分布式算法在電力負荷預測中的應用

【摘要】 準確的電力負荷預測結果有利于降低發電成本，提高電力系統的安全性和穩定性。隨著智能化電力系統的不斷發展和應用，帶來了負荷數據海量化和高維化，分布式算法是解決對海量高維電力負荷數據進行負荷預測的有效途徑，緩解了單機資源不足的問題，提高了算法效率。本文簡要介紹了分布式算法的原理及特點，并探討了其實現途徑。

【關鍵詞】 分布式算法 電力負荷 預測

一、電力負荷預測概述

根據經濟和氣象上的因素，研究和分析電力系統負荷變化規律的歷史數據，繼而提前推測出電力系統的符合需求，稱之為電力負荷預測。

電力負荷預測的結果直接關系到電力系統運行的安全性和經濟性，精準的電力負荷預測結果可以有效的幫助電力系統調度對未來負荷變化情況做出正確的估計，繼而指導工作人員合理的操作發電機組，降低發電所消耗的能源及經濟支出，提高發電效率和經濟效益。此外，對電力網絡的規劃和建設也起著重要的指導作用，以便提前確定新增發電機組的組裝容量、時間、地點等信息[1]。

二、當前電力負荷預測方法存在的問題

電力負荷預測的常用方法有回歸分析法、趨勢外推法、時間序列外推法、灰色模型法、指數平滑法、專家系統法、模糊預測法、人工神經網絡法、小波分析法等[2]。

這些電力負荷預測方法可以分為三類：一類是單純以歷史負荷或電量的數據尋找變化規律，進而推演出未來的趨勢，如趨勢外推法，灰色模型法等；第二類是考慮歷史數據的發展規律、變化特點及其相關因素，如天氣情況、經濟形勢、宏觀調控等，模糊預測法、神經網絡預測法等屬于這一類。第三類是組合上述各種單一模型的預測方法進行綜合預測的方法，這種方法近年來已成為研究中的熱點。

但是，這些預測方法仍然是集中式的預測方法，預測的參考數據往往都是全局的數據，而很少考慮全局內部各地區之間的不同與變化，對于管轄范圍大、負荷分散、負荷特性復雜的供電公司，集中式預測方法的預測結果往往存在較大的誤差。

三、分布式算法概述

分布式算法具有狹義和廣義之分，狹義的分布式算法就是在兩個或多個軟件互相共享信息，這些軟件既可在同一臺計算機上運行，也可以在通過網絡連接起來的多臺計算機上運行。廣義分布式算法則是研究把一個需要龐大計算能力才能解決的問題分割成很多小的部分，然后分配給許多計算機進行處理，最后再將計算結果綜合起來得到最終結果的方法。

分布式算法的核心思想是共享稀有資源、在多臺計算機上平衡計算負載、把程序放在最適合運行它的計算機上。分布式算法可以發揮出世界各地成千上萬的計算機的閑置計算能力，其計算結果往往具有龐大的計算量。因此，基于分布式算法的負荷預測方法可較好的解決電力負荷預測中計算量越來越龐大和復雜的問題，并具有更好的預測精度。分布式算法具有分布性和并發性的特征，但是缺乏全局狀態知識和時鐘框架，非確定性因素大大提升，還有可能引發計算密集性、數據密集性、通信密集性和可信計算問題。

四、分布式算法的實現途徑

基于分布式算法的電力負荷預測就是將上級供電公司的負荷預測任務分解到下級單位，各個下級供電公司電力負荷預測工作人員根據本轄區內的負荷情況、經濟形式、天氣情況、產業結構調整以及影響負荷變化的其它因素，采用適合本轄區特點的預測算法對電力負荷進行預測，并對預測結果采取必要的干預措施，再將干預后的結果發送到上級供電公司，上級供電公司對預測數據進行求和或修正處理，最終得到全局的負荷預測結果，大大提高了負荷預測的準確度[3]。

由于分布式系統執行中存在著較多的非穩定性，設計一套分布式算法十分復雜和困難。分布式預測策略首先要解決的問題是歷史數據和預測結果在上、下級供電公司之間共享和通信的問題。當前，主要有遠程連接數據庫、電子郵件和FTP模式三種方式實現。

但是，由于遠程連接數據庫的連接實現采用專用的光纖數據傳輸通道，成本昂貴，而目前互聯網上各種形式的垃圾郵件和病毒郵件蔓延嚴重影響了電子郵件傳輸數據的安全性，因而均不適合作為分布式預測通訊工具。

FTP文件傳輸協議是使用最為廣泛的互聯網通訊協議之一，當運行FTP協議時，用戶即可連接到服務器上傳或下載文件，同時，FTP模式無需專用通信通道，是目前進行分布式負荷預測的有效的實現途徑。

五、結語

隨著電力系統朝著智能化和數據海量化、高維化的方向不斷發展，單臺計算機已無法承受電力負荷預測中龐大而復雜的數據計算量，分布式算法是解決這一問題的有效方法，有利于提高電力負荷預測的準確度。然而，基于分布式算法的電力負荷系統的實現仍然較為復雜和困難，也將是今后國內外學者研究的一個重點方向。

參 考 文 獻

[1]肖國泉，王春，張福偉，電力負荷預測[M]，北京：中國電力出版社，2000；

[2]東曉，曹樹華，趙磊，電力負荷預測技術及其應用[M]，北京：中國電力出版社，1999；

[3]王登峰，地區電網分布式負荷預測系統的研究與開發[D]，天津大學：2007年；