2011年度“国家大学生创新性实验计
划”
项目工作总结
项目名称：新疆某地区电网负荷特性分析与预测研究 项目编号：201210755035
项目负责人：常清 （电气091班） 项目组成员：阿同别克 （电气092） 指导教师：加玛力汗·库马什
项目岂止时间： 2012年 1月至2013 年 3月 项目承担单位：新疆大学 电气工程 学院
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目 录
第一部分：新疆某地区电网负荷特性分析
1 绪论 …………..……………….……………….……………………………………..…… 1 1.1 选题的背景与意义 ………………………………………………………………..…… 1 1.2 本文研究 ………………………………………………………………………….. ….. 1 1.3 国内外研究状况 ……………………………………………………………………….. 1 1.3.1 负荷特性指标 …………………………………………………………………….. 2 1.3.2 负荷特性分析方法 ……………………………………………………………….. 2 2 负荷特性分析 ……….……………………………………………………………………. 4 2.1 负荷特性 ……………………………………………………………………………….. 4 2.1.1 负荷特性分析分意义 …………………………………………………………….. 4 2.2 常用的负荷特性指标 …………………………………………………………………. 5 2.2.1 年负荷特性指标 ………………………………………………………………… ..5 2.2.2 季负荷特性指标 ………………………………………………………………….. 6 2.2.3 月负荷特性指标 ………………………………………………………………….. 6 2.2.4 日负荷特性指标 ………………………………………………………………….. 7 2.2.5 峰谷差 …………………………………………………………………………… ..8 2.3 新疆某地区地区月度负荷特性变化分析 ………………………………… 8 2.3.1 月最大负荷变化 …………………………………………………………………. .8 2.3.2 月最大日峰谷差变化 …………………………………………………………….. 9 2.3.3 典型日负荷特性变化分析 ……………………………………………………… 10 3 电力负荷特性变化的影响因素分析 ………………………………... ………………….. 12 3.1 气温及气侯对电网负荷的影响 …………………………………………………… 12 3.2 其他因素对用电负荷的影响 …………………………………………………….. 12 4 总结 …….………………………………………………………………………………… 14 附录 … ….………………………………………………………………………………… 15
第二部分：新疆某地区电网负荷预测研究
1 绪论 …………..……………….……………….…………………………………..…... 17 1.1 负荷预测的基本理论 ………………………………………………………… .17 1.1.1 负荷预测的定义 ………………………………………………………………… 17 1.1.2 负荷预测的分类 ………………………………………………………………… 17 1.1.3 负荷预测的意义 .…………………………………………………………… 18 1.1.4 负荷预测的特点 …………………………………………………………………. 19 1.2 负荷预测的发展现状 ….…………………………………………………………… 20 1.3 本项目主要任务 ………….………………………………………………………… 21 1.4 本项目创新点与特色 ………….…………………………………………………… 21 2 负荷预测的综合分析 ..………………………………………………………………….. 22 2.1 负荷预测的要求 ………………………………………………………… 22 2.2 负荷预测的影响因素 ……………………………………………………… 22 2.3 负荷预测的方法简介 .……………………………………………………………… 23 2.3.1 回归分析预测法 …………………………….………………………………… 24
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2.3.2 时间序列预测法 ………………………………………………………………. 25 2.3.3 指数平滑预测法 ………………………………………………………………… 26 2.3.4 灰色预测法 ………………………………………………………………………. 26 2.3.5 传统预测方法的特点 ……………………………………………………………. 27 2.3.6 小波分析预测法 …………………………………………………………………. 28 2.3.7 支持向量机预测法 .……………………………………………………………… 29 2.3.8 人工神经网络预测法 ……………………………………………………………. 29 2.3.9 专家系统预测法 …………………………………………………………………. 31 2.3.10 模糊理论预测法 ……………………………………………………………...… 32 2.3.11 现代预测方法的特点 .………………………………………………………….. 33 2.4 误差分析 ………………………………………………………………………………. 33 2.4.1 误差产生的原因 …………………………………………………………………. 34 2.4.2 误差的描述指标 …………………………………………………………………. 34 3 基于支持向量机的负荷预测 .…………………………………………………………… 36 3.1 机器学习简介 …………………………………………………………………………. 36 3.1.1 机器学习的主要问题 ……………………………………………………………. 36 3.1.2 经验风险最小化 …………………………………………………………………. 36 3.2 统计学习理论 …………………………………………………………………………. 37 3.2.1 VC维及其推广性 ..………………………………………………………………. 38 3.2.2 结构风险最小 ……………………………………………………………………. 40 3.3 支持向量机的特点 ……………………………………………………………………. 40 3.4 支持向量机机理 ………………………………………………………………………. 41 3.4.1 支持向量机分类 …………………………………………………………………. 41 3.4.2 支持向量机回归 …………………………………………………………………. 41 3.4.3 核函数 ……………………………………………………………………………. 44 3.5 实例分析 ………………………………………………………………………………. 45 3.5.1 负荷预测的步骤 …………………………………………………………………. 45 3.5.2 软件介绍 …………………………………………………………………………. 46 3.5.3 具体实例分析 ……………………………………………………………………. 46 4 结论 ……….……………………………………………………………………………… 50
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第一部分：新疆某地区电网负荷特性分析
1 绪论
1.1研究的背景与意义
随着经济的高速发展和人民生活水平的日渐提高，电力需求在日益俱增。近几年来，自治区大范围内需要采取错峰用电措施来保证社会的有序用电，所以实际上电力需求更高，负荷缺口更大，峰谷差进一步拉大。随着电力市场的发展和电力技术水平的不断提高，负荷特性分析工作作为电力市场分析的一项基础工作[1]。
电力工业是国民经济的基础工业。随着我国产业结构完善和人民整体生活水平的改善，对电能的需求逐年加大，同时对电力质量的要求也越来越高，且由于电能生产和消费的同时性，对电网建设和布局提出了更高的要求。电力负荷特性分析是电网规划建设的依据和基础。随着电力工业在国民经济中扮演着越来越重要的角色，对电力负荷的正确分析显得尤为重要。电力负荷预测是指通过对电力系统负荷历史数据的分析和研究，运用统计学、数学、计算机、工程技术及经验分析等定性定量的方法，探索事物之间的内在联系和发展变化规律，对未来的负荷发展做出预先估计和推测。电力负荷预测结果的准确与否直接关系到电力投资的效益，供电的可靠性，用电需求的正常发展，以及社会的经济效益和社会效益。但要做到预测准确或较准确是很困难的，因为影响电力负荷预测的因素相当多，且由于各地区产业结构和人民生水平不同，各具体因素对电力负荷预测的敏感度是不一样的，因而电力负荷预测具模糊性。 1.2本项目研究
通过本课题的研究，进一步加深对地区电力系统负荷特性的了解，总结影响负荷特性的主要因素，把握地区电力负荷特性的变化规律，有助于对负荷特性的发展趋势进行分析，从而提高改善电力供需矛盾和负荷特性的需求管理措施，实施有效的电力负荷调控，实现移峰填谷，使电力负荷分布趋于平稳，提高用电效率，从而提高系统运行的可靠性和经济性，同时也为电力企业经营和发展提高决策参考依据。 1.3国内外研究状况
发达国家电力改革推行的较早，市场相对完备，负荷特性分析工作也开展得很好。早在1952年日本九大电力公司就联合组成了日本电力调查委员会，是日本电力负荷调查、分析与预测的权威机构。在美国电力市场上，发电公司、电网公司以及管理监督机构均做负荷预测。对于我国，过去由于在计划经济体制下，负荷特性分析工作未受到充分重视；现在，正处在电力市场化的过渡期，竞争机制被引入电力市场，发电公司、电网公司与电力监管机构开始重视电力
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负荷特性分析与预测工作。我国电力负荷特性分析与预测的研究和实践还处于成长期，目前还尚未形成完整的体系。 1.3.1负荷特性指标
对负荷特性的研究主要基于对负荷特性指标和历史数据的分析，所涉及的指标数量多，指标变化的随机性大，而且指标一般不能直接相加。电力负荷特性分析的难度较大，主要表现在：目前缺乏系统的负荷特性分析方法，还有负荷特性指标是时点指标，不同地区、不同时间的负荷特性不能直接叠加。其次，各行业典型负荷曲线、非电网统调负荷特性曲线的获取和加工处理较为困难，定量分析各种因素对负荷特性的影响较为困难。
在进行负荷特性分析的过程中，一需要地区电网年负荷数据，然后分析该地区负荷特性变化的主要特点；二是负荷特性指标的规范和体系的建立；三是影响负荷特性的主要因素及其影响程度分析。 1.3.2负荷特性分析方法
对负荷进行分析时，往往利用曲线图、柱形图等来进行分析。对负荷影响因素进行分析时，主要采用以下常用的方法： （1）负荷曲线分析法
通过绘制图表来分析负荷特性，包括年、月、日的负荷指标分析等等。 （2）相关性分析法
是根据实际观察、调查或实验取得的一定数量的测定值，去分析现象之间相互关系和关系程度的一种统计分析方法。这种方法可用来分析和研究现象之间除函数关系之外的相互关系，并用相关系数表示出关系强度。 （3）回归分析法
回归分析法就是根据负荷过去的历史资料，建立可以分析的数学模型，对未来的负荷进行预测。其原理是利用数量统计中的回归分析法，通过对变量的观测数据进行分析，确定变量之间的相互关系，从而实现预测。
回归分析法是利用数理统计原理，对大量的统计数据进行数学处理，并确定用电量或用电负荷与某些自变量，例如人口、国民经济产值等之间的相关关系，建立一个相关性较好的数学模式即回归方程，并加以外推，用来预测今后的用电量。
回归分析包括一元线性、多元线性和非线性回归法。
①一元线性回归方程以y?a?bx表示，其中x为自变量，y为因变量，a，②多元线性回归方程为y?a0?a1x1?a2x2???anxn。 ③非线性回归方程因变量与自变量不是线性关系，如y?aebx，但许多经过
b为回归系数。
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