研究背景与问题
电力系统负荷预测对未来电网规划与调度至关重要,短期预测支持电网内部运营,中期预测为电网运营与检修提供支持。然而,气象条件、社会事件及负荷结构多元化等因素增加了预测难度。
数据清洗与预处理
对所给数据进行清洗,包括去除重复值、处理缺失值(使用KNN插补)和异常值(去除2018年9月前数据,并对平常日数据进行箱线图异常值检测与KNN插补)。对负荷数据进行平滑处理以消除停电和跳高影响,并进行标准化处理。
负荷特性分析与特征工程
通过分析发现,日负荷数据具有96个时点,且相邻日和延迟七天的负荷数据具有周期性,节假日负荷数据异常明显,温度与负荷数据相关性高。基于回归模型筛选特征,剔除了风力风向因素。
模型建立与评估
构建了基于RBF神经网络的短期负荷预测模型,采用遗传算法确定最优参数。中期预测模型考虑温度累积效应,同样使用RBF神经网络。评估指标包括TAPE、FA、RMSE和MAE。
地区负荷预测分析
短期预测模型(RBF)对10天间隔15分钟负荷预测结果TAPE为0.79%,FA为99.21%。中期预测模型对3个月日最大和最小负荷预测准确率分别为97.3%和98.76%。
行业负荷预测分析
使用启发式分割算法检测突变点,发现突变点可分为节假日、季节性和重大事件三类。基于RBF神经网络的中期预测模型在各行业均表现良好,其中大工业、非普工业、普通工业和商业的预测准确率分别为4.4356%、7.436%、2.436%和7.436%。
结论与建议
地区负荷存在季节性、节假日、温度高相关性和高温留存效应规律。行业负荷数据中,大工业用电负荷受节假日、季节性和突发事件影响,普通工业对高温敏感,非普工业受季节性和突发事件影响,商业用电受突发事件影响较大。针对“双碳”目标和新冠疫情,建议大工业用电行业调整产业用电结构,推动节能减排技术创新;普通工业合理控制用电负荷,优化用电效率;非普工业关注碳排放权交易和碳税政策;商业用电关注疫情防控和电网调整信息。