基于反距離權(quán)重插值法的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了基于反距離權(quán)重插值法的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，包括：S1)通過(guò)電能采集裝置獲取用電單位歷史電力負(fù)荷信息，并記錄生產(chǎn)任務(wù)屬性值數(shù)據(jù)，由二者共同組成預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集；S2)在樣本集中搜索與待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)值相同的屬性對(duì)，根據(jù)屬性值及搜索出的屬性對(duì)確定待預(yù)測(cè)時(shí)間段的用電負(fù)荷，然后結(jié)束本方法流程；S3)否則，得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集，然后計(jì)算得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集元素對(duì)待預(yù)測(cè)時(shí)間段用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)權(quán)重；S4)通過(guò)待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集和預(yù)測(cè)權(quán)重得到待預(yù)測(cè)時(shí)間段的用電負(fù)荷。本方法能根據(jù)用戶的生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)波動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)企業(yè)用戶短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)。
【專利說(shuō)明】基于反距離權(quán)重插值法的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用戶電能管理領(lǐng)域，特別是一種基于反距離權(quán)重插值法的工業(yè)企業(yè)負(fù) 荷預(yù)測(cè)算法。

【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)企業(yè)通常都是用電大戶，其不僅用電量占地區(qū)總用電量的比重較高，而且負(fù) 荷曲線對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的負(fù)荷曲線也有相當(dāng)大的影響，對(duì)其進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)，提前一天至一 周預(yù)測(cè)系統(tǒng)負(fù)荷值，不但對(duì)確定電網(wǎng)日運(yùn)行方式有重要的作用，而且也是確定企業(yè)生產(chǎn)機(jī) 組組合方案、企業(yè)與區(qū)域電網(wǎng)功率輸送方案和負(fù)荷調(diào)度方案所不可缺少的。另外一方面，國(guó) 家電力企業(yè)為了提高電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷率，通常會(huì)對(duì)一定生產(chǎn)規(guī)模企業(yè)的用電容量，即企業(yè)最 大用電需量，設(shè)立上限和下限，超過(guò)上限的需量將按超出正常價(jià)格的懲罰價(jià)格收費(fèi)，低于下 限時(shí)按最大用電需量下限收費(fèi)，因此，合理控制工業(yè)企業(yè)最大需量，保證工業(yè)企業(yè)的月用電 量落在企業(yè)用電最大需量的上下區(qū)間內(nèi)，將會(huì)為企業(yè)用戶直接帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益。
[0003] 隨著國(guó)家減能減排政策的實(shí)施，以及政府和社會(huì)對(duì)企業(yè)能源綜合管理水平的要求 不斷提高，企業(yè)負(fù)荷預(yù)測(cè)問(wèn)題已經(jīng)成為企業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)降本增效的著力點(diǎn)。當(dāng)前，針對(duì)工業(yè) 企業(yè)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法一般采用電網(wǎng)系統(tǒng)常用的、簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)方法，如單耗法、時(shí)間序列 法、回歸模型等。由于企業(yè)負(fù)荷特性與電網(wǎng)的負(fù)荷特性不同，它的負(fù)荷波動(dòng)主要與生產(chǎn)狀況 和生產(chǎn)檢修計(jì)劃相關(guān)，針對(duì)企業(yè)的負(fù)荷預(yù)測(cè)不能完全按照電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法來(lái)進(jìn)行，所以 有必要選用適用于工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，并利用企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃信息對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行 校正，以有效提升工業(yè)企業(yè)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的正確性和準(zhǔn)確性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)當(dāng)前工業(yè)企業(yè)的短期負(fù)荷的研究較少以及現(xiàn)有的預(yù)測(cè)方法存在的缺陷，本發(fā) 明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于反距離權(quán)重插值法的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，該方法 能根據(jù)用戶的生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)波動(dòng)情況，實(shí)現(xiàn)企業(yè)用戶短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于反距離權(quán)重插值法的用電負(fù) 荷預(yù)測(cè)方法，包括：
[0006] S1)通過(guò)電能采集裝置獲取用電單位歷史電力負(fù)荷信息，并記錄與此電力負(fù)荷信 息同一時(shí)間段的歷史生產(chǎn)任務(wù)屬性值數(shù)據(jù)，由二者共同組成預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集；
[0007] S2)判斷待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值是否落入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集的生產(chǎn)任務(wù)屬 性值集合中，在樣本集中搜索與待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值相同的屬性對(duì)，若得到的 屬性對(duì)數(shù)量大于或等于1天，則根據(jù)待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值及搜索出的屬性對(duì)確 定待預(yù)測(cè)時(shí)間段的用電負(fù)荷，然后結(jié)束本方法流程，否則進(jìn)入下一步；
[0008] S3)根據(jù)待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值與該集合內(nèi)的歷史生產(chǎn)任務(wù)屬性值之間 的大小關(guān)系，得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集，然后計(jì)算得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集元素對(duì)待 預(yù)測(cè)時(shí)間段用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)權(quán)重；
[0009] S4)通過(guò)待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集和預(yù)測(cè)權(quán)重得到待預(yù)測(cè)時(shí)間段的用電負(fù)荷。
[0010] 所述的方法，步驟S1具體包括：
[0011] 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電單位每天Num個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)的監(jiān)測(cè)電表總功率值，分別記為? , i 為時(shí)間點(diǎn)序數(shù)，1彡i彡Num,y為日期，日期為y當(dāng)天的功率記錄為

【權(quán)利要求】
1. 基于反距離權(quán)重插值法的用電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括： 51) 通過(guò)電能采集裝置獲取用電單位歷史電力負(fù)荷信息，并記錄與此電力負(fù)荷信息同 一時(shí)間段的歷史生產(chǎn)任務(wù)屬性值數(shù)據(jù)，由二者共同組成預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集； 52) 判斷待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值是否落入預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集的生產(chǎn)任務(wù)屬性值 集合中，在樣本集中搜索與待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值相同的屬性對(duì)，若得到的屬性 對(duì)數(shù)量大于或等于1天，則根據(jù)待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值及搜索出的屬性對(duì)確定待 預(yù)測(cè)時(shí)間段的用電負(fù)荷，然后結(jié)束本方法流程，否則進(jìn)入下一步； 53) 根據(jù)待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性值與該集合內(nèi)的歷史生產(chǎn)任務(wù)屬性值之間的大 小關(guān)系，得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集，然后計(jì)算得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集元素對(duì)待預(yù)測(cè) 時(shí)間段用電負(fù)荷的預(yù)測(cè)權(quán)重； 54) 通過(guò)待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集和預(yù)測(cè)權(quán)重得到待預(yù)測(cè)時(shí)間段的用電負(fù)荷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1具體包括： 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電單位每天Num個(gè)采集時(shí)間點(diǎn)的監(jiān)測(cè)電表總功率值，分別記為
，i為時(shí) 間點(diǎn)序數(shù)，1彡i彡Num，y為日期，日期為y當(dāng)天的功率記錄為
；同時(shí)獲 取生產(chǎn)部門統(tǒng)計(jì)的該天的產(chǎn)量My ;多個(gè)采集日期的ξ和My，即歷史電力負(fù)荷信息和歷史生 產(chǎn)任務(wù)屬性值數(shù)據(jù)屬性對(duì)，組成預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2待預(yù)測(cè)時(shí)間段的生產(chǎn)任務(wù)屬性 值的計(jì)算方法包括：設(shè)當(dāng)月用電單位的計(jì)劃總產(chǎn)量為Mp當(dāng)月截止當(dāng)前一天已完成產(chǎn)量為 M。，當(dāng)前為該月第j天，當(dāng)月截止當(dāng)前日還剩余的天數(shù)為，則待預(yù)測(cè)時(shí)間為下一天的 計(jì)劃產(chǎn)量
，再根據(jù)用電單位的生產(chǎn)計(jì)劃和檢修計(jì)劃對(duì)％+1進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整 后為M' m，即為待預(yù)測(cè)時(shí)間為下一天的生產(chǎn)任務(wù)屬性值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S2具體包括： a) 設(shè)當(dāng)天為第j天，待預(yù)測(cè)時(shí)間為下一天的生產(chǎn)任務(wù)屬性值為％+1，則以今天為起點(diǎn)向 前追溯預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集Q，查找產(chǎn)量為％ +1的天數(shù)，即待預(yù)測(cè)天數(shù)；若待預(yù)測(cè)天數(shù)為1天，進(jìn) 入步驟b ;若待預(yù)測(cè)天數(shù)多于1天，進(jìn)入步驟c ;若待預(yù)測(cè)天數(shù)為0,進(jìn)入步驟S3 ; b) 設(shè)待預(yù)測(cè)天數(shù)為第k天，即Mk = M#則待預(yù)測(cè)時(shí)間為下一天的用電負(fù)荷
然后結(jié)束本方法流程； c) 設(shè)待預(yù)測(cè)天數(shù)存在N天，即第&天、第k2天…第kN天，則根據(jù)下式選取與下一天最 接近的第k天：
其中，Datey代表第y天所在的日期，X取值范圍為1、2、…N，min表示最小值； 則待預(yù)測(cè)時(shí)間為下一天的用電負(fù)荷
然后結(jié)束本方法流程。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S3得到待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集的方 法包括： la) 設(shè)置搜尋步長(zhǎng)為凡，其中
為一個(gè)百分值，其根據(jù)用電單位實(shí)際生產(chǎn)狀 況和樣本集Q的大小來(lái)確定； lb) 若產(chǎn)量％+1大于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集Q中任一天的產(chǎn)量，則轉(zhuǎn)向步驟lc ;若產(chǎn)量％+1小 于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集Q中任一天的產(chǎn)量，則轉(zhuǎn)向步驟Id ;若％+1為預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集Q中產(chǎn)量數(shù) 值的中間值，則轉(zhuǎn)向步驟le ; lc) 根據(jù)搜尋步長(zhǎng)Mp形成待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集q，其中
?子集q的元素個(gè)數(shù)為n，即第叫天、第m2天… 第％天，z的取值范圍為m^nv··%，在子集q中，按下式確定與Mj+1最接近的第m天：
如果m的元素個(gè)數(shù)超過(guò)1個(gè)，則根據(jù)步驟c選取與j+Ι最接近的1天； ld) 根據(jù)搜尋步長(zhǎng)Mp形成待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集q，其中
，子集q的元素個(gè)數(shù)為n，即第叫天、第m2 天…第mn天，z的取值范圍為m^nv··%，在子集q中，按下式確定與Mj+1最接近的第m天：
如果m的元素個(gè)數(shù)超過(guò)1個(gè)，則根據(jù)步驟c選取與j+Ι最接近的1天； le) 根據(jù)搜尋步長(zhǎng)Mp形成待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集q，其中
，子集q的元素個(gè)數(shù)為n，即第叫天、第m2 天…第mn天，z的取值范圍為m^nv··%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟S3計(jì)算得到預(yù)測(cè)權(quán)重的方法包括： 2a)若產(chǎn)量％+1大于或小于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集Q中任一天的產(chǎn)量，則轉(zhuǎn)向步驟2b ;若Mj+1 為預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集Q中產(chǎn)量數(shù)值的中間值，則轉(zhuǎn)向步驟2c ; 2b)在步驟lc或Id得到的待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集q中，除第m天的元素預(yù)測(cè)權(quán)重
夕卜，其余元素的預(yù)測(cè)權(quán)重為0 ; 2c)在le得到的待預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本集子集q中，令元素
與目標(biāo)元素的距離 dz = | Mz_Mj+11，則元素
的預(yù)測(cè)權(quán)重為
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟S4的計(jì)算方法具體包括： 待預(yù)測(cè)時(shí)間為下一天的用電負(fù)荷
8. 根據(jù)權(quán)利要求3?7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于：若待預(yù)測(cè)時(shí)間包括第j+h 天，其中h為非負(fù)整數(shù)，則將方法步驟涉及到的所有％+1替換成Μ#，Μ'_+1替換成M'_ +h，待預(yù) 測(cè)時(shí)間從第j+1天替換成第j+h天，從而得到待預(yù)測(cè)時(shí)間為第j+h天的用電負(fù)荷
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK104252647SQ201410255642
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】李文慶, 許靜, 彭旭東, 邱澤晶, 向潔, 丁勝 申請(qǐng)人:南瑞（武漢）電氣設(shè)備與工程能效測(cè)評(píng)中心, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司