一種基于細(xì)胞元成長模型的空間負(fù)荷預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力負(fù)荷預(yù)測方法，具體地說是一種基于細(xì)胞元成長模型的空間 負(fù)荷預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果對于電力網(wǎng)絡(luò)和供電電源點的確定具有指導(dǎo)意義，是電網(wǎng)規(guī)劃的 重要依據(jù)，也是城市規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的必不可少的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前在中長期負(fù)荷預(yù)測 中常用的方法主要有S曲線法、彈性系數(shù)法、灰色系統(tǒng)法、模糊算法等以及以上述方法為基 礎(chǔ)的綜合法，這些方法一般只能預(yù)測出總負(fù)荷而不能確定負(fù)荷的具體分布。而在配電系統(tǒng) 規(guī)劃中對于負(fù)荷預(yù)測不僅要求能預(yù)測負(fù)荷的總量，而且還要求能預(yù)測未來負(fù)荷增長的位置 信息，因為只有確定了配電網(wǎng)供電區(qū)域內(nèi)未來負(fù)荷分布，才能合理地進(jìn)行配電系統(tǒng)的網(wǎng)架 規(guī)劃。
[0003] 空間負(fù)荷預(yù)測方法正是針對配電系統(tǒng)規(guī)劃需要負(fù)荷的空間分布特性這一特定需 求產(chǎn)生的，它彌補(bǔ)了一些傳統(tǒng)方法的不足，能夠提供未來負(fù)荷的空間分布信息，對規(guī)劃區(qū)域 內(nèi)負(fù)荷的地理位置分布和數(shù)值大小等進(jìn)行預(yù)測。
[0004] 為了獲得高精度的預(yù)測結(jié)果，空間負(fù)荷預(yù)測方法需要搜集預(yù)測區(qū)域中各個地塊的GDP、經(jīng)濟(jì)增長率、人口、各行業(yè)的產(chǎn)值等一系列的因素，而比較大一點的城市將會有成千上 萬個這樣的地塊，實際操作中很難獲得這么多地塊的詳細(xì)數(shù)據(jù)，并且目前的空間負(fù)荷預(yù)測 方法只是單純的依靠地塊的歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測地塊的未來發(fā)展情況，因此，預(yù)測結(jié)果的精確 度很難得到保障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種基于細(xì)胞元成長模型的空間 負(fù)荷預(yù)測方法，從多個方面多個角度多個因素綜合考慮負(fù)荷的發(fā)展模式，對規(guī)劃區(qū)域未來 的空間負(fù)荷分布值及其發(fā)展趨勢做出一定的預(yù)測，解決了地塊數(shù)據(jù)不全、各個地塊相互影 響考慮欠缺從而導(dǎo)致負(fù)荷預(yù)測不夠準(zhǔn)確的問題。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于細(xì)胞元成長模型的空間負(fù) 荷預(yù)測方法，其特征是，包括以下過程：
[0007] 建立細(xì)胞元成長模型：所述細(xì)胞元成長模型包括細(xì)胞元、細(xì)胞元狀態(tài)、細(xì)胞元空 間、鄰居細(xì)胞元、細(xì)胞元轉(zhuǎn)換規(guī)則；
[0008] 選擇與劃定時空數(shù)據(jù)庫中細(xì)胞元樣區(qū)：所述時空數(shù)據(jù)庫能夠反映整個規(guī)劃區(qū)域電 力負(fù)荷的空間分布和發(fā)展演化規(guī)律，細(xì)胞元樣區(qū)為電網(wǎng)規(guī)劃所涉及的區(qū)域；
[0009] 定義電力負(fù)荷細(xì)胞元：定義電力負(fù)荷細(xì)胞元的狀態(tài)、時間、空間、發(fā)展方式和鄰 居；
[0010] 建立電力負(fù)荷細(xì)胞元的轉(zhuǎn)換規(guī)則：根據(jù)電力負(fù)荷細(xì)胞元的發(fā)展方式，從影響電力 負(fù)荷空間分布和發(fā)展的地理因素、城市用地發(fā)展規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、負(fù)荷的歷史狀況考 慮，建立電力負(fù)荷細(xì)胞元的轉(zhuǎn)換規(guī)則；
[0011] 建立電力負(fù)荷細(xì)胞元樣本子數(shù)據(jù)庫：所述電力負(fù)荷細(xì)胞元樣本子數(shù)據(jù)庫用以存儲 電力負(fù)荷細(xì)胞元樣本數(shù)據(jù)、原始細(xì)胞元數(shù)據(jù)表和優(yōu)化細(xì)胞元數(shù)據(jù)表；
[0012] 獲取中心電力負(fù)荷細(xì)胞元及鄰居細(xì)胞元相關(guān)屬性數(shù)據(jù)；
[0013] 通過負(fù)荷屬性數(shù)據(jù)判別中心電力負(fù)荷細(xì)胞元的活力值；
[0014] 利用電力負(fù)荷細(xì)胞元的轉(zhuǎn)換規(guī)則確定中心電力負(fù)荷細(xì)胞元的負(fù)荷值，并將在規(guī)劃 期內(nèi)可能發(fā)生變化的細(xì)胞元數(shù)據(jù)存入優(yōu)化細(xì)胞元數(shù)據(jù)表中；
[0015] 對所有電力負(fù)荷細(xì)胞元進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測并輸出空間負(fù)荷預(yù)測值。
[0016] 優(yōu)選地，細(xì)胞元成長模型的具體構(gòu)成如下：
[0017] 細(xì)胞元是細(xì)胞元成長模型的最基本的組成部分，分布在離散的一維、二維或多維 歐幾里德空間的晶格點上；
[0018] 細(xì)胞元的狀態(tài)為{0, 1}的二進(jìn)制形式或者整數(shù)形式的離散集；
[0019] 細(xì)胞元空間為細(xì)胞元所分布在的空間網(wǎng)點的集合，由幾何劃分、邊界條件和構(gòu)形3 個要素組成；
[0020] 鄰居細(xì)胞元為摩爾型鄰居細(xì)胞元，中心細(xì)胞元的鄰域半徑r為1，在維數(shù)為d時，則 鄰居個數(shù)為（3d_l)，其鄰居細(xì)胞元定義為如式（1)所示：
[0021]Nntmre=VfOlx，vly)，i= 1，2,…，8
[0022] (1)
[0023] s.t.Ivlx-V0J^I, |vly-v0y| ^I, (vlx,vly)GZ2
[0024] 式中：N_ra=V;為鄰居細(xì)胞元；V(jx、VtJyS中心細(xì)胞元的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)，Vix、viy為 鄰居細(xì)胞元的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)，Z為整數(shù)矩陣亦細(xì)胞元的集合，維數(shù)為2;
[0025] 細(xì)胞元轉(zhuǎn)換規(guī)則是根據(jù)中心細(xì)胞元當(dāng)前狀態(tài)及其鄰居狀況確定下一時刻該中心 細(xì)胞元狀態(tài)的一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)f，其表達(dá)式如式（2)所示：
[0026] 茗+1=/(5';，S;) (2)
[0027] 式中：S11為t時刻中心細(xì)胞元i的狀態(tài)；S/為t時刻鄰居細(xì)胞元狀態(tài)的組合；f?為 細(xì)胞元的局部映射或局部規(guī)則。
[0028] 優(yōu)選地，電力負(fù)荷細(xì)胞元的定義如下：
[0029] 電力負(fù)荷細(xì)胞元的狀態(tài)是根據(jù)電力負(fù)荷空間分布柵格矢量圖按照國家標(biāo)準(zhǔn)把電 力負(fù)荷用地劃分為大類、中類和小類，建立一個狀態(tài)集S，設(shè)大類的個數(shù)為n，各大類中所含 中類的個數(shù)為m，各中類中所含小類的個數(shù)為1，則有：
[0030] S= (S1,s2,s3, . . . ,Si, . . . ,sn} (3)
[0031] Si -{sSi. 2，Si. 3，? ? ?，Si.." ? ? ?，Si.m} (4)
[0032] Sij -{sJj1,Sij^2,sij.3> ? ? ? >sij.J(5)
[0033] 電力負(fù)荷細(xì)胞元的空間是根據(jù)對樣本區(qū)域負(fù)荷占地的分析，采用不同的細(xì)胞元空 間尺度，以確保樣區(qū)矢量圖產(chǎn)生足夠的網(wǎng)格樣本相對準(zhǔn)確地反映電力負(fù)荷的空間分布情 況；
[0034] 電力負(fù)荷細(xì)胞元的發(fā)展方式包括以下4種方式：①自發(fā)式，代表新生電力負(fù)荷；② 擴(kuò)展式，隨著城市人口的發(fā)展、工業(yè)商業(yè)的發(fā)展，電力負(fù)荷自然增長的方式；③凝聚式，由 于微觀相互作用，大型用電企業(yè)的擴(kuò)張，行業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整引起的負(fù)荷增長方式；④焦點吸引 式，主要產(chǎn)生于一些大的商業(yè)中心、工業(yè)中心、交通樞紐等，由中心產(chǎn)業(yè)帶動相關(guān)服務(wù)或輔 助產(chǎn)業(yè)的電力負(fù)荷的發(fā)展；
[0035] 電力負(fù)荷細(xì)胞元的鄰居采用鄰域半徑r為1的摩爾鄰居模型來描述各細(xì)胞元之間 的相互關(guān)聯(lián)關(guān)系；
[0036] 電力負(fù)荷細(xì)胞元的時間以年為單位進(jìn)行時間段的劃分。
[0037]優(yōu)選地，n= 10,m= 46, 1 = 73。
[0038] 優(yōu)選地，電力負(fù)荷細(xì)胞元的轉(zhuǎn)換規(guī)則包括以下規(guī)則：
[0039] (1)反映電力負(fù)荷細(xì)胞元活力值的轉(zhuǎn)換規(guī)則：為電力負(fù)荷細(xì)胞元賦予生命的特 征，將其發(fā)展的趨向用活力值來描述，并根據(jù)中心細(xì)胞元的活力值來決定t+1時刻該細(xì)胞 元的用地性質(zhì)或負(fù)荷性質(zhì)是否發(fā)生變化；
[0040] 如果該細(xì)胞元屬于新建的居民小區(qū)、商業(yè)網(wǎng)點或工業(yè)園區(qū)，則該細(xì)胞元的用地性 質(zhì)在近期不會發(fā)生變化，且電力負(fù)荷呈較快的增長趨勢，還有可能吸引相鄰的細(xì)胞元發(fā)生 變化，具有較強(qiáng)的生命力，則可定義該細(xì)胞元為青年；
[0041] 如果該細(xì)胞元是具有一定歷史的居民小區(qū)、商業(yè)網(wǎng)點或工業(yè)園區(qū)，規(guī)劃水平年內(nèi) 自身不會消亡，則該細(xì)胞元的用地性質(zhì)在近期也不會發(fā)生變化，但是電力負(fù)荷的增長速度 會明顯下降，趨于飽和狀態(tài)，則可定義該細(xì)胞元為中年；
[0042] 如果該細(xì)胞元擁有此類用地性質(zhì)已經(jīng)達(dá)到一定的年限，無論是居民小區(qū)、商店或 者工廠都面臨著衰退或重新建設(shè)的問題，規(guī)劃水平年內(nèi)該細(xì)胞元的用地性質(zhì)可能會發(fā)生變 化，貝lJ定義該細(xì)胞元為老年；
[0043] 對于給定的年齡區(qū)間，可以定義t時刻，電力負(fù)荷細(xì)胞元j的活力值如式（6)所 示：
[0044]
[0045] 式中：Tj為細(xì)胞元j產(chǎn)生的時刻，A:為t時刻第j個細(xì)胞元擁有此類用地性質(zhì) 的實際年限，T1、Tm分別為青年和中年的該年限的上限；
[0046] (2)反映用地規(guī)劃因素的轉(zhuǎn)換規(guī)則：中心電力細(xì)胞元在t+1時刻的用地性質(zhì)，首先 按照用地規(guī)劃要求確定中心細(xì)胞元在t+1時刻的用地類型的大類，然后在規(guī)劃的指導(dǎo)下， 通過相關(guān)轉(zhuǎn)換原則，確定中心細(xì)胞元的具體用地子類；