毕业论文-清远市十二五规划负荷预测研究42817.doc
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1、本科毕业论文说明书本科毕业论文说明书 清远市十二五规划负荷预测研究清远市十二五规划负荷预测研究 系系 别别 电电 气气 工工 程程 系系 专业班级专业班级 电气工程及其自动化(电气工程及其自动化(2)班)班 学生姓名学生姓名 黄黄 得得 龙龙 指导教师指导教师 张张 尧尧 陈陈 丽丽 丹丹 提交日期提交日期 20112011 年年 5 5 月月 1818 日日 I 摘摘 要要 电力负荷预测是电力系统的重要组成部分,也是电力系统运行的经济基础,任 何时候,电力负荷预测对电力系统规划的运行都极其的重要。近几年,随着我国电 力供需矛盾的突出及其电力工业市场化运营机制的推行,电力负荷预测的准确性有 待
2、进一步的提高,然而由于社会运转速度的不断加快和信息量的膨胀,使准确的负 荷预测变的愈加困难。所以,电力负荷预测已成为电力行业必不可以少的一项工作。 本文基于清远市 1995 年至 2010 年的历史用电数据,并预测十二五期间全社用 电量。首先介绍了负荷预测的理论基础,即通过说明负荷预测的方法、特点、原理 以及实现步骤来突显理论基础的重要性,同时,本文重点介绍了灰色预测法和神经 网络法的理论基础及建模过程,并且灰色预测法采用的是 GM(1,1)模型,神经 网络法采用的则是 BP 神经网络。通过对这两种模型的分析与研究,并根据实际用 电量,从而预测出 2011 年至 2015 年清远市全社会用电量
3、。同时,通过对比灰色预 测法、BP 神经网络法以及多元线性回归预测法和时间序列法的预测结果,分析各种 方法的适用范围,并提出了灰色预测和 BP 神经网络的改进建议,并就四种预测方 法的结果进行了组合预测的设想。本文预测结果的得出是通过 MATLAB 软件编程 实现。 关键词:负荷预测,灰色预测法,神经网络法,用电量 II Abstract Power load forecasting is an important part of the power system,but also the economic foundation of power system operation,at any
4、 time load forecasting of power system planning of the operation are extremely important。In recent years,as Chinas outstanding power supply and demand and the power industry the implementation of market mechanism,the accuracy of load forecasting to be further improved,and the accelerating rate of so
5、cial functioning and expansion of information so that accurate load forecasting becomes more difficult。so the load forecasting has become the power industry shall not be less of a job。 This article is based in Qingyuan City from 1995 to 2010 the history of electricity data to predict second five-pow
6、er consumption during the whole society。First introduces the theoretical basis of load forecasting,load forecasting that by describing the method,characteristics,principles and implementation steps to highlight the importance of theory,while the paper also highlights the gray prediction method and t
7、he theoretical basis of neural network and the construction mode process,and the gray prediction method uses a GM (1,1) model,neural network method is used in BP neural network。Through the analysis of these two models and research,and based on actual consumption in order to predict the 2011-2015 tot
8、al electricity consumption in Qingyuan City。Also,by comparing the gray prediction method,BP neural network and multiple linear regression method and time series forecasting results of the analysis of the scope of application of various methods and made the gray BP neural network prediction and sugge
9、stions for improvement,and to Four prediction methods were forecasting the results of the idea。This prediction results obtained by MATLAB software programming。 Keywords:load forecasting,gray prediction method,neural networks,electricity III 目目 录录 摘摘 要要I I ABSTRACTABSTRACTIIII 第一章第一章 绪论绪论1 1 1.1 选题背景
10、和意义 1 1.2 负荷预测的概述 1 1.2.1 负荷预测的基本概念 .1 1.2.2 负荷预测的分类 .2 1.2.3 负荷预测的特点 .3 1.2.4 负荷预测的原理 .4 1.2.5 负荷预测的步骤 .5 1.3 国内外负荷预测的研究现状与发展趋势 6 1.4 本文的主要工作 7 1.5 本章小结 7 第二章第二章 负荷预测方法综述负荷预测方法综述8 8 2.1 负荷预测方法简要分析 8 2.1.1 单耗法 .8 2.1.2 趋势外推法 .8 2.1.3 弹性系数法 .9 2.1.4 回归预测法 .9 2.1.5 时间序列法 10 2.1.6 专家预测法 11 2.1.7 小波分析预测
11、技术 11 2.1.8 优先组合预测技术 11 2.2 本章小结 .12 第三章第三章 清远市十二五规划负荷预测建模清远市十二五规划负荷预测建模1313 3.1 原始资料收集及分析 .13 3.1.1 清远市经济状况分析 13 3.1.2 历史用电量分析 14 3.1.3 数据相关性分析 15 3.2 基于灰色预测方法的模型建立 .17 IV 3.2.1 灰色预测的概念 17 3.2.2 灰色预测基本原理 17 3.2.3 GM(1,1)模型的建立 17 3.2.4 应用 GM(1,1)模型预测清远市十二五期间全社会用电量.20 3.2.5 预测结果分析 24 3.3 基于神经网络法的模型建立
12、 .25 3.3.1 人工神经网络的基本概念 25 3.3.2 人工神经网络的特点 25 3.3.3 人工神经网络的分类 26 3.3.4 BP 神经网络模型与结构26 3.3.5 BP 神经网络的算法描述27 3.3.6 应用 BP 网络模型预测清远市十二五期间全社会用电量 .29 3.3.7 预测结果与分析 31 3.4 本章小结 .32 第四章第四章 预测实现与结果分析预测实现与结果分析3333 4.1 MATLAB简介33 4.2 预测结果的比较与分析 .34 4.3 预测的改进建议 .35 4.3.1 灰色预测模型的改进 35 4.3.2 BP 网络的改进36 4.4 组合预测的设想
13、 .37 4.4.1 组合预测的理论知识 37 4.4.2 单一预测模型权重系数的求解 37 4.5 本章小结 .40 总总 结结4141 参考文献参考文献4242 致致 谢谢4343 附附 录录4444 附录一 灰色预测法 MATLAB 源程序代码 .44 附录二 神经网络法 MATLAB 源程序代码 .45 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 选题背景和意义 本次课题基于十二五清远电网规划,清远市负荷预测的理论研究,具有一定的 研究性和可行性。 电力负荷预测是电力系统的重要组成部分,也是电力系统运行的经济基础,任 何时候,电力负荷预测对电力系统规划的运行都极其的重要。近几年,
14、随着我国电 力供需矛盾的突出及其电力工业市场化运营机制的推行,电力负荷预测的准确性有 待进一步的提高,然而由于社会运转速度的不断加快和信息量的膨胀,使准确的负 荷预测变的愈加困难。所以,电力负荷预测已成为电力行业必不可以少的一项工作。 基于清远市的负荷预测,目的是通过实际的例子说明负荷预测的重要性,同时 可以根据所预测出的负荷值,以调整清远市的产业生产格局,从而提高其经济发展 水平,促进整个清远市的综合竞争力。正值十二五期间,依据清远市自身的条件特 点,对当地用电负荷进行一个全面系统的分析研究是相当有必要的。 十二五期间是经济飞速发展的五年,清远市凭借着国家的有利政策及本地的实 际情况,在这五
15、年期间势必带来整个地区的蜕变。同样,负荷预测的分析研究,也 是规范产电、送电、配电、用电的依据,同时也可以促进全社会用电的经济、安全、 可靠。 1.2 负荷预测的概述 1.2.1 负荷预测的基本概念 电力负荷预测1是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作。从预测对象来看, 电力负荷预测包括对未来电力需求量(功率)的预测和对未来用电量(能量)的预 测以及对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负荷的时间分布和空间分布, 为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。 华南理工大学广州学院本科毕业论文说明书 2 最大负荷功率预测对于确定电力系统发电设备及输电设备的容量非常重要。为 了选择适当的机组类型和
16、合理的电源结构以及确定燃料计划,必须预测电力及电量 需求。负荷曲线的预测可以为研究电力系统的峰值、抽水蓄能电站的容量以及发输 电设备的协调运行提供数据支持。 1.2.2 负荷预测的分类 电力负荷预测是根据过去负荷情况,在结合现在负荷发展变化趋势,以及天气、 气候、经济以及社会等因素来确定未来各种用电量情况。电力负荷预测按照不同的 标准可分成以下几类1。 一、负荷预测按时间分类 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。由于工作性质的差异,电网调度部门与电力系统规划设计部门对负荷 预测时间跨度的分类差别较大,因此电力负荷预测往往按照电网调度和电网规划两 种
17、方式分别进行分类。 (1)电网规划部门对电力负荷预测的时间范围划分界定如下: 1)长期负荷预测一般指预测期限为 1030 年并以年为单位的预测。该类预测 用于战略规划,包括对发电能源资源的长远需求的估计,确定电力工业的战略目标, 电力新科技发展和科技开发规划,以及长远电力发展对资金总量的需求估计等,均 需要从长期电力负荷预测的结果出发来做出分析和判断。 2)中期负荷预测指预测期限为 510 年并以年为单位的预测。中期预测的期限 大致与电力工程项目的建设周期相适应,因此,对电力规划部门来讲这种期限的预 测至关重要。根据这种预测的结果,做出发输配电项目的建设计划,对电网的规划、 增容和改建工作至关
18、重要,是电力规划部门的重要工作之一。 3)短期负荷预测的预测期限为 15 年,主要是为电力系统规划,特别是配电 网规划服务的,对配电网的增容、规划极为重要。同时由于短期负荷预测的时间较 短,与电力系统的近(短)期发展直接相关,因此短期负荷预测的准确与否对于电 力系统而言是十分重要的。 (2)电网调度部门对电力负荷预测的时间范围划分界定如下: 1)超短期负荷预测是指时间跨度在 1h 之内的负荷预测,其中用于电能质量控 制需 510s 负荷预测值,用于安全监视需要 15min 的负荷值,而用于预防控制和 紧急状态处理需要 1060min 的负荷值。超短期负荷预测的结果用于编制发电机的 运行计划,确
19、定旋转设备用容量,控制检修计划,估计收入,计算燃料及购入电量 的数量和费用。该类型预测结果的使用对象是电网调度员。 2)短期负荷预测是指时间跨度在 2448h 内的负荷预测,主要用于水火电分配、 第一章 绪论 3 水火协调、经济调度和功率交换。该类负荷预测结果的使用对象是编制调度计划的 工程师。 3)中期负荷预测是指时间跨度在一周至一月内的负荷预测,主要用于水库调度、 机组检修、交换计划和燃料计划。该类预测结果的使用对象是编制中长期运行计划 的工程师。 4)长期负荷预测则指以年为单位的负荷预测,主要用于电源和电网的发展规划, 需数年至数十年的负荷值。该类预测结果的使用对象是规划工程师。 二、负
20、荷预测按行业分类 负荷预测按行业可以分为城市民用负荷、商业负荷、农村负荷、工业负荷以及 其他负荷的负荷预测。 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, 可能因存在交叉而发生某些实际负荷归类的多种选择。此时,需要由电力企业按各 自更具体的负荷预测分类细目具体确定。 三、负荷预测按特性分类 根据负荷预测表示的不同特性,常常又分为最高负荷、最低负荷、平均负荷、 负荷峰谷差、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、 负荷率等的预测,以满足电力企业管理工作的需要。 1.2.3 负荷预测的特点 由于负荷预测是根据电力负荷的过去推测它的未来数值,所以负荷预测
21、工作所 研究的对象是不确定事件。只有不确定事件、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。这就是负荷预测具有以下明显的 特点2。 1、准确性 因为电力负荷未来的发展是不确定的,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的条件下做出的,对于条件而言,又可分为必然条件 和假设条件两种。 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
22、求有比较确切的数量概念,往往需要指明预测的时间。 华南理工大学广州学院本科毕业论文说明书 4 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可能的发展情况下进 行预测,就会得到各种条件下不同的负荷预测方案。 1.2.4 负荷预测的原理 负荷预测工作是根据电力负荷的发展变化规律,预计或判断其未来发展趋势和 状况的活动,因此必须科学的总结出预测工作的基本原理,用于指导负荷预测工作2。 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为人们所知道 的,这是人们在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
23、变化及外因作 用大小不同,因此事物的发展变化会有很多种可能。对某一具体指标的预测,往往 是按照某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,连续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。该原理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。电力系统负荷的发展变化同样存在着惯性,这种惯性正是进行 负荷预测的主要依据。 4、相似性原理 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 与过去一定阶段的发展过程和发展状况相类似,因此可以根据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
24、似性原理。目前,预测技术中 使用的类推法或类比法,就是这个原理的预测方法。 5、反馈性原理 反馈就是利用输出返回到输入端,再调节输出结果。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差异时,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,实质上就 是将预测的理论值也实际相结合,首先认真分析预测值和实际值之间的差距及产生 差距的原因。然后根据查明的原因,适当改变输入数据及参数,进行反馈调整,使 预测质量进一步提高。 6、系统性原理 系统性原理认为预测对象是一个完整的系统,它本身有内在的系统,又因与外 第一章 绪论 5 界事物的联系形成
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