基于改進(jìn)型自適應(yīng)濾波法的城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)型自適應(yīng)濾波法的城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法，包括：步驟1，對負(fù)荷進(jìn)行采樣得到負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值，設(shè)置各個觀測值對應(yīng)的觀測值權(quán)數(shù)；步驟2，基于自適應(yīng)濾波法的基本預(yù)測公式得到第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值，計算第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差為所述預(yù)測值與所述觀測值的差值；步驟3，調(diào)整前N個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值權(quán)數(shù)的值；在判斷負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和與上一輪負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和的差值在設(shè)定范圍外時執(zhí)行所述步驟2，否則計算得到負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值。本發(fā)明提供的一種城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法，可以得到時間上無滯后、數(shù)值上精確的負(fù)荷預(yù)測值，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
【專利說明】基于改進(jìn)型自適應(yīng)濾波法的城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)型自適應(yīng)濾波法的城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、可靠是對電力系統(tǒng)的基本要求，同時也是未來電網(wǎng)中的發(fā)展目標(biāo)。隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的運(yùn)行和需求正在發(fā)生巨大的變化，其存在電力負(fù)荷峰谷差增大，系統(tǒng)裝機(jī)容量難以滿足峰值負(fù)荷的需求，導(dǎo)致電網(wǎng)在負(fù)荷高峰時拉閘限電，而低谷時，要停掉很多機(jī)組，機(jī)組頻繁啟停不僅增加能耗，而且影響機(jī)組壽命，使電力設(shè)備平均利用時間下降、發(fā)電效率下降、經(jīng)濟(jì)效益降低。同時大量非線性負(fù)載，對供電系統(tǒng)造成很大的諧波污染，復(fù)雜大電網(wǎng)受到擾動后的安全穩(wěn)定性問題日益突出。
[0003]無論是調(diào)峰問題，還是穩(wěn)定問題，其根源都在于能量的不平衡，或者說是電能的生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)的瞬時不平衡。電能存儲技術(shù)可以提供一種簡單的解決電能供需不平衡問題的辦法。各種形式的儲能裝置可以在電網(wǎng)負(fù)荷低谷的時候作為負(fù)荷從電網(wǎng)獲取電能充電，在電網(wǎng)負(fù)荷峰值時刻改為發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，向電網(wǎng)輸送電能，這種方式有助于減少系統(tǒng)輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗，對負(fù)荷實(shí)施削峰填谷，從而獲取經(jīng)濟(jì)效益。如果將儲能裝置用于系統(tǒng)穩(wěn)定控制，則有可能采用小容量的儲能，通過快速的電能存取，實(shí)現(xiàn)較大的功率環(huán)節(jié)，快速地吸收“剩余能量”或補(bǔ)充“功率缺額”，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0004]城市建設(shè)和居民生活水平的提高，不但使城市電網(wǎng)負(fù)荷以較高的速度增長，也使負(fù)荷峰谷差日趨增大，全年用電高峰由原來夏季一個高峰，向夏季和冬季兩個高峰發(fā)展。日用電負(fù)荷曲線也發(fā)生明顯變化，從原來早晚兩個峰的“駝峰”形狀轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞逯g負(fù)荷趨向平坦，日高峰負(fù)荷持續(xù)時間延長。居民用電和第三產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷占比重較大，故負(fù)荷曲線隨氣溫變化較大，而且負(fù)荷曲線的季節(jié)性變化顯著，春(秋)、夏、冬季節(jié)的負(fù)荷曲線走勢明顯不同。城市電網(wǎng)的高峰負(fù)荷快速增長、負(fù)荷峰谷差日益增大和負(fù)荷的季節(jié)性變化大等特性使得城市電網(wǎng)配置的儲能裝置將受到很大的沖擊，減少使用壽命。因此在配置儲能的城市電網(wǎng)中，需要對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。
[0005]現(xiàn)有的短時負(fù)荷預(yù)測方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、混沌理論、支持向量機(jī)、模糊理論和回歸分析等，但是這些方法建立預(yù)測模型所需考慮的因素較多，理論性太強(qiáng)，不太實(shí)用，可操作性差，實(shí)現(xiàn)成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于改進(jìn)型自適應(yīng)濾波法的城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法，包括:步驟1，對負(fù)荷進(jìn)行采樣得到負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值，設(shè)置各個觀測值對應(yīng)的觀測值權(quán)數(shù)；
[0007]步驟2，根據(jù)前N個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值及其對應(yīng)的觀測值權(quán)數(shù)，基于自適應(yīng)濾波法的基本預(yù)測公式得到第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值，計算第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差為所述預(yù)測值與所述觀測值的差值；
[0008]步驟3，根據(jù)所述第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和設(shè)置的學(xué)習(xí)常數(shù)調(diào)整前N個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值權(quán)數(shù)的值；在判斷負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和與上一輪負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和的差值在設(shè)定范圍外時執(zhí)行所述步驟2，否則確定當(dāng)前各個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值權(quán)數(shù)為最佳權(quán)數(shù)，根據(jù)所述最佳權(quán)數(shù)計算得到負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值。
[0009]本發(fā)明提供的第一優(yōu)選實(shí)施例中:所述步驟2中所述自適應(yīng)濾波法的基本預(yù)測公
式為:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于改進(jìn)型自適應(yīng)濾波法的城市電網(wǎng)短時負(fù)荷預(yù)測方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟I，對負(fù)荷進(jìn)行采樣得到負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值，設(shè)置各個觀測值對應(yīng)的觀測值權(quán)數(shù)； 步驟2，根據(jù)前N個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值及其對應(yīng)的觀測值權(quán)數(shù)，基于自適應(yīng)濾波法的基本預(yù)測公式得到第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值，計算第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差為所述預(yù)測值與所述觀測值的差值； 步驟3，根據(jù)所述第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和設(shè)置的學(xué)習(xí)常數(shù)調(diào)整前N個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值權(quán)數(shù)的值；在判斷負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和與上一輪負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和的差值在設(shè)定范圍外時執(zhí)行所述步驟2，否則確定當(dāng)前各個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值權(quán)數(shù)為最佳權(quán)數(shù)，根據(jù)所述最佳權(quán)數(shù)計算得到負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中所述自適應(yīng)濾波法的基本預(yù)測公式為:



3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中根據(jù)所述第N+1個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和設(shè)置的學(xué)習(xí)常數(shù)調(diào)整前N個負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值權(quán)數(shù)的值的公式為:
Wi, = Wi+2k*et+1*yt_i+1 (3) 式中，Wi為調(diào)整前的第i個觀測值權(quán)數(shù)，Wi'為調(diào)整后的第i個觀測值權(quán)數(shù)，k為學(xué)習(xí)常數(shù)，et+1為第t+l期的預(yù)測誤差。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中計算負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測誤差和為:
err=et_N+1+et_N+2......+et+et+1 (4) 在計算err與上一輪err的差值在人為設(shè)定的范圍內(nèi)時，確定獲得了一組最佳權(quán)數(shù)，所述范圍為(-0.01~0.01)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3之后包括: 步驟4，建立t+T時期負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值的直線趨勢預(yù)測模型； 步驟5，根據(jù)t+T之前的t~t-Ν+Ι時期負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的觀測值計算得到t+T時期負(fù)荷數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的預(yù)測值的直線趨勢預(yù)測模型的平滑系數(shù)； 步驟6，根據(jù)所述求得的平滑系數(shù)的值計算修正后預(yù)測值。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中的所述直線趨勢預(yù)測模型為: yt+T，= at+bt*T, T = 1,2,...(5)其中t為當(dāng)前時期數(shù)；T為由t至預(yù)測期的時期數(shù)；at和bt為平滑系數(shù)，at為截距，bt為斜率； 所述步驟5中計算所述平滑系數(shù)的方法包括: 平滑系數(shù)的計算公式為:
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟6中根據(jù)求得的所述平滑系數(shù)的值計算修正后預(yù)測值的方法包括: 將式(13)、( 14)代入式(5)，取T=I得到誤差預(yù)測值: ri+1，= aj+bj (15) 在 i=2M, 2M+1,…處，取 N=M ； 計算修正后預(yù)測值為所述步驟3中計算的所述預(yù)測值與所述誤差預(yù)測值的和。
【文檔編號】G06Q10/04GK103870887SQ201410083118
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】牛萌, 劉海軍, 梁適春, 張宇, 劉雋, 樸紅艷, 許楫, 方晟, 萬銘德 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 中電普瑞科技有限公司, 國網(wǎng)上海市電力公司