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1、城市燃气管网负荷预测方法马庆元1,郭继平2,李宁3(1.鞍山科技大学高等职业技术学院,辽宁鞍山114044;2.鞍山科技大学土木与交通工程学院,辽宁鞍山114044;3.鞍山科技大学化学工程学院,辽宁鞍山114044)摘要:城市燃气管网负荷预测是制定城市燃气建设规划、确定燃气生产企业大、中修计划以及燃气输配企业科学调度的重要依据.本文结合我国城市燃气生产、输配管理的现状,介绍几种目前常用的城市燃气管网负荷预测方法,并评述了各自的优势和缺陷.关键词:城市燃气管网;负荷预测;方法中图分类号:TU996.62文献标识码:A文章编号:167224410(2004
2、)0220101205随着“西部大开发”战略的逐步实施,我国在天然气开发利用方面的投资也在逐渐加大,这促使城市燃气事业蒸蒸日上.“西气东输”、“陕气进京”等项目的陆续上马,为我国合理的利用天然气资源拉开序幕.这一切均要求城市燃气管网的管理必须现代化.燃气负荷预测是实现燃气管网管理现代化的重要手段.长期以来,我国燃气负荷预测问题一直停留在“凭经验”的阶段.随着计算机的普及以及预测学的发展和完善,为燃气管网的现代化管理提供了必要的条件.于是,对燃气负荷预测问题的研究越来越受到人们的重视,并且逐渐成为了现代城市燃气系统科学中的一个重要的领域.城市燃气负荷预测的
3、意义城市燃气负荷预测可分为长期负荷预测、中期负荷预测、短期负荷预测和超短期负荷预测.其中中长期与短期负荷预测的意义分别在于:前者能够合理安排后期工程、确定生产能力、安排设备的更新维修等;后者可用于指导安排燃气生产计划、确定燃气产量、存储量以及燃气的合理调度.因此,在现实生产中,无论是制订燃气系统长期规划还是进行短期优化调度,进行相应的负荷预测都是必不可少的.1城市燃气负荷预测的各种方法一般的预测方法可分为主观预测方法和客观预测方法1.主观预测方法的优点是预测者能够考虑到大量的资料、信息和情报;其缺点是缺乏系统的方法去研究已往的成功和失误,以提高预测的准确
4、性,完全依赖于预测人员的经验和主观判断能力.客观预测方法不同于主观预测方法,它是基于过去的数据和资料研究建立起反映预测对象与其影响因素间的数学关系(数学模型)的预测方法.客观预测方法的主要优点是:不受主观愿望的影响;对预测模型的处理是根据过去的预测误差做出的,因而是科学的;与主观预方法相比较,客观预测方法所花的时间少,而且可以用计算机来预测;提供了评价预测准确性和测定预测的置信区间的基础.其缺点是难以包括影响预测对象的全部因素.本文所涉及的预测方法全部属于客观预测方法.据有关资料表明,目前国际上有200多种预测方法,其中有20多种方法在不同领域中得到了广
5、泛应用2.在城市燃气预测方面,主要应用的预测方法有时间序列方法、灰色系统预测量理论、人工神经网络预测方法、回归分析预测方法、指数平滑预测方法、组合模型、模糊控制预测方法、状态空间和卡尔曼2滤波法、专家系统法、模式识别等.2.1回归分析预测方法回归分析预测方法是一种应用广泛、理论性较强的定量预测方法.它的基本思路是根据历史数据及一些影响负荷变化的外来因素来推断将来时刻的负荷值.常用的回归预测方法有线性回归和非线性回归两种方法,进一步可以划分为一元(非)线性回归和多元(非)线性回归.多元线性回归模型表达式如下1yi=b0+b1x1i+b2x2i+⋯+bmxm
6、i+Εii=1,2⋯,n(1)式中:yi为预测对象,因变量或被解释变量;xji为影响因素,自变量或解释变量(j=1,2,⋯,m);b0,bj为模型回归系数(j=1,2,⋯,m);Εi为除自变量xj的影响之外对yi产生影响的随机变量,即随机误差.回归方程的函数就是城市燃气负荷,自变量就是影响负荷变化的各种因素.影响城市燃气管网负荷变化的因素很多,主要有:气象因素(如温度、湿度等)、时间因素(如季节、节假日等)、一些随机因素(如大型企业的投产等)以及人口、国民经济、能源结构、宏观政策等.因此,要根据客观条件适当选择合适的因素建立模型.回归预测不仅方法简单,而
7、且预测速度快,能够研究预测对象与相关因素的相互关系,研究预测对象变化的实质原因,结果比较可靠;外推性好,对历史上未出现的情况有较好的预测性;还能给出预测结果的置信区间和置信度,使得预测结果完整、客观.但也存在一定的缺陷,主要包括:(1)认为各实际数据对预测对象的影响程度相同;(2)对数据的要求较高,特别是历史数据残缺或存在较大误差的情况下,预测效果较差;(3)计算工作量较大,出现新数据时,要重新估计回归方程和进行相关分析;(4)主次要因素的选取在实际建模时较难把握,并且无法详细的考虑各种影响负荷的因素.它一般适用于长、中、短期3-4负荷预测.2.2指数平
8、滑预测法指数平滑预测法是采取渐消记忆的方式,利用逐步衰减的不等权平均办法进行数据
