基于業(yè)擴(kuò)報(bào)裝大數(shù)據(jù)計(jì)量方法的區(qū)域用電量預(yù)測模型研究

尹碩+燕景+王江波+鄧方釗+趙文杰+華遠(yuǎn)鵬+朱全勝

【摘 要】 近年來，受經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，區(qū)域業(yè)擴(kuò)報(bào)裝容量增長率呈現(xiàn)出波動(dòng)性趨勢(shì)，不僅對(duì)區(qū)域用電量造成一定影響，而且影響到電網(wǎng)調(diào)度以及運(yùn)行的安全。本文構(gòu)建了基于業(yè)擴(kuò)報(bào)裝大數(shù)據(jù)計(jì)量方法的區(qū)域用電量預(yù)測模型，對(duì)傳統(tǒng)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝預(yù)測方法進(jìn)行了優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】 大數(shù)據(jù) 業(yè)擴(kuò)報(bào)裝 用電量 預(yù)測模型

用電量預(yù)測對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和電力系統(tǒng)供需平衡至關(guān)重要。本文基于對(duì)區(qū)域業(yè)擴(kuò)報(bào)裝增量大數(shù)據(jù)的挖掘，借助ARMA、DID等計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模擬分析方法，在構(gòu)建基于業(yè)擴(kuò)報(bào)裝大數(shù)據(jù)支持的電力需求預(yù)測模型的期初上，分行業(yè)研究業(yè)擴(kuò)報(bào)裝情況、運(yùn)行容量、負(fù)荷利用率、用電需求之間的關(guān)系，優(yōu)化區(qū)域用電量預(yù)測模型。

1.數(shù)據(jù)清洗

基于營銷系統(tǒng)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝工單對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，在數(shù)據(jù)清洗過程中，重點(diǎn)剔除非生產(chǎn)用電需要申請(qǐng)的業(yè)擴(kuò)信息，清洗后的業(yè)擴(kuò)數(shù)據(jù)在報(bào)裝完成后用戶的電量數(shù)據(jù)有相應(yīng)體現(xiàn)，確保采用的業(yè)擴(kuò)數(shù)據(jù)在用戶完成報(bào)裝后的電費(fèi)發(fā)票中有所體現(xiàn)。重點(diǎn)剔除數(shù)據(jù)包括：供電線路變更申請(qǐng)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝數(shù)據(jù)、雙路電源接入申請(qǐng)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝數(shù)據(jù)、短時(shí)間內(nèi)多次重復(fù)提報(bào)申請(qǐng)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝數(shù)據(jù)。

2.剔除非業(yè)擴(kuò)因素影響

將用電量的影響分為業(yè)擴(kuò)影響電量和非業(yè)擴(kuò)影響電量，非業(yè)擴(kuò)影響電量為剔除業(yè)擴(kuò)影響電量外的用電量總和，通過ARMA非業(yè)擴(kuò)電量預(yù)測方法進(jìn)行打包預(yù)測非業(yè)擴(kuò)電量綜合自然增長率。

自回歸移動(dòng)平均過程ARMA， 如果Y兼有AR和MA的特性，則是ARMA過程。Y可以寫成：，其中是不同于的常數(shù)，是具有零均值和恒定方差的隨機(jī)誤差項(xiàng)。在ARMA非業(yè)擴(kuò)電量預(yù)測模型中，有1個(gè)自回歸項(xiàng)和1個(gè)移動(dòng)平均項(xiàng)（本文中時(shí)間序列數(shù)據(jù)為30期，滿足p=1，q=1），是ARMA（1，1）過程。根據(jù)ARMA模型可滾動(dòng)預(yù)測t+1期的非業(yè)擴(kuò)電量。

3.分行業(yè)業(yè)擴(kuò)接電周期計(jì)算

業(yè)擴(kuò)報(bào)裝發(fā)生后，需要經(jīng)歷一定的接電周期，才能在用電量上完全得以體現(xiàn)。本文考慮后續(xù)12個(gè)月內(nèi)新裝增容和永久性減容銷戶情況。根據(jù)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝的申請(qǐng)、送電時(shí)間，分別從用戶電量表中獲取后續(xù)12個(gè)月的電量，業(yè)擴(kuò)報(bào)裝發(fā)生當(dāng)月設(shè)置為基準(zhǔn)月份（0月），之后每個(gè)月的電量設(shè)置為1-12月。本文通過業(yè)擴(kuò)報(bào)裝發(fā)生之后負(fù)荷率趨于平穩(wěn)的月份與基準(zhǔn)月份的周期差值作為接電周期，通過計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)斷點(diǎn)回歸法確定負(fù)荷率發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化并趨于平穩(wěn)的節(jié)點(diǎn)月份。

假定節(jié)點(diǎn)月份之前有n個(gè)月，節(jié)點(diǎn)月份之后有m個(gè)月。其中：n=12-m，檢驗(yàn)公式如下：

，其中，n為節(jié)點(diǎn)前月數(shù)，m為節(jié)點(diǎn)后月數(shù)，k為自由度，通過F值是否顯著（p統(tǒng)計(jì)量是否大于0.5來判斷，若大于0.5則不是負(fù)荷率平穩(wěn)節(jié)點(diǎn)，若小于0.5，則是負(fù)荷率平穩(wěn)節(jié)點(diǎn)）來判斷負(fù)荷率是否在節(jié)點(diǎn)月份趨于平穩(wěn)。

4.業(yè)擴(kuò)報(bào)裝負(fù)荷率變化值計(jì)算

由于行業(yè)特性不同，各行業(yè)業(yè)擴(kuò)報(bào)裝負(fù)荷率變化并不一致，本文從行業(yè)細(xì)分的視角，根據(jù)52個(gè)行業(yè)所有用戶的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝數(shù)據(jù)，計(jì)算各行業(yè)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝負(fù)荷率：

其中，LR為業(yè)擴(kuò)負(fù)荷率變化值，IND為行業(yè)類型；MON表示行業(yè)接電周期；TYP表示業(yè)擴(kuò)申請(qǐng)類型；j=1為新裝、增容，j=0為銷戶、減容；E為用戶的月用電量增加/減少值，i表示該行業(yè)第i個(gè)用戶，A為用戶申請(qǐng)?jiān)黾?減少的容量（TYP為1時(shí)為正數(shù)，TYP為0時(shí)為負(fù)數(shù)）

5.業(yè)擴(kuò)-電量傳導(dǎo)

（1）預(yù)測分行業(yè)業(yè)擴(kuò)電量：

LEi=LRi×Ai 其中，LEi為i行業(yè)業(yè)擴(kuò)電量，i=1，2…s， LRi為i行業(yè)業(yè)擴(kuò)負(fù)荷率變化值，Ai為業(yè)擴(kuò)統(tǒng)計(jì)容量。

（2）預(yù)測全行業(yè)業(yè)擴(kuò)電量

其中，為ALE為全行業(yè)業(yè)擴(kuò)電量，i=1，2…s。

（3）預(yù)測居民用電量，由于業(yè)擴(kuò)報(bào)裝對(duì)居民電量影響較小，所以，分析業(yè)擴(kuò)報(bào)裝對(duì)用電量的影響時(shí)將居民電量單列。居民用電量由歷史居民月度用電量結(jié)合自然增長率得出，其中，自然增長率部分仍然通過ARMA模型預(yù)測得出。

（4）綜上可得業(yè)擴(kuò)-電量傳導(dǎo)預(yù)測月度用電量預(yù)測公式：

月度用電量=居民用電量+全行業(yè)業(yè)擴(kuò)影響電量+非業(yè)擴(kuò)影響電量

總結(jié)

本文基于對(duì)區(qū)域業(yè)擴(kuò)報(bào)裝增量大數(shù)據(jù)的挖掘，借助ARMA、DID等計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，分行業(yè)研究業(yè)擴(kuò)報(bào)裝情況、運(yùn)行容量、負(fù)荷利用率、用電需求之間的關(guān)系，構(gòu)建了基于業(yè)擴(kuò)報(bào)裝大數(shù)據(jù)計(jì)量方法的區(qū)域用電量預(yù)測模型，對(duì)傳統(tǒng)的業(yè)擴(kuò)報(bào)裝預(yù)測方法進(jìn)行了優(yōu)化。

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作者簡介：尹碩（1985.11-），男，河南焦作，國網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，博士，研究方向：能源經(jīng)濟(jì)與電力市場。endprint