1.一种适应输配电网一体化规划的高压配网变电站负荷预测方法,其特征在于,包括:结合输配网一体化规划需求特点,采用Elman神经网络模型和空间负荷预测相结合的高压配网负荷预测方法,以高压配网变电站供区为预测单位,从历史负荷和空间预测相结合对高压配网中长期负荷进行预测,引入基于网格开发度的供区负荷计算模型;基于网格开发度的供区负荷计算模型的具体内容如下:高压配电网通过运行方式与上级电压等级负荷分配进行有效联系,通过站点供区内空间地理划分与下级配电网负荷分布预测相适应;设地市根据市政规划共分为m个网格,总面积为S m ,范围内共有z个110千伏变电站,以110千伏变电站供区为分析区域,第i年变电站供区内共e i 个网格,网格区块面积的向量集为S i ={s(1 i ),s(2 i ),…,s(e i )},有计算网格区块负荷时,仅记及10千伏及以下大用户,最大负荷密度向量集为P i max ={p max (1 i ),p max (2 i ),…,p max (e i )},网格内部最大容积率向量集为 引入区域开发度向量γ i ={γ(1 i ),γ(2 i ),…,γ(e i )}表示网格内负荷开发度,其中γ(e i )∈[0,1],引入网格土地利用度θ i ={θ(1 i ),θ(2 i ),…,θ(e i )}代表某时期内网格容积率与目标建设规模的比例,其中θ(e i )∈[0,1];网格内35千伏及以上电压等级直供大用户负荷由于无法用负荷密度乘算得到,依靠报装数据统计有Y i ={y(1 i ),y(2 i ),…,y(e i )},非工业类值为0,新增的大用户负荷向量组为ΔY i ,有:式中,u i 为同时率;W i 为第i年该110千伏供区内网格化综合负荷;为加速计算收敛,设|θ(e i )-γ(e i )|∈[0,0.2];P i ,β i 分别为第i年的实际负荷密度向量及实际容积率向量。
2.根据权利要求1所述的高压配网变电站负荷预测方法,其特征在于,采用改进Elman神经网络模型对历史样本进行训练;对于历史网格化负荷数据采用下面各式计算修正权值:对于“S”型曲线学习样本,采用以下方法计算修正权值:上述各式中,k表示计算序列号,i、j分别表示矩阵的第i行、第j列; 分别为输入层至隐含层第k、k+1次计算得到的连接权值, 为输入层至隐含层的修正权值; 分别为承接层至隐含层第k、k+1次计算得到的连接权值, 为承接层至隐含层的修正权值; 分别为隐含层至输出层第k、k+1次计算得到的连接权值, 为隐含层至输出层的修正权值;η h 、η c 、η out 分别为隐含层、承接层、输出层的学习速率因子; 为第i个样本第k次计算实际输出值, 为第i个样本第k次计算获得值,即样本值,E p 为误差目标函数,a、b、c、d均为敏感性控制系数,按照搜索灵敏性调整;X h 、 分别为隐含层的输出值、第i个样本隐含层的输出值、第j个样本隐含层的输出值;X c 、 分别为承接层的输出值、第i个样本承接层的输出值、第j个样本承接层的输出值; 为第j个样本第k-1次计算获得值;计算得到的修正权值 对连接权值 进行更新,得到预测计算的连接权值。
3.根据权利要求2所述的高压配网变电站负荷预测方法,其特征在于,所述Elman神经网络模型的计算逻辑如下:对于该神经网络模型,输入向量 为n维向量,隐含层及承接层输出向量 及 为n+1维向量,输出为单一值;考虑以上情况,W h 为输入层至隐含层的连接权值,维度为(n+1)×n,W c 为承接层至隐含层的连接权值,维度为(n+1)×(n+1),W out 为隐含层至输出层的连接权值,维度为n+1,Elman神经网络模型的运算公式如下:X h (k)=f[W h ·X c (k)+W c ·S in (k-1)],X c (k)=X h (k-1),S out (k)=g(W out ·X h (k)),式中,k表示计算序列号,f[W h ·X c (k)+W c ·S in (k-1)]为隐含层单元激励函数,g(W out ·X h (k))为输出层单元的激励函数;样本训练时,误差目标函数如下: 为第i个样本第k次计算实际输出值, 为第i个样本第k次计算获得。
4.根据权利要求2所述的高压配网变电站负荷预测方法,其特征在于,在采用历史样本进行训练的同时,采用“S”型曲线学习样本作为修正样本;历史样本:对于过去i年整个县市地区进行网格化分解和计算,地区划分为m个分区,网格区块面积的向量集为S={s(1),s(2),…,s(m)},对于网格s(m),有:β im =s i (m)/s(m),其中,β im 为第i年m网格的容积率, 为m网格规划最大容积率,s i (m)为第m网格第i年的开发面积;θ im 为第i年m网格土地利用度;计算第i年网格开发度γ i (m),有:同时满足涵盖第m网格的110千伏变电站供区有:γ i '={γ'(1 i ),γ'(2 i ),…,γ'(e i )},若|γ i '(m)-γ i (m)|>ζ,γ i (m)=|γ i '(m)+γ i (m)|/2,其中,w im 是m网格第i年关口负荷,w' im 是m网格上一年对第i年关口负荷的预测值,y im 是该网格内大用户负荷量,γ i '为包含第m网格的110千伏变电站供区在第i年供区内网格开发度向量集合,W i '为该110千伏变电站在第i年负荷实测数据,γ i '(m)为通过第i年负荷实测计算得到的m网格开发度,ζ为差异门槛,对开发度进行核对和修正; 为m网格未来饱和时期的负荷,Δy i 为第i年新增的大用户负荷量,ΔY i ={Δy 1 ,...Δy n }为新增的大用户负荷向量组,u i 为同时率;“S”型曲线学习样本:考虑经济和用电量发展情况,规划2040年为用电饱和年,以1991年为统计初始年,期间50年用电负荷经历“S”型曲线达到饱和水平;将“S”型曲线加入样本中共同训练,促进开发度样本训练的拟合程度,对于辅助样本,有拟合曲线:将其与区域网格开发度结合描述为:其中,i为年份,c m 为m网格的土地性质,c m ={居住,商务,市政,金融,工业,娱乐}对应c m ={1,2,3,4,5,6},随着用地性质不同对曲线进行修正;学习样本采用历史实际网格化数值及拟合曲线共同学习。
5.根据权利要求4所述的高压配网变电站负荷预测方法,其特征在于,输入、输出值针对开发度及土地开发度进行计算:单次输入采用过去五年历史数据、土地性质进行,第i年,第m网格输入为:x m (i)={c m ,s m ,γ i-4 ,γ i-3 ,γ i-2 ,γ i-1 ,γ i ,θ i ,ε i-4 ,ε i-3 ,ε i-2 ,ε i-1 ,ε i };其中,x m (i)为第i年m网格的输入量,c m ,s m 分别为m网格的土地性质和面积,通过上一小节计算得到网格5年的开发度情况γ i-4 ~γ i ,通过统计数据得到本地市五年内经济增长率ε i-4 ~ε i ;输出量y m (i)=(γ i+1 ,θ i+1 );采用历史数据及拟合曲线作为学习样本,对elman神经网络模型进行训练,得到函数承接层、输入层到中间层以及中间层到输出层的连接权值 带入预测计算;每次预测采用前述elman神经网络模型每轮迭代产生一个开发度及土地利用度的预测值γ i+1 ,θ i+1 ,并将其带入下次计算,共迭代3次,预测向后3年的网格化负荷发展情况,得到第m个网格三年开发度及土地利用度,记作{γ(m i+1 ),γ(m i+2 ),γ(m i+3 ),θ(m i+1 ),θ(m i+2 ),θ(m i+3 )};对地市内全部m个网格进行预测计算后得到全市各网格3年开发度预测值,根据110千伏变电站每年供电范围对网格进行分割,表示为:S i+g ={s(1 i+g ),s(2 i+g ),…,s(e i+g )},g∈{1,2,3},计算供区负荷预测值W i+g :