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　　燃氣新技術論文篇一

　　城市燃氣負荷預測技術

　　【摘要】城市燃氣負荷預測是一項非常重要的研究課題，準確的負荷預測有利于保障供氣需求，提高燃氣部門經(jīng)濟效益。可靠的短期負荷預測對保證管網(wǎng)運行安全，進行管網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度，都具有重要的意義;本文對城市燃氣負荷預測技術及其應用做了簡要分析。

　　【關鍵詞】城市燃氣負荷預測技術

　　中圖分類號：TH138.23 文獻標識碼：A 文章編號：

　　一、引言

　　燃氣負荷預測是一項非常重要的研究課題，它不僅是燃氣系統(tǒng)調(diào)度、實時控制、運行計劃和發(fā)展規(guī)劃的前提，更是一個燃氣管網(wǎng)調(diào)度部門和規(guī)劃部門所必須具有的基本信息。提高負荷預測技術水平，有利于燃氣系統(tǒng)計劃管理，有利于合理安排燃氣管網(wǎng)運行方式和機組檢修計劃，有利于建設規(guī)劃，有利于系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益。負荷預測是指在充分考慮一些重要的系統(tǒng)運行特性、增容決策、自然條件與社會影響的條件下，研究或利用一套系統(tǒng)地處理過去與未來負荷的數(shù)學方法，在滿足一定精度要求下，決定未來某特定時刻的負荷數(shù)值。負荷預測包括兩個方面的含義：一是對未來需求量的預測，二是對未來用氣量的預測。燃氣負荷預測就是根據(jù)歷史燃氣負荷值，在滿足一定精度的情況下決定未來某特定時刻的負荷值。負荷預測研究早在20世紀50、60年代就開始了，但直到20世紀80年代，這一課題開始得到發(fā)展。

　　隨著計算機技術的迅速發(fā)展，負荷預測的速度和精度也逐漸提高。用于城市燃氣負荷預測的方法很多，常用的有：時間序列法、灰色理論預測法、回歸分析法、專家系統(tǒng)法、神經(jīng)網(wǎng)絡法等。

　　二、燃氣負荷預測方法及模型

　　1、回歸分析預測法

　　回歸分析預測方法是一種應用廣泛、理論性較強的定量預測方法。它的基本思路是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及一些影響負荷變化的外來因素來推斷將來時刻的負荷值?；貧w分析預測方法不僅方法簡單，而且預測速度快;它能夠研究預測對象與相關因素的相互關系，研究預測對象變化的實質(zhì)原因，結果比較可靠，外推性好，對于歷史上未出現(xiàn)的情況有較好的預測性;它還能給出預測結果的置信區(qū)間和置信度，使得預測結果完整、客觀。但它也存在一定的缺陷，即認為每一個實際數(shù)據(jù)對預測對象的影響程度相同;對數(shù)據(jù)的要求較高，特別是在歷史數(shù)據(jù)殘缺或存在較大誤差的情況下，預測效果較差;計算工作量較大，出現(xiàn)新數(shù)據(jù)時，要重新估計回歸方程和進行相關分析;主、次要因素的選取在實際建模時較難把握，并且無法比較詳細地考慮各種影響負荷的因素。

　　2、指數(shù)平滑預測法

　　指數(shù)平滑預測法是采取漸消記憶的方式，利用逐步衰減的不等權平均辦法進行數(shù)據(jù)處理的一種預測方法。其基本思想是在預測過程中，越近期的數(shù)據(jù)越能反映當前的情況，對考慮今后的發(fā)展就越有直接意義。這樣，對以往數(shù)據(jù)不應同等看待，對近期的數(shù)據(jù)應給以較高的加權，只有采取具體逐步衰減性質(zhì)的加權處理更符合實際。該方法簡單實用，能通過平滑作用，自動清除數(shù)據(jù)序列中的隨機波動，尤其是那些不符合統(tǒng)計規(guī)律的偶然性波動，但對數(shù)據(jù)的趨勢性轉(zhuǎn)折點鑒別能力不夠。

　　3、時間序列預測法

　　時間序列就是按時間先后次序觀測、統(tǒng)計、記錄下來的某種指標的數(shù)列。時間可以是年、季度、月份、日、小時、分等。作為現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理方法之一的時間序列分析方法是在20世紀20年代后期開始出現(xiàn)的。時間序列預測法的一般思路是先識別與所研究的預測目標序列相符合的一個隨機模型，并估計出隨機模型中的未知參數(shù)，當確認該隨機模型具有適用價值后，再在此基礎上進行預測。該方法不僅成熟，并且簡單實用。它主要是根據(jù)過去的負荷值及干擾值來推算未來的負荷，不需要相關因素的資料，因此在一些相關因素的預測值和某些常數(shù)難以得到時，不失為一種可行的方法。但其對數(shù)據(jù)的要求較高，并且無法刻畫負荷與各影響因素之間更為復雜的關系。

　　4、灰色預測理論預測法

　　灰色系統(tǒng)理論是我國學者鄧聚龍教授于1983年3月首先提出的。該理論是將一般系統(tǒng)論、信息論和控制論的觀點與方法延伸到社會、經(jīng)濟、生態(tài)等抽象系統(tǒng)，結合運用數(shù)學方法，來解決信息不完備系統(tǒng)即灰色系統(tǒng)問題的理論方法。

　　灰色系統(tǒng)是指既含有已知信息又含有未知或非確知信息的系統(tǒng)。基于灰色系統(tǒng)理論的GM(1，1)模型的預測稱為灰色預測?；疑A測是灰色系統(tǒng)理論的一個重要方面，可分為以下五類，即數(shù)列預測、災變預測、季節(jié)災變預測、拓撲預測和系統(tǒng)綜合預測。由于灰色預測模型能夠根據(jù)現(xiàn)有的少量信息進行計算和推測，因而在人口、經(jīng)濟、能源、氣象等許多領域都得到了廣泛的應用，取得了較好的效果。

　　5、模糊理論預測法

　　模糊理論是解決不確定、不完全信息問題的一種有效方法。20世紀90年代以來模糊理論在電力負荷預測中的應用逐漸展開。目前模糊理論在電力預測的應用研究主要集中于兩個方向：一是將模糊邏輯與傳統(tǒng)數(shù)學模型預測方法、神經(jīng)網(wǎng)絡及專家系統(tǒng)預測方法相結合的電力負荷預測方法研究;二是基于模糊理論的負荷預測方法，其主要基于模式匹配的思想，通過對歷史數(shù)據(jù)的模糊化處理和分析，提煉出負荷相關環(huán)境及負荷變化的若干種典型模式，通過判定未來待預測環(huán)境屬于哪種模式，實現(xiàn)負荷預測。模糊理論方法的優(yōu)勢在于處理負荷預測中的不確定因素的有效性，但是在自學習、自適應能力等方面還需要進一步的深入研究。

　　三、燃氣負荷預測技術的應用

　　1、日負荷預測的實時優(yōu)化

　　日負荷的準確預測關系到城市供氣的安全、穩(wěn)定及經(jīng)濟性，具有重要的意義。例如：北京市供暖用天然氣量較大，造成高峰日用氣量與低峰日用氣量相差大。根據(jù)日負荷的特點，分為3個階段：供暖期(當年11月15日到次年3月15日)的供暖日負荷與日平均溫度及前兩天的負荷相關系數(shù)相當大，適合采用線性回歸模型預測;供暖過渡期(供暖期的前20天和后15天)與近年對應期的變化規(guī)律趨于一致，適合于參照歷史信息與當前主要因素建立的神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型，樣本選取一定量的前兩年同期數(shù)據(jù)及預測日近20日左右的數(shù)據(jù)，進行訓練學習并預測;用氣平穩(wěn)期(供暖期和供暖過渡期以外的時間)的日用氣量變化不大，采用經(jīng)差分處理后的時間序列模型進行預測。

　　2、短期預測與實時調(diào)度結合

　　如同任何事件的發(fā)生一樣，天然氣“氣荒”的發(fā)生是有一定預兆的。例如：聯(lián)邦德國在貫徹歐洲議會和理事會保障安全節(jié)能的天然氣供應法規(guī)時，要求各城市上報未來3天的燃氣用氣量預測相對誤差控制在5%以內(nèi)。此舉促進了燃氣預測的發(fā)展，對國內(nèi)燃氣的預測工作也有借鑒意義。如果能夠利用燃氣負荷預測技術加上準確的氣象預報數(shù)據(jù)，燃氣負荷的預測必將更為及時與準確，并且與現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)相結合，進行實時的調(diào)度，對于減輕天然氣供應系統(tǒng)“氣荒”的影響將具有重要的意義。

　　3、燃氣負荷預測技術的其他應用

　　燃氣負荷預測技術除了上述應用以外，還有助于燃氣公司以最低的成本做好及時、合理的調(diào)度，保證輸配系統(tǒng)安全可靠地運行;有助于合理安排后期工程，安排設備的更新、維修等;有助于指導安排燃氣生產(chǎn)計劃，確定燃氣產(chǎn)量、儲存量;有助于保證用氣企業(yè)的經(jīng)濟利益，對企業(yè)本身的燃氣需求做到心中有數(shù)，從而合理安排。

　　結束語

　　燃氣負荷預測已成為實現(xiàn)燃氣系統(tǒng)管理現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。各種預測方法都具有其各自的優(yōu)缺點和適用范圍，必須根據(jù)實際情況選擇適合的方法和模型，以求在預測成本允許范圍內(nèi)達到所需精度。因此必須提高規(guī)劃人員自身的素質(zhì)，能及時根據(jù)出現(xiàn)的實際情況進行判斷，一旦發(fā)現(xiàn)有大的誤差傾向，就應當及時修改預測模型或改用其他適當預測法。

　　參考文獻

　　[1] 姚健，周偉國，張中秀. 人工神經(jīng)網(wǎng)絡法燃氣日負荷預測輸入變量選取[J]. 煤氣與熱力. 2010(01)

　　[2] 孫華鋒，胡安鑫. 基于事例推理的燃氣負荷預測[J]. 天然氣與石油. 2007(02)

　　[3] 王樹剛，王繼紅，端木琳，孫海濤. 城市燃氣負荷的短期預測[J]. 天然氣工業(yè). 2010(05)

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