基于曲線匹配的中長期電力負(fù)荷分配方法

引言

電力負(fù)荷分配對于發(fā)電企業(yè)而言,在制定運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃、電網(wǎng)改造等方面發(fā)揮著重要作用。隨著電力用戶數(shù)量的逐漸增加,且用戶之間的用電模式各不相同,中長期電力負(fù)荷分配受到不同數(shù)量級、不同周期以及其他因素的影響而出現(xiàn)了一些問題?，F(xiàn)有的電力負(fù)荷分配方法大多是在較低的粒度上進(jìn)行分配,再綜合得出分配總量。電力負(fù)荷分解可以采用不同的標(biāo)準(zhǔn),大致分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、居民以及商業(yè)用電,但這種分配標(biāo)準(zhǔn)的匹配度較低。發(fā)電企業(yè)的電力負(fù)荷分配研究是目前專家學(xué)者討論的重點(diǎn),本文提出了基于曲線匹配的中長期電力負(fù)荷分配方法。

1基于曲線匹配的中長期電力負(fù)荷分配方法設(shè)計(jì)

發(fā)電企業(yè)在與電力用戶簽訂中長期協(xié)議時(shí),其電量和價(jià)格已經(jīng)是雙方擬定好的。發(fā)電企業(yè)需要根據(jù)每一個(gè)電力用戶制定不同的發(fā)電計(jì)劃。因此,在面對不同類型的用戶時(shí),分配到每日的中長期合約電量在當(dāng)前各個(gè)階段中差距較大。在發(fā)電設(shè)備條件的制約下,發(fā)電企業(yè)會根據(jù)具體情況制定相應(yīng)的發(fā)電計(jì)劃,但這樣會增加發(fā)電成本,降低發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此,在對中長期電力負(fù)荷進(jìn)行分配前,要先提取中長期電力負(fù)荷分配曲線特征,再利用曲線匹配的方法得出具體的分配電量。

1.1中長期電力負(fù)荷分配曲線特征提取

在提取中長期電力負(fù)荷分配曲線特征時(shí),要保證特征數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及完整性,因此首先需要對獲取到的原始特征數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。利用濾波技術(shù),去除曲線特征數(shù)據(jù)中的異常、失真數(shù)據(jù),并補(bǔ)齊真實(shí)的數(shù)據(jù)。

中長期電力負(fù)荷分配曲線特征的選擇方法較多,包括采用歐式距離作為特征分析、采用余弦相似度作為特征分析等。但這兩種方法作為特征判據(jù)的聚類方法在實(shí)際應(yīng)用中,對海量的特征數(shù)據(jù)類型的聚類精準(zhǔn)度不高。因此,本文選用一種曲線匹配的方法,利用曲線的形態(tài)趨勢提取電力負(fù)荷分配曲線中的特征數(shù)據(jù),為后續(xù)電力負(fù)荷分配量計(jì)算提供基礎(chǔ)。

曲線匹配的形態(tài)中主要分配上升形態(tài)、下降形態(tài)以及平緩形態(tài),在提取前先對這些形態(tài)特征進(jìn)行模糊化處理,即利用差分算法分配負(fù)荷數(shù)據(jù)。

對類屬性特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,并利用上述方法完成對分配曲線特征數(shù)據(jù)的聚類。在計(jì)算過程中,每次的聚類中心都是發(fā)生改變的,通過記錄每一次類中心以及聚類的效果,找出最適值,再將其與相應(yīng)的類中心作為初始條件,再次進(jìn)行聚類,完成對電力負(fù)荷分配曲線特征的提取。

1.2基于曲線匹配的電力負(fù)荷分配量計(jì)算

對于中長期電力負(fù)荷分配量的計(jì)算,首先根據(jù)負(fù)荷的變化規(guī)律將其劃分為趨勢項(xiàng)、周期項(xiàng)和隨機(jī)項(xiàng)。分配量計(jì)算的基本思路:首先根據(jù)周期性數(shù)據(jù)特征進(jìn)行分析,篩選符合周期特征的數(shù)據(jù),并將這一部分?jǐn)?shù)據(jù)用于之后的周期擬合中:再用線性擬合的方式分析剩余特征數(shù)據(jù)的方差,根據(jù)不同的方差大小,區(qū)分高位運(yùn)行數(shù)據(jù)和無明顯周期數(shù)據(jù),再與對應(yīng)的發(fā)電曲線進(jìn)行匹配。

曲線匹配的匹配度指標(biāo)為:

式中,W表示兩條曲線的匹配度:d表示兩條曲線的關(guān)聯(lián)值,利用關(guān)聯(lián)值可以反映出兩條曲線的形態(tài)相似程度,關(guān)聯(lián)值越大,相似程度越高:丑表示兩條曲線的面積重合度,重合度數(shù)字越大,重合的面積越多。

將各匹配組合方案與曲線匹配指標(biāo)進(jìn)行比對,越接近指標(biāo)的方案,越符合實(shí)際供電要求,從而得出相應(yīng)的電力負(fù)荷分配量。

2對比實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文提出的基于曲線匹配的中長期電力負(fù)荷分配方法具有更高的應(yīng)用價(jià)值,將其與傳統(tǒng)分配方法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。

2.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

首選選取對比實(shí)驗(yàn)的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù),隨機(jī)選擇幾個(gè)不同行業(yè)的中長期用電企業(yè),包括5個(gè)商業(yè)區(qū)、1個(gè)紡織企業(yè)、1個(gè)鋼鐵企業(yè)、3個(gè)中央商務(wù)區(qū)域,共10種不同類型的用電負(fù)荷,保證10種不同類型的負(fù)荷均包含兩個(gè)調(diào)度目標(biāo),再利用本文上述電力負(fù)荷分配曲線特征提取方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類,分別利用傳統(tǒng)方法和本文方法對電力負(fù)荷進(jìn)行分配。設(shè)置本文分配方法為實(shí)驗(yàn)組,傳統(tǒng)分配方法為對照組,為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有一定的可靠性,在保證其他干擾因素均相同的情況下,完成對比實(shí)驗(yàn)。

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

通過上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,完成對比實(shí)驗(yàn),并記錄實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),利用上文提出的匹配度公式,計(jì)算出實(shí)驗(yàn)組與對照組對10種不同類型的中長期用電企業(yè)提供的電力負(fù)荷分配方案的匹配度,表1為實(shí)驗(yàn)組與對照組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比。

根據(jù)表1結(jié)果可知,實(shí)驗(yàn)組對不同類型的中長期用電企業(yè)提供的電力負(fù)荷分配方案相較于對照組具有更高的匹配度。因此,本文提出的匹配方法更適用于實(shí)際的電力負(fù)荷分配中,并能夠在一定程度上減少電力資源的消耗,節(jié)約發(fā)電企業(yè)的供電成本。

3結(jié)語

本文提出的基于曲線匹配的中長期電力負(fù)荷分配方法,根據(jù)不同類型用電企業(yè)的負(fù)荷曲線特征對負(fù)荷進(jìn)行分析,使其具有更強(qiáng)的規(guī)律性,從而有效提高了電力負(fù)荷分配的匹配度。后續(xù)我們還將深入研究中長期電力負(fù)荷的預(yù)測方法,找出更可靠、更穩(wěn)定的負(fù)荷預(yù)測方法,以滿足發(fā)電企業(yè)的配電需求。