是比较可靠的。而在很多情况下，由于负荷未来发展的不肯定性，所以就需要一些假设条件，给预测结果加以一定的前提条件，有利于用电部门使用预测结果。3、时间性：各种负荷预测都有一定的时间范围，因为负荷预测属于科学预测的范畴，因此，要求有比较确切的数量要概念，往往需要确切地指明预测的时间。4、多方案性：由于预测的不准确性和条件性，所以有时要对负荷在各种情况下可能的发展趋势和状况进行预测，就会得到各种条件下不同的负荷预测方案。(b)负荷预测的作用：电力负荷预测是供电部门的重要工作之一，准确的负荷预测，可以经济合理安排电力内部发电机组的启停、保持电网的运行的安全稳定性，减少不必要的旋转储备容量，管理安排检修计划，保证社会的正常生产及生活，有效的降低发电成本，提高经济效益和社会效益。负荷预测的结果，还可以有利于决定未来新的发电机组的安装，决定装机容量的大小、地点和时间，决定电网的增容和改建，决定电网的建设和发展。1．3负荷预测的现状负荷预测的核心问题是预测的技术方法，或是硕士预测数学模型，虽现代科学技术的不断发展进步，符合预测技术得到了很大发展，理论研究逐步深入，适合本地的预测程序、软件开始出现。如传统方法：时间序列法，回归分析方法，模式识别法，趋势外推法，灰色预测技术等，最近出现的新技术如：优选组合预测技术，专家系统预测技术，神经网络预测技术，小波分析预测技术等。同时出现的负荷预测一些软件如：用电负荷预测系统，日负荷预测系统，日周越年负荷预测系统，重大节日负荷预测系统。1．4负荷预测的工作流程及研究动态工作流程：1．确定负荷预测的目的，制订负荷预测计划。负荷预测目的要明确具体，紧密联系电力工业需要，并据至拟定一个负荷预测工作计划。2．调查资料和选择资料多方面调查收集资料，包括电力企业内部资料和外部资料，国民经济有关部门的资料，以及公开发表和示公开发表的资料，然后从众多资料中挑选出有用的一小部他，即反资料浓缩到最小量。挑选资料的标准。(1)要直接有矢性。(2)要可靠性。(3)要最新性。去把符合这三点的资料挑出来，加以深入研究，在这以后，才考虑是否还需要再收集其它资料。3．资料整理对所收集的与负荷有关的统计资料进行审校和必要的加工整理，是保证预测质量所必须的。一．量统计资料质量的标准衡量一个统计资料质量高低的标准，主要有以下几个方面：（1）资料完整无缺，各期指标齐合；（2）数字准确无误，反映的都是正常（而不是反常）状态下的水平，资料中没有异常的“分离器”；（3）时间数列各值间有可比性。此外，要应注意历史资料的表现形式是否适合需要，是否需要变换，以及计量单位是否规范化等问题也要注意。二．资料的整理资料整理的主要内容有以下几项。（1）资料的补缺推算。如果中间某一项的资料空缺，则可利用相邻两边资料取平均值近似替代，如果开头一次资料空缺，则可利用趋势比例计算代替。（2）对不可靠的资料加以核实调整。对能查明原因的资料的异常值，用适当的方法加以订正；对原因不明而又没有可靠修改根椐的资料，则删除。（3）对时间数列中不可比资料加以调整时间数列资料的可比性主要包括：各期统计的口径范围是否完全一致；各期价值指标所用价格又无变动：各期时间单位长度是否可比；周期性的季节变动资料的各期资料是否可比；是否能如实反映周期性变动规律。用不同方法处理上述各种可比性问题时，务必使资料在时间有可比性。此外，还要根据研究目的，认真考虑时间数列的起止时间，即应截那一段时期的资料使用。4资料的初步分析在经过整理之后，还要对所用资料进行初步分析，包括以下几个方面：（4）画出动态折线图或散点图从图形中观察资料变动的轨迹，特别注意离群的数值（异常值）和转折点，研究它是由偶然的，还是其它什么确定的原因所致。（2）查明异常值的原因后加以处理对于异常值，常用的处理方法是设负荷历史数据为X1,。。。。。。Xn,令x=n1niix1若xix(1+20%),取xix(1+20%)；若xix(1-20%)；若xix(1-20%)；取xix(1-20%)。从而使数据序列趋于平稳。除此之外，也有用非平稳序列的平稳化代换方法和灰色系统的累加生成方法进行处理的，这些技术将在后面讲到。(3)计算一些统计量如自相关系数，以进一步辨明资料轨迹的性质，为建立模型做准备（4）建立预测模型负荷预测模型是统计资料轨迹的概括，它反映的是经验资料内部结构的一般特征与该资料的具体结构并不完全吻合。模型的具体化就是负荷预测公式，公式可以产出与观察值有相似结构的数值，之就是预测值。负荷预测模型是多种多样的。以适用于不同结构的资料，因此，对一个具体资料，就有选择适当预测模型的问题。正确选择预测模型在负荷预测中是具有关键性的一步。有时由于模型选择不当，造成预测误差过大，就需要改换模型。必要时可同时采用几种数据模型进行进化计算以便对比选择。5综合分析确定预测结果通过选择适当的预测值，还要参照当前已经出现的各种可能性，以及新的趋势与发展，进行综合分析。对比、判断推理和评价，最终对初步预测结果进行调整和修正。这是因为从过去到现在的发展变化规律。不能说就是将来的变化规律。所以要对影响预测对象的新因素进行分析，对预测模型进行适当的修正后确定预测值。6编写预测报告根据分析判断最后确定预测结果，编写出本次负荷预测的报告。因为预测结果经常是多方案的，所以报告中要对取得这些结果的预测条件、假设及限制因素等情况详细说明。在报告中应有数据资料，报告分析、数学模型、预测结果及必要的图表。1．5负荷预测的误差分析一、概念：由负荷预测是一种对未来负荷的估算，因此，它与客观实际还是存在着一定的差距，这个差距就是预测误差。二、预测误差分析1、绝对误差与相对误差：设Y为实际值Y为预测值绝对误差Y-Y相对误差YYY2、均绝对误差MAE=niiiniiYYnEn1111MAE——平均绝对误差iE——第i个预测值与实际值的绝对误差iY——第i个实际负荷值iY——第i个预测负荷值3、均方误差MSE=211211niiiniiYYnEn4、均方根误差RMSE=niiiniiYYnEn1212115、标准误差mnYYSiiy2（i=1,2,……,n）6、关联度误差分析nkiiknr117、后验差检验设历史负荷序列为nxxxx0000,2,1，设预测值序列为nxxxx0000,2,1，k时刻残差kx0的平均值为x，即kxnxnk101记残差k的平均值为，有mkkn11（一般有nm）记历史数据方差为21s，即210211nkxkxns记残差方差为22s，有21221mkkms后验差比值为12ssC小误差概率16745.0skPP6.C越小越好，P越大越好。1．6负荷预测的分类1．负荷预测按时间分类：电力负荷预测经常按时间期限进行分类，通常分为长期、中期、短期和超短期负荷预测。长期负荷预测一般指10年以上并以年为单位预测，中期指5年左右并以年为单位的预测。它们的意义在于帮助决定新的发电机组的安装（包括装机容量大小，型式，地点和时间）与电网的规划，增容和议建是电力规划部们的重要工作之一。短期预测是指一年以内以月为单位的负荷预测，还指以周、天、小时为单位的负荷预测，通常预测未来一个月度，未来一周、未来一天的负荷指标，也预测未来一天24H中的负荷。其意义在于帮助确定燃料供应计划，对运行中的电厂出力要求提出预告使对发电机组出力变化事先得认真估计，可以经济合理地安排本网内容机组的启停，降低施转储备容量，可以在保证正常用电的情况下大合理安排机组检修计划。超短期负荷预测指未来1H，未来0.5H，甚至未来10MIN的预测。其实意义在于可对电网进行计算机在线控制，实现发是容量的合理高度，满足给定的运行要求，同时使发电成本最小。2．负荷预测按行业分类：负荷预测可以分为城市民用负荷、商业负荷、农业负荷、工业负荷及其它负荷的负荷预测。其中城市民用负荷预测主要指城市居民的家用负荷预测，商业负荷预测和工业负荷预测是指对各自为商业与工业服务的负荷预测，农村负荷预测是指广大农村进行所有负荷（包括农村民用电，生产与排灌有电以及商业用电等）的预测。而其它负荷预测包括市政用电（如街道照明等），公用事业、政府办公，铁路与电车，军用等负荷的预测。3．负荷预测按特性分类根据负荷预测要求的不同特性常常又分为最高峰负荷平均、低谷负荷平均、平峰负荷平均全网负荷、母线负荷、负荷率等类型的负荷预测，以满足供电，用电部门的管理工作的需要。电力负荷构成1.5电力负荷特性及负荷曲线2．负荷预测的方法、特点和模型2.1回归模型分析法一、回归模型分析法概述：回归这个概念是英国生物学家葛尔顿提出的，他把回归的概念与数学方法联系起来，把代表变量之间的一般数量关系的直线或曲线叫做回归直线或曲线。回归这个名词被广泛用来泛指变量之间的一般数量关系。回归预测是根据负荷过去的历史资料，建立可以进行数学分析的数学模型。用数理统计中的回归分析方法对变量的观测数据统计分析，从而实现对未来的负荷进行预测。回归模型有一元线性回归，多元线性回归，非线性回归等回归预测模型，其中，线性回归用于中期负荷预测。二、回归分析法的优和缺点：优点：预测精度较高，适用于在中，短期预测使用。缺点：（1）规划水平年的工农业总产值很难详细统计。（2）用回归分析法只能测算出综合用电负荷的发展水平，无法测算出各供电区的负荷发展水平，也就无法进行具体的电网建设规划。三、一元线性回归模型：xbay为y关于x的线性回归方程，b为回归系数用一元线性回归模型进行预测的一般步骤（1）对n组样本观测数据iiyx,,i=1,2,……，n设立模型),0(~,2Nbxay式中a,b,2——待估计的参数（2）用最小二乘法得估计参数b和a，从而得y对x的线性回归方程xbay;（3）对模型作假设检验，确认模型的实用价值；（4）对给定的预测点0xx，在一定的置信度1下，求出对应的观测值0y的预测置信区间，并指明预测的标准偏差；四、多元线性回归预测模型：设pxxx，,,21是P(P1)个线性无关的可控变量，y是随机变量，它