基于修正業(yè)擴生長曲線與季節(jié)調(diào)整的月度電量預測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力領域，具體是一種基于修正業(yè)擴生長曲線與季節(jié)調(diào)整的月度電量 預測方法。
【背景技術】
[0002] 售電量預測是電力企業(yè)進行電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行的重要基礎，電量預測的準確性 直接影響著電力企業(yè)的經(jīng)營決策和經(jīng)濟效益。電力需求的發(fā)展變化迫切要求電力企業(yè)深入 分析售電市場的內(nèi)在變化機制和規(guī)律，提高電量預測的科學性、前瞻性和準確性。
[0003] 業(yè)擴報裝是電力企業(yè)與用戶供用電關系的直接體現(xiàn)，業(yè)擴報裝容量與用戶用電水 平具有緊密的聯(lián)系。從用電根源出發(fā)，深入剖析業(yè)擴容量與用電量的關聯(lián)，探究個體用戶和 全行業(yè)的容量利用特性，可以為未來售電市場發(fā)展走勢提供科學的判斷依據(jù)，具有重要的 研究價值。然而，業(yè)擴報裝容量與電量之間存在著諸多需要深入考慮的因素，在很大程度上 增加了基于業(yè)擴報裝的電量預測的難度，包括：1)如何對用戶不同類型業(yè)擴報裝業(yè)務各自 帶來的用電量的變化進行分離；2)用戶發(fā)生業(yè)擴報裝初期未達到穩(wěn)定用電狀態(tài)時，如何考 慮其容量利用小時數(shù)的變化過程； 3)預測方法如何考慮電量預測的季節(jié)特性、其他相關因 素的影響等；4)預測方法如何基于用戶個體的用電特征擴展到對整個行業(yè)的用電趨勢進 行預測。
[0004] 目前，雖然針對電量預測已進行了大量的研究和探索，但相關研究多專注于算法 的復雜性，比較忽視對售電市場自身的規(guī)律性的深層次分析。尤其對于業(yè)擴報裝容量與用 電量的關聯(lián)，現(xiàn)有研究關注較少且不夠深入。文獻[1] "葛斐，李周，楊欣，等.基于業(yè)擴報 裝的全社會電量預測方法研究[J].安徽電氣工程職業(yè)技術學院學報.2013(04) :31-34. " 分析了工業(yè)用電量與工業(yè)業(yè)擴報裝之間的相關性，但建立的預測模型直接將業(yè)擴報裝容 量作為自變量，而未考慮業(yè)擴報裝初期用電不穩(wěn)定階段對預測結果的影響；文獻[2] "余 向前，王林信，張維靜，等.基于生長曲線的行業(yè)業(yè)擴用電趨勢研究[J].電力需求側管 理.2014, 16 (2) : 21-25. "探究了用戶在業(yè)擴報裝后的用電變化趨勢，對行業(yè)業(yè)擴用電曲線 進行了擬合，但建立的預測模型較為簡單，未考慮用戶發(fā)生多次業(yè)擴報裝所產(chǎn)生電量的分 離，同時也未考慮季節(jié)特性以及相關因素對用電曲線的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明力圖克服現(xiàn)有文獻的不足，提供一種基于修正業(yè)擴生長曲線與季節(jié)調(diào)整的 月度電量預測方法，該方法采用不同方式實現(xiàn)對用戶個體和行業(yè)整體的月度電量曲線的預 測，并借助對用戶個體的用電曲線的擬合提取出相應的關鍵參量，用以修正行業(yè)整體的業(yè) 擴生長曲線，從而使得行業(yè)整體的電量預測更加準確。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0007] -種基于修正業(yè)擴生長曲線與季節(jié)調(diào)整的月度電量預測方法，包括以下步驟：
[0008] (1)根據(jù)電力企業(yè)所采集的大量用戶的業(yè)擴報情況和用電情況，進行數(shù)據(jù)挖掘，根 據(jù)用電特征將用戶分為若干子類，每類選取對應的典型用戶；
[0009] (2)針對用戶個體的用電曲線，對存量電量和各次業(yè)擴所產(chǎn)生電量進行分離，采 用生長曲線模型對各次業(yè)擴所產(chǎn)生電量的過渡過程進行擬合，將存量電量以及各次業(yè)擴所 產(chǎn)生電量的擬合曲線進行疊加即得到用戶個體月度電量預測曲線；同時，提取得到各次業(yè) 擴所產(chǎn)生電量分量的穩(wěn)定利用小時數(shù)、穩(wěn)定時間、過渡期內(nèi)各月負荷投運比例，并作為步驟 (3)的電特性指標；
[0010] (3)根據(jù)各用戶提取得到的電特性指標對行業(yè)整體的月度凈用電生長曲線進行修 正，得到修正月度凈用電生長曲線；分別對行業(yè)整體的月度用電量曲線和修正月度凈用電 生長曲線進行季節(jié)性分解，得到趨勢循環(huán)項、季節(jié)項、隨機項三部分；根據(jù)具體情況選擇相 應的預測算法，建立月度電量趨勢項與修正月度凈用電容量趨勢項以及其他相關因素的預 測模型，得到預測期內(nèi)的月度電量趨勢項預測值；根據(jù)歷史同期月度電量季節(jié)項計算出預 測期內(nèi)的月度電量季節(jié)向預測值；將月度電量趨勢項預測值與季節(jié)項預測值疊加，即得到 行業(yè)整體月度電量預測曲線。
[0011] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的用戶個體月度電量預測曲線的預測方法，包括 以下步驟：
[0012] (2. 1)業(yè)擴用電生長曲線的擬合
[0013] 采用生長曲線模型對各次業(yè)擴行為產(chǎn)生的電量分量進行擬合和預測；根據(jù)用戶在 過渡期內(nèi)的電量變化特性，選取Logistic模型作為生長曲線模型，逐次對各個業(yè)擴電量分 量進行擬合，其表達式如下：
[0015] 其中，a、b、k為待定參數(shù)；
[0016] 其后，采用生長曲線預測法進行參數(shù)估計；
[0017] (2. 2)各次業(yè)擴所產(chǎn)生電量的分離
[0018] 記用戶歷史數(shù)據(jù)樣本區(qū)間內(nèi)的月度電量曲線和凈用電生長曲線分別為QjPCt，t =1，2,…，T，T為觀測數(shù)據(jù)的月數(shù)；其中，Ct表示為
[0020] 其中，Cs為存量容量；C u為用戶發(fā)生第i次業(yè)擴業(yè)務增加或減少的容量；S i為符 號函數(shù)，對于增容類業(yè)擴業(yè)務，S1= 1，對于減容類業(yè)擴業(yè)務，S 1=-I ;t 用戶第i次業(yè)擴 發(fā)生的月份；Nb為觀測期內(nèi)用戶發(fā)生業(yè)擴行為的總次數(shù)；ε (t)為單位階躍序列；
[0021] 記q。,^ q iit(i = 1，2, . . .，Nb)分別為存量電量以及各次業(yè)擴所產(chǎn)生的電量分量； 采用如下步驟將Qcit以及各個q ^從Q t中分離出來；
[0022] (2. 2. 1)選取用戶發(fā)生第1次業(yè)擴行為之前的時間區(qū)間，即t = 1~t「l，對仏~ Qtl i進行擬合，并對之后的時間區(qū)間進行預測，得到存量電量預測曲線L K = I,U+馬）； Np表示待預測的月數(shù)；
[0023] (2. 2. 2)從i = 1開始，逐次選取用戶發(fā)生第i次和第i+Ι次業(yè)擴行為之間的時間 區(qū)間，即t = 11+1_1，將該區(qū)間內(nèi)的電量減去存量電量預測值以及之前各次業(yè)擴對應的 電量分量的預測值，得到第i次業(yè)擴產(chǎn)生的電量分量，即
[0025] 對qi，t(t = t 1+1-1)進行擬合，并對之后的時間區(qū)間進行預測，得到第i次業(yè) 擴所產(chǎn)生電量分量的預測曲線G = ?,. ~ ;
[0026] (2. 2. 3)將存量電量以及各次業(yè)擴對應的電量分量的預測曲線進行疊加，即可得 到用戶的月度電量預測曲線，BP
>：
[0028] (2. 3)用戶用電特性指標的提取
[0029] 為了將用戶的用電特性體現(xiàn)到行業(yè)整體的電量預測過程中，提取如下的用電特性 指標，并據(jù)此修正行業(yè)擴用電生長曲線；
[0030] (2. 3. 1)各業(yè)擴電量分量的穩(wěn)定利用小時數(shù)Hsil:根據(jù)前述步驟得到的各次業(yè)擴 電量分量，當連續(xù)三個月電量變化不超過5%時，則認為該業(yè)擴電量分量已達到穩(wěn)定狀態(tài)； 穩(wěn)定利用小時數(shù)計算表達式如下：
[0032] 其中，qSil表示第i次業(yè)擴對應的穩(wěn)定電量；
[0033] (2. 3. 2)各業(yè)擴電量分量的穩(wěn)定時間Tiu:表不用戶從發(fā)生業(yè)擴到業(yè)擴電量分量 達到穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)過的月數(shù)；
[0034] (2.3.3)各業(yè)擴電量分量過渡期內(nèi)的逐月負荷投運比例X1,Jtzt 1WtJTsil-I): 表示各業(yè)擴電量分量在過渡期內(nèi)的各月容量利用小時數(shù)與穩(wěn)定利用小時數(shù)的比值；
[0035] 計算表達式如下：
[0037] 作為本發(fā)明進一步的方案：所述的行業(yè)整體月度電量預測曲線的預測方法，包括 以下步驟：
[0038] (3. 1)行業(yè)業(yè)擴凈用電生長曲線的修正
[0039] 修正表達式如下：
[0041] 其中，C=和C廣分別為修正后和修正前的行業(yè)整體凈用電容量，上標IN代表該變 量為行業(yè)整體的值；W、？!,、〇、含義與所述的隊、1^ 1、人1^、(^,1一致，其增加了上標 η以代表該變量為第η個用戶的值；M為行業(yè)所包含的用戶數(shù)量；δ (t)為單位樣值序列，即 當且僅當t = 0時δ⑴=1，其余為0 ;<