考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法与流程

本发明涉及一种电学技术领域，尤其涉及一种考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法。

背景技术：

输送容量是电力线路在正常情况下允许输送的最大功率，与用电侧负荷、电能质量、电能损耗、导线的允许温升以及电力系统的稳定性等诸多因素有关。

新建输电线路不能只着眼于地区当前的用电量，建设只满足当前负荷量需求的输电线路，而不充分考虑随着地区发展所带来的负荷增长。这是因为当前随着我国经济的发展，社会用电量总体上是不断增加的，多年以后某地区用电量将比现在的多出很多，原有不考虑负荷增长而设计的输电线路将不堪重荷，形成“电网瓶颈”，不利于地区的长期发展。虽然直接的解决方法是建设新的输电线路，但考虑到建设新的输电线路，从重新设计规划，购买材料，人工修建，调试检修到最后的投入运行必将耗费大量的时间、人力和财力，需要极大的成本投入，往往是得不偿失的。

因此，新建线路设计容量的计算应该是建立在考虑地区未来负荷增长的基础上的，根据地区的负荷增长预测模型建设在未来较长时间内都能满足实际负荷增长的输电线路是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法，可有效解决输电线路输送容量不能满足未来负荷增长要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法，包括：S1，根据目标地区近年来的用电量数据，计算在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量；S2，通过结合回归分析法与灰色预测法的组合预测法，预测在考虑负荷增长的情况下目标地区未来负荷增长最大年份时的未来用电量；S3，根据目标输电线路的所需输送容量与负荷的线性对应关系，计算在考虑负荷增长的情况下目标输电线路应有的设计容量。

作为上述方案的改进，所述组合预测法包括：分别构建用电量原始序列X⁽⁰⁾(t)，回归分析法的用电量预测序列灰色预测法的用电量预测序列其中t＝1，2...，n；根据公式构建回归分析法的预测误差序列e₁，根据公式构建灰色预测法的预测误差序列e₂；根据公式σ₁₁＝Var(e₁)计算e₁的方差σ₁₁，根据公式σ₂₂＝Var(e₂)计算e₂的方差σ₂₂；根据公式计算ω₁，根据公式计算ω₂；根据公式计算组合预测法的预测值y_c，其中，是回归分析法的用电量预测值，是灰色预测法的预测值。

作为上述方案的改进，所述回归分析法的用电量预测值的计算方法包括：采集目标地区第i年的用电量数据y_i(i＝1，2，...，n)；根据目标地区近年来的用电量数据构建回归分析模型其中，是回归分析法的用电量预测值，x为年份，为估计值。

作为上述方案的改进，所述构建回归分析模型的方法包括：根据目标地区近年来的用电量数据构建一元线性回归方程y＝a+bx+ε，其中，y为回归分析法的预测用电量，x为年份，ε为随机误差，a、b为参数；分别计算a、b的估计值构建回归分析模型

作为上述方案的改进，所述估计值的计算方法包括：利用最小二乘法公式计算参数a、b的估计值其中，

作为上述方案的改进，所述灰色预测法的预测值的计算方法包括：构建目标地区近年来的用电量数据序列X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，...，x⁽⁰⁾(n)}，其中，x⁽⁰⁾(i)(i＝1，2，…，n)为目标地区第i年的用电量数据；根据目标地区近年来的用电量数据序列生成叠加数列X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，...，x⁽¹⁾(n)}，其中，构造一阶线性微分方程其中，a、u为参数，分别计算a、u的估计值将代回所述一阶线性微分方程，得到灰色方程近似解为根据公式进行累减还原，得到灰色预测模型且

作为上述方案的改进，所述估计值的计算方法包括：利用最小二乘法公式计算a、u的估计值其中，

作为上述方案的改进，所述根据目标输电线路的所需输送容量与负荷的线性对应关系，计算在考虑负荷增长的情况下目标输电线路应有的设计容量的方法包括：根据公式计算在考虑负荷增长的情况下目标输电线路应有的设计容量P_T，其中，P_n是在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量，y_n是第n年目标地区的用电量，y_T是通过组合预测法预测出的目标地区在第T年的未来用电量，第T年是在考虑负荷增长的情况下目标地区未来负荷增长的最大年份。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法，主要是针对当下输电线路建设时输送容量不能满足地区未来负荷发展需求的问题。与现有的单一负荷预测法(线性趋势分析法、回归预测法、灰色预测法和弹性系数法等)不同的是，本发明所采用的组合预测法能集合各组预测法包含的信息，精度更高，故为更合适的负荷预测方法。

具体地，本发明首先通过回归分析法与灰色预测法结合的组合预测法对目标地区的未来用电量进行预测，再由目标输电线路的所需输送容量与用电量的线性对应关系，计算出适应目标地区负荷发展需求的输电线路输送容量，该方法要求原始数据较少，负荷预测精度较高，简单可靠，能有限保证对地区负荷的预测误差平方和不大于参加组合预测的各个单一预测方法预测误差平方和的最小者，从而优化模型的预测性能，进而优化对输送容量的规划精度，具有很大的实用价值。

附图说明

图1是本发明考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1，图1显示了本发明考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法，包括：

S101，根据目标地区近年来的用电量数据，计算在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量P_n。

计算前，需采集目标地区过去n年内的用电量数据，设y_n是第n年目标地区的用电量。其中，所需输送容量P_n是目标输电线路根据当前用电侧负荷、电能损耗、导线的允许温升以及电力系统的稳定性等诸多因素而不考虑未来负荷增长所确定的输送容量。

所述步骤101中所获得的第n年目标地区的用电量y_n及在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量P_n用于步骤S103中。

S102，通过结合回归分析法与灰色预测法的组合预测法，预测在考虑负荷增长的情况下目标地区未来负荷增长最大年份时的未来用电量。

需要说明的是，单一的负荷预测方法包括线性趋势分析法、回归预测法、灰色预测法和弹性系数法等，但与单一预测法比，组合预测法能集合各组预测法包含的信息，精度更高，故为更合适的负荷预测方法。

具体地，所述组合预测法包括：

A1，分别构建用电量原始序列X⁽⁰⁾(t)，回归分析法的用电量预测序列灰色预测法的用电量预测序列其中t＝1，2...，n；

A2，根据公式构建回归分析法的预测误差序列e₁，根据公式构建灰色预测法的预测误差序列e₂；其中，e₁为用电量原始序列X⁽⁰⁾(t)与回归分析法的用电量预测序列相减所得到的误差数列，e₂为用电量原始序列X⁽⁰⁾(t)与灰色预测法的用电量预测序列相减所得到的误差数列，所述回归分析法的用电量预测序列是将年份代入回归分析模型时计算出的数列，所述灰色预测法的用电量预测序列是将年份代入灰色预测模型时计算出的数列。

A3，根据公式σ₁₁＝Var(e₁)计算e₁的方差σ₁₁，根据公式σ₂₂＝Var(e₂)计算e₂的方差σ₂₂；

A4，根据公式计算ω₁，根据公式计算ω₂；

A5，根据公式计算组合预测法的预测值y_c，其中，是回归分析法的用电量预测值，是灰色预测法的预测值。

设是回归分析法的用电量预测值，是灰色预测法的预测值，y_c是组合预测法的预测值，e₁是回归分析法的预测误差序列，e₂是灰色预测法的预测误差序列，e_c是组合预测法的预测误差序列，则且ω₁+ω₂＝1。因要求y_c是无差的，其方差最小，故有其中σ₁₁＝Var(e₁)，σ₂₂＝Var(e₂)。

相应地，所述回归分析法的用电量预测值的计算方法包括：

B1，采集目标地区第i年的用电量数据y_i(i＝1，2，...，n)；

B2，根据目标地区近年来的用电量数据构建回归分析模型其中，是回归分析法的用电量预测值，x为年份，为估计值。

需要说明的是，当目标地区近年来的用电量数据与年份呈近似线性变化关系时，可根据目标地区近年来的用电量数据构建一元线性回归方程并将此一元线性回归方程作为回归分析模型。

具体地，所述构建回归分析模型的方法包括：

C1，根据目标地区近年来的用电量数据构建一元线性回归方程y＝a+bx+ε，其中，y为回归分析法的预测用电量，x为年份，ε为随机误差，a、b为参数；

C2，分别计算a、b的估计值进一步，可利用最小二乘法公式计算参数a、b的估计值其中，为用电量数据y_i(i＝1，2，...，n)在n年内的平均值，为平均的年份。

C3，构建回归分析模型

相应地，所述灰色预测法的预测值的计算方法包括：

D1，构建目标地区近年来的用电量数据序列^X(0)＝{x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，...，x⁽⁰⁾(n)}，其中，x⁽⁰⁾(i)(i＝1，2，…，n)为目标地区第i年的用电量数据；

D2，根据目标地区近年来的用电量数据序列生成叠加数列X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，...，x⁽¹⁾(n)}，其中，

D3，构造一阶线性微分方程其中，a、u为参数，

D4，分别计算a、u的估计值进一步，利用最小二乘法公式计算a、u的估计值其中，

D5，将代回所述一阶线性微分方程，得到灰色方程近似解为

D6，根据公式进行累减还原，得到灰色预测模型且

S103，根据目标输电线路的所需输送容量与负荷的线性对应关系，计算在考虑负荷增长的情况下目标输电线路应有的设计容量。

具体地，根据公式计算在考虑负荷增长的情况下目标输电线路应有的设计容量P_T。其中，P_n是在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量，y_n是第n年目标地区的用电量，y_T是通过组合预测法预测出的目标地区在第T年的未来用电量，第T年是在考虑负荷增长的情况下目标地区未来负荷增长的最大年份。

由上可知，本发明考虑地区未来负荷发展的输送电路容量计算方法，主要是针对当下输电线路建设时输送容量不能满足地区未来负荷发展需求的问题。

本发明首先通过回归分析法与灰色预测法结合的组合预测法对目标地区的未来用电量进行预测，再由目标输电线路的所需输送容量与用电量的线性对应关系，计算出适应目标地区负荷发展需求的输电线路输送容量，该方法要求原始数据较少，负荷预测精度较高，简单可靠，能有限保证对地区负荷的预测误差平方和不大于参加组合预测的各个单一预测方法预测误差平方和的最小者，从而优化模型的预测性能，进而优化对输送容量的规划精度，具有很大的实用价值。

下面将结合具体的实施例作进一步地详细描述。

S1、采集目标地区近n年内的用电量y_n及在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量P_n；

S2、设y_i(i＝1，2，...，n)为第i年的用电量数据；

S3、构建一元线性回归方程y＝a+bx+ε，式中，y为回归分析法的预测用电量，x为年份，ε为随机误差，a、b为参数；

S4、利用最小二乘法公式计算参数a、b的估计值式中，

S5、构建回归分析模型

S6、构建目标地区近年来的用电量数据序列X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1)，x⁽⁰⁾(2)，...，x⁽⁰⁾(n)}，式中，x⁽⁰⁾(i)(i＝1，2，…，n)为目标地区第i年的用电量数据；

S7、根据目标地区近年来的用电量数据序列生成叠加数列X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1)，x⁽¹⁾(2)，...，x⁽¹⁾(n)}，式中，

S8、构造一阶线形微分方程

S8、利用最小二乘法公式计算a、u的估计值式中

S8、将代回一阶线性微分方程并求方程解，得到灰色方程近似解为

S9、按式进行累减还原，得到灰色预测模型且

S10、设用电量原始序列X⁽⁰⁾(t)，回归分析法的用电量预测序列灰色预测法的用电量预测序列回归分析法的预测误差序列灰色预测法的预测误差序列其中t＝1，2...，n；

S11、计算e₁方差σ₁₁＝Var(e₁)，e₂方差σ₂₂＝Var(e₂)；

S12、根据公式计算组合预测法的预测值y_c，其中，是回归分析法的用电量预测值，是灰色预测法的预测值，且

S13、根据公式计算在考虑负荷增长的情况下目标输电线路应有的设计容量P_T，其中，P_n是在不考虑未来负荷增长的情况下目标输电线路的所需输送容量，y_n是第n年目标地区的用电量，y_T是通过组合预测法预测出的目标地区在第T年的未来用电量，第T年是在考虑负荷增长的情况下目标地区未来负荷增长的最大年份。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。