廖菁，禹海峰，劉麗新

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，湖南長沙 410004;2.北京清軟創(chuàng)新科技有限公司，北京 100085）

電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動態(tài)智能管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

廖菁1，禹海峰1，劉麗新2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，湖南長沙 410004;2.北京清軟創(chuàng)新科技有限公司，北京 100085）

為實現(xiàn)高效率的電網(wǎng)規(guī)劃運營管理，降低整體運營成本，保證電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)工作有序順暢進(jìn)行，急需設(shè)計和開發(fā)科學(xué)的電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動態(tài)智能管理方案，以滿足規(guī)劃工作中的多樣化需求。本文從總體設(shè)計思路、系統(tǒng)主要功能及應(yīng)用效果等方面對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。該系統(tǒng)對及時了解規(guī)劃業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢、及時完成報表上報、管理電源電網(wǎng)規(guī)劃方案等起到重要作用，系統(tǒng)具有可操作性和實用性。

負(fù)荷預(yù)測;規(guī)劃監(jiān)督;協(xié)作

現(xiàn)代電網(wǎng)建設(shè)在負(fù)荷分布情況、電源如何布局等方面與傳統(tǒng)電網(wǎng)有本質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)電網(wǎng)所采用的一些方法無法滿足現(xiàn)在的需求。隨著智能電網(wǎng)建設(shè)、電力市場化改革的推進(jìn)，為適應(yīng)跨區(qū)域輸購電、能源形勢緊張等新的形勢，須加強對電力需求的預(yù)測、電網(wǎng)規(guī)劃理論與方法的研究。湖南電網(wǎng)在現(xiàn)代公司戰(zhàn)略研究和智能電網(wǎng)的背景下，迫切需要在管理工作中推進(jìn)信息化建設(shè)。為了響應(yīng)國家的管理創(chuàng)新要求，需要引入相關(guān)工作的智能化信息平臺，以推進(jìn)“一體化”建設(shè)工作。毋庸置疑，信息化是“一體化”建設(shè)進(jìn)程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，信息化的水平也是考核企業(yè)的重要指標(biāo)之一。

1 總體設(shè)計思路

電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動態(tài)智能管理系統(tǒng)軟件應(yīng)用最先進(jìn)的Java2 Enterprise Edition(J2EE)技術(shù)和多層體系Browser/Server(B/S)結(jié)構(gòu)，在充分調(diào)研湖南電網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)需求、規(guī)劃工作流程和現(xiàn)有數(shù)據(jù)來源的基礎(chǔ)上，開展電力規(guī)劃與規(guī)劃管理的信息化技術(shù)研究，提出電力規(guī)劃技術(shù)支持與動態(tài)管理系統(tǒng)整體解決方案，并完成系統(tǒng)開發(fā)。

該系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)元件數(shù)據(jù)庫、電網(wǎng)規(guī)劃方法庫、電網(wǎng)規(guī)劃方案庫、負(fù)荷數(shù)據(jù)庫、負(fù)荷預(yù)測方法庫、電源規(guī)劃方法庫和方案庫、機(jī)組數(shù)據(jù)庫等多個數(shù)據(jù)庫，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)所包含的各個數(shù)據(jù)庫模塊圖

傳統(tǒng)預(yù)測應(yīng)用軟件預(yù)測模型單一，不采用數(shù)據(jù)庫或者應(yīng)用小型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的共享性較差，采用的是人工與信息化相結(jié)合的方式。而本系統(tǒng)則應(yīng)用綜合模型理論建立的預(yù)測模型，應(yīng)用大型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，采用網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，應(yīng)用專家與智能化相結(jié)合的工作模式。

系統(tǒng)以預(yù)測方法庫作為基礎(chǔ)，預(yù)測模塊建立了基于若干單一預(yù)測方法的綜合最優(yōu)預(yù)測模型，能夠挖掘相關(guān)規(guī)律以完善預(yù)測方法庫。此外，為了提高預(yù)測的精確度，將多種預(yù)測方法得到的結(jié)果進(jìn)行了最優(yōu)組合，搭建成多種相異的綜合預(yù)測模型。

設(shè)計中考慮了目前工作中的實際需要，其中本期的預(yù)測工作技術(shù)協(xié)作和電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督模塊正是為了滿足目前對報表和報告上報、上報質(zhì)量考核、各地市考核排名等日常工作的需求而設(shè)計的。

2 主要功能介紹

通過對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集及對預(yù)處理、相關(guān)數(shù)據(jù)智能辨識、負(fù)荷發(fā)展趨勢分析、建立多指標(biāo)綜合預(yù)測模型、應(yīng)用高級預(yù)測策略、監(jiān)督考核電網(wǎng)規(guī)劃指標(biāo)等多個方面進(jìn)行深入研究，提出了全套的解決方案，最終建立一套能夠滿足高效、精確、智能需求的電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)議與動態(tài)智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)包括的主要功能見圖2。

圖2 系統(tǒng)功能模塊圖

2.1 綜合信息維護(hù)平臺

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)元件信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息、國民經(jīng)濟(jì)、氣象信息、能源信息、電量信息和負(fù)荷信息等，數(shù)據(jù)格式應(yīng)能滿足一體化電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計數(shù)據(jù)要求。

系統(tǒng)研發(fā)前期進(jìn)行了大量收集數(shù)據(jù)工作，應(yīng)用自動采集和手動觸發(fā)相結(jié)合的方式獲得湖南省公司和各地市供電公司的有關(guān)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可自動將日負(fù)荷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為月度及年度負(fù)荷指標(biāo)，將月度電量指標(biāo)轉(zhuǎn)換為年度電量指標(biāo)，并存入數(shù)據(jù)庫中。

數(shù)據(jù)預(yù)處理可對負(fù)荷曲線中出現(xiàn)的缺失或者不良數(shù)據(jù)提供多種靈活手段的自動辨識與修正，并在此基礎(chǔ)上，自動進(jìn)行負(fù)荷特性統(tǒng)計。

除了信息采集、管理功能以外，該平臺同時具有圖表繪制功能，可實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)圖的編制，并可作為常用格式導(dǎo)出。這種靈活的自定義式操作為營銷部門各類報表、報告的制作提供了極大的便利，節(jié)省了大量的人力物力。

2.2 電網(wǎng)現(xiàn)狀分析

本模塊實現(xiàn)對電網(wǎng)現(xiàn)狀、設(shè)備和運行數(shù)據(jù)的分析。對電網(wǎng)設(shè)備的歷史及現(xiàn)狀分布、結(jié)構(gòu)和增量等情況的分析，主要包括電網(wǎng)設(shè)備總體分析、新增變電站分析、變電站無功配置分析、線路總體分析、新增線路分析、線路區(qū)間對比分析、新增線路區(qū)間分析、電廠基本情況分析等;在設(shè)備運行情況分析中，提供對全網(wǎng)運行情況的詳細(xì)展示及統(tǒng)計功能，包括電網(wǎng)容載比分析、變電站負(fù)載率分析、變電站負(fù)荷概率分布、變電站最大負(fù)荷分析、線路負(fù)載率分析、線損分析、電廠發(fā)電量分析、負(fù)荷密度分析等。

2.3 電力市場分析

該模塊對電量、負(fù)荷、國民經(jīng)濟(jì)、能源、綜合指標(biāo)、氣象環(huán)境等指標(biāo)提供多角度多層面的分析結(jié)果。

分析和研究內(nèi)容包括:電力系統(tǒng)有關(guān)各指標(biāo)與國民經(jīng)濟(jì)主要指標(biāo)之間的定量關(guān)系;對氣象數(shù)據(jù)和電力行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動建模分析;對年度和月度能源生產(chǎn)和能源消費進(jìn)行分析;對年度和月度總體、各地、分行業(yè)電量分別進(jìn)行分析;對年、月、日不同維度的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、平均負(fù)荷、峰谷差率、負(fù)荷曲線、負(fù)荷率等指標(biāo)進(jìn)行分析;對年度用電單耗、電力彈性系數(shù)、利用小時數(shù)等綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析等。

2.4 電力市場預(yù)測

本模塊可對年、月、日不同維度的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、平均負(fù)荷、負(fù)荷曲線等指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，建立預(yù)測方法庫。

子功能包括快速預(yù)測、高級預(yù)測、批量預(yù)測、模擬預(yù)測及對預(yù)測結(jié)果的管理及相關(guān)性分析等。由于各級電網(wǎng)的預(yù)測是獨立進(jìn)行的，下級電網(wǎng)的預(yù)測結(jié)果與所屬上級電網(wǎng)的預(yù)測結(jié)果可能不滿足加和性或統(tǒng)計關(guān)系的要求，因此提供網(wǎng)間均衡功能自動調(diào)整上下級電網(wǎng)的預(yù)測結(jié)果。同理，提供總量分量均衡功能、年月均衡功能自動協(xié)調(diào)全社會用電量和各產(chǎn)業(yè)電量、年度預(yù)測和月度預(yù)測的預(yù)測結(jié)果。

預(yù)測方法庫的組成包括既有的常規(guī)方法 (這些方法已得到廣泛應(yīng)用)，還包括近年來涌現(xiàn)的許多新方法，此方法庫包有近50種預(yù)測方法。

系統(tǒng)中提供管理人員參與預(yù)測的機(jī)會，如在預(yù)測模型中，使用者可通過自定義影響負(fù)荷變化的相關(guān)因素，修改其中涉及的參數(shù)，調(diào)節(jié)有關(guān)因素映射庫中的數(shù)值來構(gòu)建預(yù)測模型，搭建不同的預(yù)測策略，最終完成核實整個預(yù)測的計算過程。預(yù)測過程的用戶可控性包含內(nèi)容見圖3。

圖3 預(yù)測過程的用戶可控性業(yè)務(wù)流程

2.5 預(yù)測工作技術(shù)協(xié)作

本模塊提供地市供電公司分級上報預(yù)計投產(chǎn)大用戶用電情況、分站負(fù)荷數(shù)據(jù)、縣市電量/負(fù)荷數(shù)據(jù)、向下級單位發(fā)布報表模板等功能，包含報告上報和管理、報表上報和管理、上報時限設(shè)置、查詢報表、報告下載等子模塊。

2.6 電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督

該模塊將實現(xiàn)對各地市供電公司發(fā)展工作相關(guān)的各種報表和報告的上報質(zhì)量的考核功能，并對考核指標(biāo)進(jìn)行自動或手動的分析和計算，對各種考核指標(biāo)完成情況進(jìn)行實時跟蹤展示，按照得分高低自動排名，統(tǒng)籌電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)監(jiān)督現(xiàn)場檢查情況，實現(xiàn)動態(tài)智能的電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督功能。

電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)監(jiān)督評比考核由基礎(chǔ)管理和技術(shù)監(jiān)督考核指標(biāo)兩部分組成，但所占權(quán)重不同，考核評比內(nèi)容相差很大，有些可以量化，有些需要結(jié)合實際數(shù)據(jù)和專家判斷。這個模塊為規(guī)范技術(shù)監(jiān)督先進(jìn)評比工作提供了信息化平臺。

2.7 項目管理

針對電源和電網(wǎng)規(guī)劃，本模塊從規(guī)劃進(jìn)度、完成情況以及資金進(jìn)度等角度進(jìn)行全方位的項目展示，分為規(guī)劃階段、可研階段、前期階段、文件管理、查詢匯總和統(tǒng)計分析。

2.8 電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃管理

電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃方案的管理是后期進(jìn)行運行模擬和電力電量平衡的基礎(chǔ)。

本模塊實現(xiàn)對電廠和機(jī)組的規(guī)劃和管理，通過規(guī)劃電源庫可以管理確定的規(guī)劃電廠和機(jī)組，其它情況通過生成電源規(guī)劃方案做進(jìn)一步管理。

此外對于電網(wǎng)中的線路和變電站做相應(yīng)的規(guī)劃管理，通過生成輸變電規(guī)劃方案來管理不確定的規(guī)劃線路和變電站，確定情況與電源規(guī)劃管理相同。

2.9 系統(tǒng)管理

本模塊實現(xiàn)對用戶及權(quán)限的管理功能，包括用戶管理、角色管理和日志管理。

3 算例分析

該系統(tǒng)于2013年10月開展數(shù)據(jù)收集工作，2014年2月開始實施并試運行。應(yīng)用電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動態(tài)智能管理系統(tǒng)，基于湖南電網(wǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實例驗證，如圖4—5所示。

圖4 2013—2014年持續(xù)負(fù)荷曲線

圖5 年負(fù)荷概率分布

試運行期間已在日常工作中逐漸顯現(xiàn)出其特有的優(yōu)勢:

1)本系統(tǒng)在預(yù)測模型的研究中做到了最小的誤差擴(kuò)散。通過對多樣化數(shù)據(jù)的各種特性進(jìn)行最優(yōu)重組并建立綜合模型，提高了預(yù)測的準(zhǔn)確率和精確度。

2)本系統(tǒng)是在對歷史記錄數(shù)據(jù)挖掘分析后建立的概率統(tǒng)計模型，對影響預(yù)測結(jié)果的多因素和變化規(guī)律進(jìn)行抽取，使得預(yù)測模塊得出的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

3)本系統(tǒng)的綜合模型的擬合和預(yù)測精度顯然比單用一種方法更加準(zhǔn)確，并為用戶提供自動建模的功能，將各種預(yù)測方法的預(yù)測結(jié)果進(jìn)行最佳的組合，提高了預(yù)測工作的效率和工作水平，保證了歷史數(shù)據(jù)的可繼承性，并做到信息共享。

4)多指標(biāo)預(yù)測結(jié)果的合理性依賴于預(yù)測人員的經(jīng)驗和技巧，因此軟件為預(yù)測人員干預(yù)預(yù)測過程提供了可能，這使得預(yù)測人員的預(yù)測經(jīng)驗和分析判斷能力得到充分的發(fā)揮。

5)預(yù)測工作技術(shù)協(xié)作和電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督簡化了工作模式，提高了電網(wǎng)規(guī)劃工作的管理水平和工作效率。

系統(tǒng)在使用中各模塊運行穩(wěn)定、交互界面友好、具有較好的可操作性。經(jīng)過應(yīng)用測試得知，系統(tǒng)各項功能均與需求一致，系統(tǒng)性能指標(biāo)也滿足應(yīng)用要求。

4 結(jié)語

湖南電力規(guī)劃技術(shù)協(xié)作與動態(tài)智能管理系統(tǒng)的建設(shè)，不僅能支撐電網(wǎng)規(guī)劃相關(guān)部門的日常工作，對工作中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行有效的規(guī)范化集中管理，而且能對網(wǎng)、省公司要求的指標(biāo)創(chuàng)優(yōu)工作形成有效支撐。該系統(tǒng)通過自動分析和統(tǒng)計電力規(guī)劃各項數(shù)據(jù)指標(biāo)，電力市場分析預(yù)測、科學(xué)管理電源和電網(wǎng)規(guī)劃庫、全面展示項目進(jìn)程、動態(tài)智能完成電網(wǎng)規(guī)劃監(jiān)督等功能，實現(xiàn)電力規(guī)劃與規(guī)劃管理的信息化，提高了電力規(guī)劃工作效率及準(zhǔn)確性，為電網(wǎng)生產(chǎn)經(jīng)營活動輔助決策工作提供強大支撐。

后期將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基于運行模擬的電力電量平衡的研究和系統(tǒng)研發(fā)，使得電網(wǎng)規(guī)劃工作管理再上新臺階。

〔1〕康重慶，夏清，劉梅.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測〔M〕.北京:中國電力出版社，2007.

〔2〕夏清，王少軍，相年德.時序負(fù)荷曲線下電力系統(tǒng)概率性生產(chǎn)模擬〔J〕.中國電機(jī)工程學(xué)報，1994，14(3):21-28.

〔3〕康重慶，夏清，相年德，等.中長期日負(fù)荷曲線預(yù)測的研究〔J〕.電力系統(tǒng)自動化，1996，20(6):18-20.

〔4〕夏清，王少軍，相年德，等.時序負(fù)荷曲線下電力系統(tǒng)概率性水電生產(chǎn)模擬〔J〕.中國電機(jī)工程學(xué)報，1998，18(6):429-433.

〔5〕蘇志揚.湖南省電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃關(guān)系探討〔J〕.華中電力，2004，3(17):20-21.

〔6〕朱剛剛.安徽電網(wǎng)電力電量平衡與分析預(yù)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)〔J〕.安徽電力，2008，3(25):14-17.

〔7〕周鯤鵬，方仍存，顏炯，等.電網(wǎng)規(guī)劃智能輔助決策系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)〔J〕.電力系統(tǒng)自動化，2012，3(37):77-82.

〔8〕杜柏均.城市電網(wǎng)規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測子系統(tǒng)的開發(fā)和改進(jìn)〔D〕.天津:天津大學(xué)，2010.

廖菁(1980)，湖南懷化人，碩士，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、研究工作。

禹海峰(1987)，湖南邵陽人，碩士，從事電力系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃、研究工作。

劉麗新(1978)，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士，從事電力系統(tǒng)系統(tǒng)規(guī)劃、研究工作。

Design and application for power planning collaboration and dynamic intelligent management system

LIAO Jing1，YU Hai-feng1，LIU Li-xin2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Economic＆ Technology Institute，Changsha 410004，China;2.Beijing Tsing Soft Technology Co.，Ltd，Beijing 100085)

In order to achieve high efficiency in grid planning operations management，reduce overall operational costs and ensure a smooth and orderly management and network planning management work，scientific and technical cooperation and the dynamic power of intelligent management solutions are designed and planned to meet the diverse needs of the planning work.This paper elaborates the overall design concept，system and application effect and other main functions of the system in detail.The system，which is operable and practical，plays an important role in understanding planning business development trends，completing the report in time，and managing the power grid planning programs.

load forecasting;planning authority;collaboration

TM715

A

1008-0198(2014)05-0001-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.05.001

2014-06-18

國網(wǎng)湖南省電力公司科研項目 (5216A2130008)