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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流【电力市场概论课件】第六讲 电力负荷预测方法.精品文档.第一章 电力负荷预测综述 本章介绍了电力负荷预测的基本概念和作用，论述了负荷预测常用方法的分类，介绍了负荷预测的误差分析手段，并给出了负荷预测工作的完整步骤，从而使读者对负荷预测理论方法达到初步了解，为后续章节的学习打好基础。第一节 负荷预测概念和原理 电力系统的任务是给广大用户不间断地提供优质电能，满足各类负荷的需求。 一、负荷预测概念 负荷可指电力需求量或者用电量，而需求量是指能量的时间变化率，即功率。也可以说，负荷是指发电厂、供电地区或电网在某一瞬间所承担的工作负荷。对用户来说，用
2、电负荷是指连接在电网的用户所有用电设备在某一瞬间所消耗的功率之和。 1负荷按物理性能划分 负荷按物理性能分为有功负荷和无功负荷。 (1)有功负荷：是把电能转换为其他能量，并在用电设备中真实消耗掉的能量，计算单位为hw(千瓦)。 (2)无功负荷：在电能输送和转换过程中，需要建立磁场(如变压器、电动机等)而消耗的功率。它仅完成电磁能量的相互转换，并不做功，在这个意义上称为“无功”，计算单位是kvar(千乏)。 2负荷按电能的划分 负荷按电能的产、供、销生产过程分为发电负荷、供电负荷和用电负荷。 (1)发电负荷：指某一时刻电网或发电厂的实际发电出力的总和，计算单位为kW。 (2)供电负荷：指供电地区
3、内各发电厂发电负荷之和，减去发电及供热用厂用电负荷，加上从供电地区外输入的负荷，再减去向供电地区外输出的负荷，计算单位为kw。 (3)用电负荷：指地区供电负荷减去线路和变压器中的损耗后的负荷。计算单位为kw。 3负荷按时间的划分 负荷按时间分为年、月、日、时、分负荷、 4售电量及用电量 (1)售电量：是指电力企业售给用户(包括趸售户)的电量及供给本企业非电力生产(如修配厂用电)、基本建设、大修理和非生产部门(如食堂、宿舍)等所使用的电量。 (2)用电量，是指电网(或电力企业)的售电量与自备电厂自发、自用电和其售给附近用户的电量之和。 5.电量的划分 电量可分为有功电量和无功电量。 (1)有功电
4、量：是指有功负荷与时间的乘积。有功电量可由电能表读出，也可由有功负荷的平均值乘以时间得出，有功电量的计算单位是kwh。 (2)无功电量：是指无功负荷与时间的乘积。无功电量可由无功电能表读出，也可由无功负荷的平均值乘以时间得出，无功电量的计算单位是kvarh。 6负荷预测 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。 二、电力负荷预测的作用和现状 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，可以经济合理地安排电网内部发电机组的启停，保持电网
5、运行的安全稳定性，减少不必要的旋转储备容量，合理安排机组检修计划，保记社会的正常生产和生活，有效地降低发电成本，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。 因此，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。 负荷预测的核心问题是预测的技术方法，或者说是预测数学模型，随着现代科学技术的不断进步，负荷预测理论技术得到了很大发展，理论研究逐
6、步深入，适合本地特点的预测程序、软件开始出现。如华北电力大学的陈志业、牛东晓教授等人先后对负荷预测理论及应用进行了研究，开发了适合短、中、长期各类负荷预测的实用软件包，分别通过了电力工业部和有关网省局的技术鉴定，签定认为负荷预测模型的研究达到了国际先进水平，并己广泛地应用于华北电网各个地区。 三、影响负荷预测作用大小的因素 负荷预测作用的大小，要看由于使用了预测结果所产生的收益，是否超出了所支出的费用，以及超出多少。影响预测作用大小的因素是多方向的，主要有以下几项。 1负荷预测费用的高低 负荷预测费用包括设计和实行预测程序费，历史数据资料收集、整理、计算和储存费，资料使用费，资料更新费，人员技
7、术培训费等。 2负荷预测结果的准确性 一般说来，准确性高的负荷预测比准确性低的预测作用更大。但是，准确性高的预测方法往往是比较复杂的，这又与较大的费用支出相矛盾。这就要看由于使用复杂预测技术手段所提高的预测准确性，给决策者带来的好处有多大，是否值得。不同的负荷与电量预测对准确性的要求不同，长期的负荷预测甚至容许误差达到10，而短期的日负荷预测的误差一般不能超过3。 3负荷预测的时效性 所谓负荷预测的时效性指的是提出一项预测结果需要多少时间。如能很快地得到预测结果，可使决策者有充分的时间改变决策，即预测的领先时间长，则预测作用大。反之，如果迟迟拿不出预测结果，领先时间又很短，其作用也就不大了。这
8、一点对于电力系统在线超短期实时预测就更为重要了*为此，我们应该大力提倡使用现代科学技术手段，如高速大容量电子计算机，各类资料信息管理系统，获取气象、政治、经济信息的现代化通信手段。 4负荷预测所依据的历史资料其变动规律有无重大变化 在利用历史资料进行外推负荷预测中，如果负荷的过去和现在的发展现律直接延伸到未来，没有什么重大的干扰和破坏，则可以加以模型化，利用已知的模型，类比现在，预测未来。如果在预测期中发生了无法估计的重大事件(如气象的剧烈变化、严重灾害、国家政策的重大变化等)，以致使负荷变化的正常规律被破坏，使原来持续上升或下降的资料发生转折，就会使预测失效。这类负荷预测失实的情况不少，因为
9、转折点是最难预测的。 5负荷预测期限的长短 负荷预测的具体作用视预测期限的长短而异。电力负荷预测一般可分为长期、中期、短期和超短期四种，它们各有其预测的目的和意义。长期预测一般指10年以上，中期预测一胶指5年左右，短期预测一般指l天以上至1年以下，超短期预测一般指1h以内。不同时期的预测会对不同的研究指标起不同的作用。 四、负荷预测的特点 由于负荷预测是根据电力负荷的过去和现在推测它的未来数值，所以，负荷预测工作所研究的对象是不肯定事件。只有不肯定事件、随机事件，才需要人们采用适当的预测技术，推知负荷的发展趋势和可能达到的状况。这就使负荷预测具有以下明显的特点。 1不准确性 因为电力负荷未来的
10、发展是不肯定的，它要受到多种多样复杂因素的影响，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。例如，我们经常说，如果天气一直不下雨的话，排灌负荷将保持较高的数值等等。当然，这些假设条件不能毫无根据的凭空假设，而应根据研
11、究分析，综合各种情况而得来。给预测结果加以一定的前提条件，更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状况进行预测，就会得到各种条件下不同的负荷预测方案。 五、负荷预测的基本原理 负荷预测工作是根据电力负荷的发展变化规律，预计或判断其来来发展趋势和状况的活动，因此必须科学地总结出预测工作的基本原理，用于指导负荷预测工作。 1可知性原理 也就是说，预测对象的发展规律，其未来的发展趋势和状况是可以
12、为人们所知道的。客观世界是可以被认识的，人们不但可以认识它的过去和现在，而且可以通过总结它的过去和现在推测其未来。这是人们进行预测活动的基本依据。 2可能性原理 因为事物的发展变化是在内因和外因共同作用下进行的。内因的变化及外因作用力大小不同，会使事物发展变化有多种可能性。所以，对某一具体指标的预测，往往是按照其发展变化的多种可能性，进行多方案预测的。 3连续性原理 又称惯性原理，是指预测对象的发展是一个连续统一的过程，其未来发展是这个过程的继续。它强调了预测对象总是从过去发展到现在，再从现在发展到未来。它认为事物发展变化过程中会将某些原有的特征保持下来，延续下去。电力系统的发展变化同样存在着
13、惯性，如某些负荷指标会以原有的趋势和变化率发展下去。这种惯性正是我们进行负荷预测的主要依据。因此，了解事物的过去和现在，并掌握其变化规律，就可以对其未来的发展情况利用连续性原理进行预测。 4相似性原理 尽管客观世界个各种事物的发展各不相同，但些事物发展之间还是存在着相似之处，人们就利用这种相似性进行预测。在很多情况下，作为预测对象的一个事物，其现在的发展过程和发展状况可能与另一事物过去一定阶段的发展过程和发展状况相类似，人们就根据后事物的已知发展过程和状况，来预测所预测对象的未来发展过程和状况，这就是相似性原理。目前，预测技术中使用的类推法或历史类比法，就是基于这个原理的预测方法。例如，当我们
14、预测一个新的经济开发区的用电量时，由于其建成时期较短，没有很多历史数据可利用。这时，就难以用趋势外推、回归分析等方法建模预测。这种情况下，我们可以参考一个早已建成的、规模和条件具有可比性的其他经济开发区、以其发展时期相对应的用电量，作为预测新经济开发区用电量的基础，从而可以作出相应的预测结果。 5反馈性原理 反馈就是利有输出返回到输入端在调节输出结果。预测的反馈性原理实际上是为了不断提高预洲的准确件而进行的反馈调节。人们在预测活动实践中发现，当预测的结果和经过一段实践所得到的实际值存在着差距时，可利用这个差距，对远期预测值进行反馈调节，以提高预测的准确性。在进行反馈调节时，首先认真分析预测值和
15、实际值之间的差距及产生差距的原因然后根据已经查明的原因，适当改变输人数据，进行反馈，调节远期预测结果。反馈性预测实质上就是将预测的理论值与实际相结合。在实践中检验，然后进行修改、调整，使预测质量进一步提高。 6系统性原理 这个原理认为预测对象是一个完整的系统，它本身右内在的系统，它与外界事物的联系又形成了它的外在系统。这些系统综合成一个完整的总系统，都要进行考虑。即预测对象的未来发展足系统整体的动态发展，而且整个系统的动态发展与它的各个组成部分和影响出素之间的相互作用和相互影响密切相关。系统性原理还强调系统整体最佳，只有系统整体最佳的顶测，才是高质量的预测，才能为决策者提供最佳的预测方案。第二
16、节 用电量与负荷预测的分类 用电分类是说明国民经济各部门用电情况和变化规律，它是反映电气化的发展水平和趋势的指标，用于分析研究经济增长与电力生产增长、社会产品增长与电力消耗量增长的相互关系，是负荷预测和电力分配的依据。为了统一历史数据的口径，在此做一介绍。 我国用电分类从1986年起按“国民经济行业用电分类”，把全部用电量按下列三个原则进行划分：一是参考国际行业分类的标准和经验，从我国实际情况出发划分各行业的界限，并在具体分类中兼顾国际资料对比的需要；二是区分物质生产领域和非物质生产领域；三是主要按照企业、事业单位、机关团体和个体从业人员所从事的生产或其他社会活动性质的同一性分类，即按其所属行
17、业分类，而不按其所属行政主管系统分类，但也应适当照顾行政主管部门业务管理范围的需要。 一、国民经济行业用电分类 国民经济行业按用电分类，连同城乡居民用电可分为八大类，各类用电包括范围如下。 1农、林、牧、渔、水利业 该行业用电指乡、村用于农业、林业、畜牧业、渔业、水利业等方面的生产用电。 (1)农业包括种植业、其他农业； (2)林业包括林业经营种植等； (3)畜牧业包括牲畜饲养放牧业、家禽饲养业、其他畜牧业； (4)渔业包括海水渔业和淡水渔业， (5)水利业； (6)农、林、牧、渔、水利服务业。 2工业 工业用电指工业企业用于工业生产的用电。如果企业生产跨行业产品时，应按企业主要产品进行归类。
18、工业包括采掘业和制造业。 (1)采掘业。采掘业主要包括矿业、木材及竹材采运业以及自来水生产和供应业。其中矿业包括固体矿藏、液体矿藏和气体矿藏的开采和洗选。主要有煤炭、石油和天然气、黑色金属、有色金属、建材及其他非金属矿的采选业、采盐业和其他矿采选业。 (2)制造业。制造业范围较为广泛，包括17类：（1）食品、饮料和烟草制造业；（2）纺织业；（3）造纸业：（4）电力、蒸汽、热水生产和供应；（5）石油加工业；（6）煤焦、煤气及煤制品业；（7）化学工业中的轻工业；（8）医药工业；（9）化纤工业；（10）橡胶及塑料制品业中的轻工业；（11）建筑材料及其他非金属矿制品业；（12）黑色金属冶炼及压延加工业
19、；（13）有色金属冶炼业；（14）金属制品业；（15）机械工业；（16）交通运输、电气、电子设备制造业；（17）其他工业。 3其他事业 (1)房地产管理、公用事收、居民服务和咨询服务业。 (2)卫生、体育和社会福利事业。 (3)教育、文化艺术和广播电视事业。 (4)科学研究和综合技术服务事业。 (5)国家党政机关和社会团体。 4城乡居民用电 (1)乡村居民生活照明用电，包括照明、家用电器等用电。 (2)城镇居民生活照明用电、包括照明、家用电器等用电。 此外，国民经济用电还包括地质普查和勘探业，建筑业，交通运输邮电通信业，商业、公共饮食业，物质供销和仓储业。 二、负荷预测分类 1负荷预测按时间分
20、类 电力负荷预测中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的预测，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祝组的安装(包括装机容量大小、型式、地点和时间)与电网的规划、增容和改建，是电力规划部门的重要工作之一。 短期预测则是指一年之内以月为单位的负荷预测，还指Lx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、未来一大的负荷指标，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，使对发电机统出入变化事先得以估计；可以经济合理地安排本网内各机组的启停
21、，降低旋转储备容量；可以在保证正常用电的情况下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。其意义在于可对电网进行计算机在线控制，实现发电容量的合理调度，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、农村负荷、工业负荷以及其他负荷的负拘预测。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进行预测；农村负荷预测是指广大农村所有负荷(包括农村民用电、生产与排灌用电以及商业用电等)的预测；而其他负荷预测则包括市政用电(如街道照明等)、公用
22、事业、政府办公、铁路与电车、军用等等负荷的预测。 虽然负荷可以大致这样分类预测，但并不严格，对于按某类负荷进行预测时，可能发生把某些实际负荷归算到哪一类负荷的争执。在这种情况下，就只能由各供电部门自己决定。因此，在一些供电公司中，可以各自有共更具体的负荷预测分类细目。 3负荷预测按特性分类 根据负荷预测表示的不同持性，常常又分为最高负荷、最低负荷、平均负荷、负荷峰谷差、高雌负荷平均、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。第三节 负荷预测基本程序 对电力负荷进行科学预测，要有一个基本程序，就是要考虑预测工作怎样进行，分几个阶
23、段，先做什么，后做什么。只有把负荷预测工作的整个程序搞清楚，才能做好负荷预测上作。根据所进行的电力负荷预测的实践活动，认为其基本程序如下。 一、确定负荷预测目的，制订预测计划 负荷预测目的要明确具体，紧密联系电力丁业实际需要，并据以拟定一个负荷预测工作计划。在预测计划中要考虑的问题主要有：准备预测的时期，所需要的历史资料(按年、按季、按月、按周或按日)，需要多少项资料，资料的来源和搜集资料的方法，预测的方法，预测工作完成时间，所需经费来源等等。关于所需资料项数多少，说法不一。有人主张外推预测的时期数不能超过历史资料的时期数，如设d历史资料时期数，A外推预测时期数、则有dh。也有人认为，这种要求
24、低估了短期预测所需项数和高估了长期预测所需项数，主张用d4计算。按此式，如向前预测1期，则Al，d=4）即需要4期历史资料；如向前预测4期，则需8期历史资料；如向前预测100期，就要用40期历史资料即可。可见，用这个公式计算，照顾了短期预测的需要，却不利于长期预测。实际上，根据长期的历史资料进行短期预测，要比根据短期的历史资料进行长期预测更可靠些，因为这样根据更充分些。 二、调查资料和选择资料 要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，以及公开发表和未公开发表的资料，然后从众多的资料中挑选出有用的一小部分，即把资料浓缩到最小量。挑选资料的标76，一要直接有关
25、性，二要可靠性，三要最新性。先把符合这三点的资料挑出来，加以深入研究，在这以后，才能考虑是否还需要再收集其他资料。收集统计资料是不容易的，尤其是在我国当前的情况下，各层次的资料往往不够完整，真实性也有问题，再加上保密问题尚未解决，就更增加了难度。尤其是如果资料收集和选择得不好，会直接影响负荷预测的质量。 三、资料整理 对所收集的与负荷有关的统计资料进行审核和必要的加工整理，是保证预测质量所必须的。可以说，预测的质量不会超过所用资料的质量，整理资料的目的是为了保证资料的质量，从而为保证预测质量打下基础。 1衡量统计资料质量的标准 衡量一个统计资料质量高低的标谁，主要有以下几方面： (1)资料完整
26、无缺，各期指标齐全； (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“分离项”(outlier)； (3)时间数列各值间有可比性。 此外，还有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。 2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代替，如果开头一项资料空缺，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。对能查明原因的异常值，用适当方法加以订正；对原因木明而又没有可靠修改根据的资料，最好删去，有多少删多少。 (3)对时间数列中
27、不可比资料加以调整。时间数列资料的可比性主要包括：各期统计指标的口径范围是否完全一致，各期价值指标所用价格有无变动；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，务必使资料在时间上有可比性。此外，还要根据研究目的，认真考虑时间数列的起止时间，即应截取哪一段时期的资料使用。 四、对资料的初步分析 在经过整理之后，还要对所用资料进行初步分析，包括以下几方面： (1)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，还是其他什么确定的原因所致。 (2)查明
28、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，从而使历史数据序列趋于平稳。 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。这些统计量将在后面介绍。 五、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，这就是预测他。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，
29、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，可同时采用几种数学模型进行运算，以便对比、选样。 六、综合分析，确定预副结果 通过选择适当的预测技术，建立负荷预测数学模型，进行预测运算得到的预测值，或利用其他方法得到的初步预测值，还要参照当前已经出现的各种可能性，以及新的蹈势与发展，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。所以耍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。 预测值的确定决
30、不是通过某一、两个预测运算就能轻而易举取得的。搞好预测需“重在分析、贵在方法、巧在应用”，也就是说，负荷预测工作不仅是一种科学，而且是一种艺术，良灯的综合判断能力是难于用简单的语言传授的，而是个人才能、经验与教洲综合作用的结果。 七、编写预测报告，交付使用 根据分析判断最后确定的预测结果，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，让使用者一日了然。便于应用。 八、负荷预测管理 将负荷预测报告提交主管部门后，只是本次预测告一段落。并不等于全部预测工作的结
31、束，随后仍需根据主客观条件的变化及预测应用的反馈信息进行检验，必要时应修正预测值。例如，预测值交付使用后，经过一段时间的实践，发现这一时期的实际值和预测值之间有差距，就要利用反馈性原理对远期预测值进行调整，这也是对负荷预测的滚动性管理。 对预测结果还要进行预测误差分析，如果从分析中发现预测误差倔大，就要检查原因，是不是影响历史负荷变动的基本因素发生了变化，以致负荷的轨迹变了，从而考虑改换模型。对误差数列的分析有助于辨明所拟合的模型是否充分，是否适当。第四节 负荷预测误差分析 由于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。 预测误差和预测结果的
32、准确性关系密切。误差愈大，准确性就愈低；反之，误差愈小，准确性就愈高。可见，研究产生误差的原因，计算并分析误差的大小，是有很大意义的。这不但可以认识预测结果的难确程度，从而在利用预测资料作决策时具有重要的参考价值，同时，对于改进负荷预测工作，检验和选用恰当的预测方法等方面也有很大帮助。 一、产生误差原因 产生预测误差的原因很多，主要有以下几个方面： (1)进行预测往往要用到数学模型，而数学模型大多只包括所研究现象的某些主要因素，很多次要的因素都被略去了。对于错综复杂的电力负荷变化来说，这样的模型只是一种经过简单化了的负荷状况的反映，与实际负荷之间存在差距，用它来进行预测，也就无可避免地会与实际
33、负荷产生误差。 (2)负荷所受影响是千变万化的，进行预测的目的和要求又各种各样，因而就有一个如何从许多预测方法中正确选用一个合适的预测方法的问题。如果选择不当的话也就随之而产生误差。 (3)进行负荷预测要用到大量资料，而各项资料并不能保证都是准确可靠，这就必然会带来预测误差。 (4)某种意外事件的发生成情况的突然变化，也会造成预测误差。此外，由于汁算或判断上的错误，如平滑常数的选择不要，也会产生不同程度的误差。 以上各种不同原因引起的误差是混合在一起表现出来的，因此，当发现误差很大，预测结果严重失实时，必须针对以上各种原因逐一进行审查，寻找根源，加以改进。 二、预测误差分析 计算和分析预测误差
34、的方法和指标很多，现主要介绍如下几种。 1绝对误差与相对误差 设Y表示实际值，表示预测值，则称Y-为绝对误差，称为相对误差。有时相对误差也用百分数100%表示。这是一种直观的误差表示方法。在电力系统中作为一种考核指标而经常使用。 2平均绝对误差式中 MAE平均绝对误差；Ei第i个预测值与实际值的绝对误差；Yi第i个实际负荷值；第i个预测负荷值。由于预测误差有正有负，为了避免正负相抵消，故取误差的绝对值进行综合并计算其平均数，这是误差分析的综合指标法之一。 3均方误差式中， MSE均方差，其他符号同前。均方误差是预测误差平方之和的平均数，它避免了正负误差不能相加的问题。是误差分析的综合指标法之一
35、。 4均方根误差式中 RMSE均方根误差，其他符号同前。这是均方误差的平方根。由于对误差E进行了平方，加强了数值大的误差在指标中的作用，从而提高了这个指标的灵敏性，是一大优点，这也是误差分析的综合指标这一。 5标准误差 （I=1,2,n,）式中 SY预测标准误差； n历史负荷数据个数； m自由度，也就是变量的个数，即自变量和因变量的个数的总和。 6关联度误差分析 关联度是灰色系统理论提出的一种技术方法，是分析系统中各因素关联积蓄的方法，或者说是关了关程度量化的方法。图1-1 各因素几何态势图关联度的基本思想，是根据曲线间相似程度来判断关联程度，实质上是几种曲线间几何开头的分析比较，即认为几何形
36、状越接近，则发展变化态势越接近，关联程度越大。用此方法可以来比较几种预测模型对应的几条预测曲线与一条实际曲线的拟合程度，关联度越大，则说明对应的预测模型越优，拟合误差也就越小。图1-1所示的各因素几何态势图，曲线1、2间的相似程度大于曲线1、3间的相似程度，因此认为曲线1、2的关联度大，曲线1、3的关联度较小。如果说我们指定参考数列为x0，被比较数列（又称预测数列或因素数列）为xi，其中i=1,2,m，且则称为曲线x0与xi在第k点的关联系数。上式中|xo(k)-xi(k)|=i(k)称为第k点与xo与xi的绝对差；称为两级最小差，其中是第一级最小差，这表示在第xi曲线上，找各点与x0的最小差
37、，是条二级最小差，表示在各条曲线中找出的最小差基础上，再按i=1,i=2,i=m找所有曲线xi中的最小差；是两级最大差，其意义与最小差相似；r称为分辨系数，是0与1间的数，一般取r=0.5。综合各点的关联系数，可得出整个xi曲线与参考曲线x0的关联度ri为：对于单位不同，或初值不同的数列作关联度分析时，首先要做无量纲化、归一化预处理，也称为初值化。为了把所有数列无量钢化，并且要求所有数列有公共交点，用每一数列的第一个数xi(1)除其他数xi(k)，就可解决这两个问题，使得各数列之间具有可比性。【例1-1】设y0为参考数列（历史负荷数列），1、2为比较数列（两种预测方法所得预测值数列），y0、1
38、、2分别为试求1、2分别对y0的关联度。解：第一步，“初值化”第二步，求关联系数中两级差记1（k）为又 则 第三步，求关联系数 由于，|x0(k)-x1(k)|=1(k)，并取r=0.5，将两级差代入上式，可求得两级最小差由此可得即 第四步，求关联度可得r1r2。 这说明x2与x0的关联度小于x1与x0的关联度，从而2与y0的关联度，也就说明1与y0的拟合程度更优，精度更高，误差更小。因此，可以选择预测模型1去进行负荷预测。 7后验差检验 后验差检验是根据模型预测值与实际值之间的统计情况，进行检验的方法，这是从概率预测方法中移植过来的。其内容是：以残差（绝对误差）e为基础，根据各期残差绝对值的
39、大小，考察残差较小的点出现的概率，以及与预测误差方差有关指标的大小。具体步骤如下： 设历史负荷序列为：x(0)=x(0)(1),x(0)(2),x(0)(n)设预测值序列为设k时刻值x(0)(k)与计算值（预测值）之差e(k)，称为k时刻残差记实验值x(0)(k)，k=1，2，n的平均值为，即记残差e(k)，k=1，2，m的平均值为，有其中，m为预测残差数据的个数，一般有mn。记历史数据（实际值）方差为，即记残差方差为，有则可得验差检验的两个重要数据，即后验差比值C，小误差概率P 指标C越小越好，C越小，表示S1越大，而S2越小。S1大，表明历史数据方差大，历史数据离散程度就大。S2就小，表明
40、残差方差小，残差离散程度小。C小，表明尽管历史数据很离散，而模型所得的预测值与实际值之差并不太离散。 指标P越大越好，P越大，表示残差与残差平均值之差小于给定值0.6745S1的点较多。按C与P两个指标，可以综合评定预测模型的精度，如表1-1所示。表1-1 综合评定预测模型的小误差概率（P）和后验差比值（C）预测精度等级PC预测精度等级PC好（一级）合格（二级）0.950.80.350.70.70.450.65 有关后验差检验计算示例，将在第六章介绍。第二章 负荷预测经验技术与经典技术 经验预测方法主要依靠专家或专家组的判断，不是依靠数量模型。目的不是弄清电力负荷变化的轨迹和结构，而是给出一个
41、方向性的结论，当然预测结果也可能是数值型的。经验预测技术将介绍专家预测法、类比法及主观概率预测法；而负荷预测的经典技术将介绍单耗法、密度法、比例增长法及弹性系数法。第一节 专 家 预 测 法 专家预测法分为专家会议法和专家小组法。专家会议法通过召集专家开会，面对面地讨论问题，每个专家能充分发表意见，并听取其他专家的意见。这种方法缺点是：参加会议的人数有限，影响代表性；权威者的意见将起主导作用，一些专家盲从权威者的意见，或者碍于面子，不坚持与权威者不同的看法。因此，得出的结论不能集中所有专家的正确看法。专家小组法可以避免这些问题，专家小组预测法又称德尔菲法(DelPhi)。古希腊传说中，在德尔菲
42、有一个阿波罗神殿，希腊神在此可以预卜未来。本世纪40年代，美国兰德公司借用德尔菲这个地名，把专家小组预测法叫做德尔菲预测法。专家们不通过会议形式，而是通过书面形式独立地发表个人见解，专家之间相互保密，经过多次反复，给专家以重新考虑并修改原先意见的机会，最后综合出预测结果。德尔菲法最初用于科学发现和技术发明的预测，后来逐步用于经济预测。它在电力系统中可以用来预测未来哪些电力技术将有突破性发展，这种突破将在何时发生；某一地区哪一时期的用电水平将有何等显著性变化；更具体地，未来一年或几年全国或地区发电量及用电量的预测等。专家小组预测法分如下几步进行。 第一步，准备阶段。确定专家组成员，他们应该对电力
43、预测问题具有专家级水平，并且热心回答问题。一般选10-20人为宜；拟定提出的问题，问题提得要明确，便于专家作出简洁回答；搜集专家们可能用到的资料。 第二步，第一轮预测。把所需资料及提出的问题分送给各位专家，请他们按要求回答问题，注明回收日期，以便及时收回材料。 第三步，反复预测。把专家首次判断意见加以综合，归纳出几种不同意见，再次分送给专家们复议，请他们在比较自己意见和别人意见的基础上确定是否修改自己的意见，然后把第二次判断意见收集起来，再行归纳分析。这样反复35次即可将专家们的意见趋向一致。 第四步，得出预测结果。对最后一次专家意见，可用统计方法进行分析得出预测结果。 德尔菲法克服了专家会议
44、法的不足缺点，节约专家们的时间和行程费用，专家们可以方便地安排时间、思考问题。第二节 类 比 法 类比法是对类似事物作对比分析，通过已知事物对未知事物或新事物作出预测。例如，要新建一个经济开发区，从动工兴建到正常运作，逐年的电量需求是一个新事物，需要在规划设计时作出预测，以便统筹安排。由于没有历史数据，不可能进行模型预测、这种情况下，采用类比法是有效的。找一个已建成的经济开发区，与待建开发区进行比较、找出他们的共同点，利用相似和比例关系，对待建开发区的电量需求作出顶测，注意他们的不同之处，由此对预测结果进行调整。又如，借助甲国达到国民生产总值时的电力需求。研究乙国的情况，推测出乙国达到同国民生
45、产总值时的电力需求。 在用类比法的时候，用于比较的两个事物对研究的问题要具有相似的主要特征、这是比较的基础。两事物之间的差异要区别处理，有的可以忽略，有的可用于对预测作个别调整或系统调整。第三节 主观概率预测法 概率是一事件发生的可能性大小的度量，一般用事件发生频率来规定。例如，掷出质量均匀的硬币n次，记录出现正面的次数m，则出现正面的频率为，当n很大时，会发现比值以某种方式接近，于是把规定为掷硬币时出现正面的概率，这个概率是客观的，又称为客观概率。有的事件不能像抛硬币那样多次重复实验，因而不能通过频率规定概率，有的事件虽然可以做实验，但由于费用太高、危险性大等原因不去做实验，也不能计算频率进而规定概率，这时人们只能靠感觉、靠印象说出事件发生的概率，这样的概率与客观概率相对叫做主观概率。 主观概率法则是请若干专家来估计某特定事件发生的主观概率，然后综合得出该事件的概率。专家们给出的主观概率P要满足0P1，一个实验中，所有可能发生的事件的概率pi要满足pi=1。综合各专家给出的主观概率，一般用求平均的方法，即式中 N专家人数； Qi第i个专家给出的主观概率； 的求的主观预测概率。 例如，某地区请8名专家（Q1-Q8）。预测本地区