一种基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法、装置、存储介质及计算设备与流程

本发明涉及一种基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法、装置、存储介质及计算设备，属于电力系统负荷预测。

背景技术：

1、电力系统负荷预测是电力系统发电计划的重要组成部分，也是电力系统经济运行的基础。在当前电力发展迅速和供应紧张的情况下，合理地进行电力系统规划和运行极其重要。长期负荷预测是电力公司系统规划活动的基础，能引导电力公司以经济有效的方式规划长期的基础设施升级或改造，其意义在于帮助决定新的发电机组的安装与电网的规划、增容和改建。

2、现有长期负荷预测，常以月、年为时间粒度进行预测。伴随着分布式新能源的接入，传统配电网在运行特性上发生了深刻变化，带来了诸多新的机遇和挑战，现有预测颗粒度无法满足精细化研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法、装置、存储介质及计算设备，基于历史用电数据、时刻负荷数据以及外部影响因素，进行时刻负荷的长期预测。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供一种基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法，包括：

4、获取历史用电数据和预测气象数据并进行预处理，所述历史用电数据包括历史用电负荷数据、历史用电量数据、历史气象数据和历史节假日数据；

5、基于获取的所述历史用电量数据，构建预测模型，得到预测月用电量；

6、分别基于所述历史气象数据和历史节假日数据、所述预测气象数据和对应的节假日数据构建特征向量，以及基于特征向量间的距离构建预测日的历史相似日数据集；

7、基于历史相似日的日用电量-月用电量比值，预测预测日的日用电量-月用电量比值，并结合所述预测月用电量，得到预测日的日用电量；

8、基于历史相似日的时刻负荷-日用电量比值，预测预测日的时刻负荷-日用电量比值，并结合所述预测日的日用电量，得到预测日的时刻负荷。

9、优选的，所述获取历史用电数据包括：

10、获取过去两年的历史用电数据，所述历史用电数据采样的时间分辨率为1小时；

11、所述历史气象数据和预测气象数据来源于国际耦合模式比较计划cmip6。

12、优选的，所述获取历史用电数据和预测气象数据并进行预处理，包括：

13、采用四分位法对获取的所述历史用电数据进行异常值检测；

14、对异常值和缺失值采用线性插值法进行替代；

15、对所述历史节假日数据进行编码：0代表工作日、1代表非节假日周末、2代表节假日。

16、优选的，所述基于获取的所述历史用电量数据，构建预测模型，得到预测月用电量，包括：

17、基于获取的所述历史用电量数据计算得到历史月电量序列；

18、构建灰色模型，通过所述灰色模型对所述历史月用电量序列进行拟合，得到预测月用电量。

19、优选的，所述分别基于所述历史气象数据和历史节假日数据、所述预测气象数据和对应的节假日数据构建特征向量，以及基于特征向量间的距离构建预测日的历史相似日数据集，包括

20、对于每一个历史日和预测日，基于当日气象数据和节假日数据构造特征向量，所述特征向量包括日均温度、日均湿度、降雨量、月度和节假日数据五个特征值，其中月度采用1、2、3、……、12表示，节假日数据采用编码后的0、1、2表示；

21、对特征向量中的特征值进行互补性归一化处理，得到归一化后的特征向量；

22、对于每一个预测日，计算预测日与所有历史日的归一化后的特征向量的欧氏距离；

23、选取欧氏距离最小的10个历史日，作为预测日的历史相似日数据集。

24、优选的，所述基于历史相似日的日用电量-月用电量比值，预测预测日的日用电量-月用电量比值，并结合所述预测月用电量，得到预测日的日用电量，包括：

25、基于历史相似日的气象数据和节假日数据构造特征向量，并计算历史相似日的日用电量-月用电量比值；

26、构建支持向量机回归模型，以历史相似日的特征向量为输入，以历史相似日的日用电量-月用电量比值为输出，对所述支持向量机回归模型进行训练，得到训练好的预测模型；

27、将预测日的气象数据与节假日数据构成的特征向量输入训练好的预测模型，得到预测日的日用电量-月用电量比值；

28、基于所述预测日的日用电量-月用电量比值和所述预测月用电量，得到预测日的日用电量。

29、优选的，所述基于历史相似日的时刻负荷-日用电量比值，预测预测日的时刻负荷-日用电量比值，并结合所述预测日的日用电量，得到预测日的时刻负荷，包括：

30、基于历史相似日的气象数据和节假日数据构造特征向量，并计算历史相似日的时刻负荷-日用电量比值；

31、构建支持向量机回归模型，以历史相似日的特征向量为输入，以历史相似日的时刻负荷-日用电量比值为输出，对所述支持向量机回归模型进行训练，得到训练好的预测模型；

32、将预测日的气象数据与节假日数据构成的特征向量输入训练好的预测模型，得到预测日的时刻负荷-日用电量比值；

33、基于所述预测日的时刻负荷-日用电量比值和所述预测日的日用电量，得到预测日的时刻负荷。

34、第二方面，本发明提供一种基于灰色模型与相似日的长期负荷预测装置，用于实现上述的基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法，所述装置包括：

35、数据获取模块，用于获取历史用电数据和预测气象数据并进行预处理，所述历史用电数据包括历史用电负荷数据、历史用电量数据、历史气象数据和历史节假日数据；

36、第一预测模块，用于基于获取的所述历史用电量数据，构建预测模型，得到预测月用电量；

37、历史日筛选模块，用于分别基于所述历史气象数据和历史节假日数据、所述预测气象数据和对应的节假日数据构建特征向量，以及基于特征向量间的距离构建预测日的历史相似日数据集；

38、第二预测模块，用于基于历史相似日的日用电量-月用电量比值，预测预测日的日用电量-月用电量比值，并结合所述预测月用电量，得到预测日的日用电量；

39、第三预测模块，用于基于历史相似日的时刻负荷-日用电量比值，预测预测日的时刻负荷-日用电量比值，并结合所述预测日的日用电量，得到预测日的时刻负荷。

40、第三方面，本发明提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据上述的基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法中的任一方法。

41、第四方面，本发明提供计算设备，包括，一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据上述的基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法中的任一方法的指令。

42、本发明的有益效果为：

43、本发明提供一种基于灰色模型与相似日的长期负荷预测方法，基于气象数据和节假日数据构建历史相似日数据集，基于历史相似日的日电量和月电量数据，得到预测日的日用电量数据，基于历史相似日的时刻负荷、日电量数据和预测日的日用电量数据，得到预测日的时刻负荷。该方法可以实现长期时刻级负荷预测，为配网规划检修提供数据辅助支撑，为配网扩容、新增配电站等电网规划建设提供数据支持以及科学依据。