全新电力系统负荷预测康重庆,夏清,刘梅 编著9787517706

前言
版前言
本书的编排体系
第Ⅰ篇负荷预测总论
章负荷预测的基本原理和理念2
1.1什么是预测2
1.2什么是负荷预测4
1.3负荷预测的基本原则和要求5
1.4负荷预测的内容及其分类7
1.5负荷预测的步骤12
1.6负荷预测问题的抽象化表述13
1.7负荷预测应遵循的理念18
1.8负荷预测的研究动向21
1.9对开展负荷预测工作的建议
第2章数学基础及共预测方法25
2.1负荷预测中数学理论的应用25
2.2常用优化方法25
.二乘法31
2.4回归分析法32
2.5灰色系统理论35
2.6时间序列分析模型37
2.7频域分析方法41
2.8特征选择与特征提取技术42
2.9聚类分析45
2.10决策树理论47
2.11神经网络理论49
2.12支持向量机理论51
第3章负荷分析55
3.1短期负荷分析及预测55
3.2短期负荷预测中负荷的规律与稳定度分析57
3.3中长期负荷预测的问题描述62
3.4中长期负荷预测中的负荷分析63
第4章负荷预测的多级协调65
4.1负荷预测的“多维多级”特征65
4.2多级电力需求的关联特66
4.3多级负荷预测及其协调67
4.4不同维／级的负荷预测协调问题的特点69
第5章预测效果的分析与评价71
5.1线回归的分析与检验71
5.2一般预测结果的分析与评价73
5.3合理选择预测模型的准则76
5.4我国调度部门关于预测效果的评价与考核78
第Ⅰ篇参考文献80
第Ⅱ篇系统级中长期负荷预测
第6章基于时序趋势外推的基本预测方法88
6.1动平均法88
6.2指数平滑法89
6.3增长速度法90
6.4灰色预测90
6.5马尔可夫预测法91
6.6灰色马尔可夫预测法91
6.7生长曲线法92
6.8应用实例93
第7章时序趋势外推预测方法的扩展策略96
7.1扩展问题概述96
7.2提高预测模型适应的策略96
7.3模型参数的非线估计方法99
7.4非连续历史序列的处理99
7.5“近大远小”原则的处理策略101
7.6历史序列中的不良数据辨识104
7.7扩展策略的应用实例106
第8章中长期负荷相关分析与预测110
8.1年度全社会用电量与相关因素的关系110
8.2中长期负荷预测中考虑单相关因素的预测方法114
8.3中长期负荷预测中考虑多相关因素的预测方法117
第9章中长期负荷预测中的不确定分析121
9.1背景121
9.2不确定电力需求分析基本思想121
9.3对传统高中低发展速度判别方法的剖析122
9.4单一预测量的概率分布模型125
9.5多预测量的联合概率分布129
0章中长期预测中多模型的筛选与综合132
10.1概述132
10.2综合预测的概念132
10.3综合拟合模型134
10.4综合次优拟合模型136
10.5“近大远小”原则下的综合模型137
10.6综合预测模型138
10.7综合预测模型的进一步分析141
10.8预测决策与模型筛选144
1章年度预测的理论与方法151
11.1年度预测的分析151
11.2时序负荷曲线的两步建模预测法151
11.3负荷持续曲线的神经网络模型156
2章月度预测的理论与方法159
12.1月度预测的特点分析159
12.2现有月度预测方法的剖析160
1.体现月度量变化特征的预测方法161
12.41月和2月负荷预测的特殊问题163
3章中长期负荷预测的多级协调166
13.1多级负荷预测的基本协调模型166
13.2不同可信度情况下基本模型的协调结果比较169
13.3基本协调模型的评价标准与算例分析170
13.4两维两级关联协调模型174
13.5关联协调方法的特殊应用177
13.6关联协调模型的评价标准179
13.7关联协调的算例分析180
4章中长期负荷预测系统185
14.1中长期负荷预测系统的研究过程185
14.2中长期负荷预测系统的研究思路186
14.3系统体系结构188
14.4系统核心功能设计190
14.5规划／计划类功能设计194
14.6营销（用电）类功能设计197
第Ⅱ篇参考文献204
第Ⅲ篇系统级短期负荷预测
5章基于时序分析的正常日预测212
15.1短期负荷预测的基本思想212
15.2基于同类型日思想的正常日负荷预测基本方法214
15.3基于同类型日思想的正常日新息预测方法217
15.4基于时段相似原理的简单推理法218
15.5频域分量预测法220
15.6基于小波分析的预测方法221
15.7基于混沌理论的预测方法222
6章气象因素对短期负荷的影响分析224
16.1短期预测中气象因素分析与处理的总体理念224
16.2从供应侧和需求侧分析气象因素的影响226
16.3气象因素直接作用于短期负荷的规律分析229
16.4短期负荷中考虑累积效应的气象特征选择4
16.5多个气象因素形成的气象综合指数对短期负荷的影响（以人体舒适度为例）
16.6气象综合指数对短期负荷的累计效应（以加权温湿指数为例）241
7章直接考虑相关因素的短期负荷预测方法245
17.1气象校正法245
17.2考虑日特征气象因素的人工神经网络法246
17.3基于日特征气象因素的支持向量机预测方法248
17.4基于实时气象因素的短期负荷预测方法249
8章日特征相关因素的规范化处理策略与预测方法253
18.1各日相关因素的衡量方法253
18.2映函数与映数据库254
18.3基于映数据库的短期预测的规范化描述256
18.4映数据库自适应训练算法——摄动法260
18.5映数据库自适应训练算法——遗传算法263
18.6基于映数据库的正常日预测新方法265
9章预测误差分布特统计分析与概率短期负荷预测268
19.1问题的提出268
19.2总体思路268
19.3预测误差分布特的统计方法270
19.4误差分布统计规律的有效检验272
19.5误差分布的ｔ分布特272
19.6概率短期负荷预测274
19.7实例分析275
第20章短期负荷预测的综合模型283
20.1短期负荷预测综合模型的特点分析283
20.2全天统一权重的综合预测模型284
20.3分时段变权重的综合预测模型286
20.4考虑“近大远小”原则并引入相关因素后的短期负荷预测综合模型288
20.5短期负荷预测综合模型的讨论291
20.6应用举例291
2章短期预测问题及其预测方法294
21.1节日负荷预测方法294
21.2超短期负荷预测297
21.3扩展短期负荷预测298
21.4连续多日负荷曲线预测300
第22章短期／超短期负荷预测系统305
22.1研究背景305
22.2研究思路与关键技术305
2.短期负荷预测功能307
22.4超短期负荷预测功能309
22.5主要的管理与分析功能311
第Ⅲ篇参考文献317
第Ⅳ篇母线负荷预测
第章母线负荷预测框架与基本预测方法328
.1什么是母线负荷328
.2母线负荷特点及其规律328
.母线负荷预测的技术路线330
.4母线负荷基本预测方法332
.5母线负荷预测的精度评估336
第24章母线负荷异常数据辨识与修复方法338
24.1母线负荷异常数据分类338
24.2两阶段异常数据辨识方法340
24.3异常数据修复342
24.4算例分析342
第25章规避异常数据的母线负荷预测策略346
25.1概述346
25.2规避坏数据影响的预测策略分析346
25.3规避坏数据影响的预测方法348
25.4完全可信信息集内涵的拓展350
25.5算例分析350
第26章考虑气象等相关因素影响的母线负荷预测方法352
26.1概述352
26.2基于偏差反馈二次预测的母线负荷预测策略352
26.3小水电富集地区母线负荷预测的两阶段还原法356
第27章母线极值负荷的概率化预测363
27.1概述363
27.2母线日很高负荷预测思路分析363
27.3母线日很高负荷幅值的概率预测364
27.4算例分析367
第28章母线负荷预测模型的自适应训练与综合预测369
28.1母线负荷预测方法库的应用分析369
28.2自适应预测技术概述370
28.3母线负荷预测单一模型参数自适应训练372
28.4母线负荷综合预测模型权重的自适应优化373
28.5综合模型联合参数自适应训练算法374
28.6算例分析376
第29章虚拟母线技术及其预测方法379
29.1簇集网络及其特379
29.2虚拟母线——虚拟的簇集网状网络381
29.3虚拟母线辨识算法384
29.4虚拟母线的负荷预测策略及其预测误差分析386
29.5算例分析389
第30章系统-母线负荷预测协调方法394
30.1系统-母线负荷预测的协调模型394
30.2协调模型的求解及质399
30.3协调模型的评价指标400
30.4不同可信度下的协调模型分析与评价402
30.5协调预测结果分析405
3章母线负荷预测系统408
31.1研究思路与关键技术408
31.2母线负荷预测功能410
31.3主要的管理与分析功能411
第Ⅳ篇参考文献416
索引422

康重庆(1969-)，清华大学电机系教授，IEEE Fellow，IETFellow。杰出青年科学获得者，创新人才推进计划“中青年科技创新领军人才”，“万人计划”科技创新领军人才。曾获霍英东会优选资，入选世纪人才计划。2007~2008年为剑桥大学访问学者。主要研究方向为电力系统规划与运行、可能源、低碳电力技术、负荷预测、电力市场。主持自然科学9项，包括重点靠前合作研究项目1项，中英合作交流项目、中美(TAMu-NSFC)交流项目、中韩双边会议项目各1项；其中3项被评为自然科学很好结题项目。2016年作为项目负责人获批重点研发计划项目。担任靠前期刊InternationalTransactions on Electrical：Energy Systems(Wiley)的共同主编：担任IEEE Transacntions on：Power Systems、ElectricPower systemsResearch等多家靠前期刊编委；担任《中国电机工程学报》《电网技术》《电力自动化设备》《电力系统保护与控制》、MPCE、C2SEE-IPES等多家靠前期刊编委；担任《电力建设》、PCMP杂志副主编。担任中国电机工程学会电工数学专委会、中国电工技术学会电力系统保护与控制专委会、中国可能源学会可能源发电并网专委会委员。出版靠前作者中文专著3部，第二作者英文著作1部(Elsevier)；发表300余篇，其中SCI收录90余篇(含IEEETransactions文章40余篇)，EI收录200余篇。2008、2012年两次获得中国百篇拥有影响学术。获得授权发明24项(含香港发明2项)，获软件著作权15项。获得第44届日内瓦靠前发明展金奖1项、银奖l项：第十届北京发明创新大赛发明创新奖银奖2项：2014年获重量教学成果二等奖(靠前完成.人)。
夏清(1957-)，清华大学电机系教授，展和革员会电价专家、中国南方电网有限责任公司专家、电网电力交易中心顾问；学术兼职包括《电力系统自动化学报》《现代电力》《南方电网技术》杂志编委。先后完成了能源局的《我国智能电网发展战略与实施方案》、电网公司的《促进节能环保的电力市场运行机制及实现方式研究》《节能发电调度体系和关键技术研究框架》等重大项目；承担了自然面上项目《大规模电网精细化约束下节能调度的理论与方法》(50877041)，获得了当年结题很的价；863重大项目《大电网运行状态感知、风险评估、故障诊断与调度技术》子课题负责人：科技支撑计划项目《含高比例间歇式能源的区域型智能电网集成综合示范》子课题负责人。目前承担自然科学重点项目。发表300余篇，其中SCI文章70余篇；合著专著4部；获得部委奖5项；2010年获得全国很好科技工作者称号。
刘梅(1971-)，1998年于清华大学电机系，获硕士。主要从事负荷预测、能源互联网、电力市场、电力营销等领域的理论研究与软件系统研发工作，发表相关多篇。

不知不觉之中， 《电力系统负荷预测》一书从２００７年７月出版至今已有１０年了。该书出 版后在学术界和工业界得到了先后两次印刷的６９００册均罄，而社会上仍然有读者 询问购买。大约两年多之前出版社希望再次印刷，询问作者借此机会进行修订。另外，从 ２００９年起，本书作者康重庆教授在清华大学电机系为生开设“电力系统预测技术” 课程，迄今开设９个学年，均采用该书作为教材。作者始终坚持将的学术研究成果融入到 课程教学中，促使修订书稿被提到了议事日程之中。 ２００７年以来，伴随着对电力系统自动化程度要求的进一步提高，电力系统预测领域的学术研 究重点也发生了一定的变化。其中一个动向是，母线负荷预测受到了专家学者以及电力调度机构 的广泛关注。在以往的电力系统运行中，以系统负荷预测结果为依据，将其按某种比例分配到各个 母线上（即通常所提的“分布因子法”），得到母线负荷预测结果，虽然基本可以满足粗放式管理 和决策的要求，但由于母线负荷的变化规律复杂，难以形成较为理想的预测方法，导致对于母线负 荷预测的研究较少。近年来随着节能发电调度的逐步推进，对电网精益化管理的要求日益提高，完 善的母线负荷预测将成为这些管理和决策工作的基础。在电网公司节能发电调度课题的支持 下，清华大学与电力研究、国网电力科学研究院一起攻关母线负荷预测技术；随后作 者又主持了自然科学项目“母线负荷预测的新型理论架构及其关键技术研究”，提出了 一整套母线负荷预测理论框架和方法体系，研制开发了母线负荷预测软件，在全国２００个地市以 上供电单位取得了显著的预测效果。作者认为有必要将这些实际工作成果向广大读者进行介绍。 另一个值得注意的问题是，电力负荷预测是一个包含时间、空间、属等多维度、多级 别的复杂体系。随着负荷预测研究的深入，预测对象更加多样化，负荷预测结果在多空间层 级、多时间尺度上的不协调问题也变得更为显著与迫切。我们将该问题称为负荷预测的多级 协调问题。对于同一预测量，电力系统会在不同时间（周期）、不同空间，基于不同行政级 别，根据不同属、不同结构等特征，分别作出预测，得到各自的预测结果。各种负荷预测 的结果之间理应在本质的物理机理上存在关联且满足一定的关系。由于不可避免的预测误差 的存在，各级预测结果之间并不能自然地达到一致，如何实现负荷预测结果的统一和协调， 迫切需要一套科学的理论支持。在博士科点专项科研项目“电力系统多级负荷 预测及其协调问题的研究”的支持下，我们对这一问题进行了深入研究，取得了积极成果， 也希望借此机会介绍给读者。这是修订原书稿的又一个原因。 基于上述考虑，作者对版进行补充和修订，形成了目前的第二版。整体而言，第二 版的主要工作有以下５个方面： （１）在版共３篇２０章内容的基础上，新增了第Ⅳ篇“母线负荷预测”共９章内容，全 面论述母线负荷预测的问题以及解决方法。其中第２７章“母线极值负荷的概率化预测”内容 来自《电力系统不确定分析》一书并作了适当修改，由于该内容是母线负荷预测的一个重要方 面，因此也专门列入本书之中。同时，删除了版第１９．５节关于母线负荷预测的论述内容。 （２）在第二版中，系统阐述了负荷预测的多级协调理论，相应增加了３章内容，分别是第Ⅰ篇 “总论”中的第４章“负荷预测的多级协调”、第Ⅱ篇“系统级中长期负荷预测”中的第１３章“中长 期负荷预测的多级协调”和第Ⅳ篇“母线负荷预测”中的第３０章“系统—母线负荷预测协调方法”。 （３）编排体系结构图的修改。版中使用了“居中一条主线、左右两条路径”的方式绘制 该图，其中两条路径分别对应“中长期负荷预测”和“短期负荷预测”。第二版由于增加了“母线负 荷预测”一篇，只能采用“左侧一条主线、右侧三条平行路径”的方式，分别体现后续的３篇内容。 （４）符号体系的修改。为了更为清晰地体现同类型日、基准日等概念，短期负荷预测的 符号体系作了大幅度修改。 （５）对版中谬误的修订。版出版之后，在清华大学电机系以该书作为教材使用 的９年时间里，一方面，通过与同学们在课上课下的广泛互动和深入交流，针对同学们反映 学习中存在的问题和难点，对授课体系、内容及其难易程度作出了迭代式的改进，以期 同学们对预测的学习效果和理解程度；另一方面，同学们在使用过程中也陆续发现了书中个 别错漏之处。同时，在版出版后的１０年之中我们也陆续收集了读者对版的宝 贵意见和建议。上述意见和建议，均在第二版中进行了统一修改。 在进行上述修订之后，目前的书稿由４篇３１章组成。除第Ⅰ篇“总论”之外，其余３篇的主 题，实际上是分别从“系统级／母线级”和“中长期／短期”这２个角度划分得到的。若完全按照 逻辑上的组合方式，应该有４个主题，考虑到母线负荷预测主要面向短期，因此后３篇的主题分 别是系统级中长期负荷预测、系统级短期负荷预测、母线负荷预测。本书基本上不涉及在中长期 时间尺度上进行母线负荷预测的问题。请读者阅读时注意各篇主题之间的逻辑关系。 第二版书稿中新增章节和篇目，有一些引自本课题组所培养的牟涛、徐玮、汪 洋、陈新宇、童星等人的或学术。本课题组的童星、、苗键强、杨经纬、 徐乾耀、赵唯嘉等协校对了本书第二版的初稿。 承蒙清华大学梅生伟教授在百忙之中审阅了第二版的初稿，并提出许多宝贵的意见，在此深表 感谢。清华大学电机系和电力系统研究所继续为本书的修订提供了良好的条件，作者在此一并表示 感谢。第二版中部分内容得到了杰出青年科学项目（５１３２５７０２）、自然科学项目 （５１０７７０７７）、高等校博士学科点专项科研项目（２００８０００３００３９）、重点研发计划“智 能电网技术与装备”重点专项项目（２０１６ＹＦＢ０９００１００）等的支持，特此致谢。 作者要再次感谢中国电力出版社的大力支持。感谢本书的责任编辑王春娟副编审、邓慧 都编辑和周秋慧编辑精心审阅了第二版书稿并提出有益意见。本书第二版再次得到“电 网公司电力科技著作出版项目”的支持和资，作者谨借此机会表达深切的谢意。 由于作者水平所限，尽管反复阅读和修正，但是书稿中可能还会有疏漏、不足甚至错 误，真诚期待读者对本书第二版继续给予批评和指正。 作  者 ２０１７年２月１６日于清华园