一种考虑经济和能耗水平的用电量预测方法、系统及设备与流程

本发明涉及能源电力分析预测领域，尤其涉及一种考虑经济和能耗水平的用电量预测方法、系统及设备。

背景技术：

1、随着工业、建筑和交通等重点领域能源消费体系向更加绿色低碳方向转型，需提升能源利用效率，提升以电力为载体的能源消费比重，促进转型进程不断加快，因此，需统筹考虑经济、能源、用电相互作用关系。

2、目前，经典预测法和传统预测法是地区用电量预测中的常规方法，但该类预测方法未能考虑用电需求与地区分行业经济、能耗之间的解析关系，也无法考虑能耗强度约束对用电需求的影响，同时还有现代预测方法，该方法主要基于类比对应等关系进行推理预测的不确定性预测方法，无法就能耗强度约束变化对用电需求变化的过程进行定量解释分析，使用上述方法预测出的用电量数据出现不够精细化、准确度低的问题。

3、因此，亟需提出一种考虑经济和能耗水平的用电量预测方法、系统及设备用以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在预测出的用电量数据不够精细化、准确度低的缺陷与问题，提供一种精细化高、准确度高的考虑经济和能耗水平的用电量预测方法、系统及设备。

2、为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种考虑经济和能耗水平的用电量预测方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、根据目标年地区分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例数据，构建目标年地区用电量与经济、能耗水平之间的解析模型；

4、s2、根据历史各年地区分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例，采用拟合优度的方法预测目标年地区分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例；

5、s3、对s2中的预测数据进行校验修正，得到目标年分行业电耗水平和修正的目标年分行业能耗水平；

6、s4、根据目标年分行业电耗水平得到目标年地区电耗水平后，配合解析模型对目标年地区用电量进行预测。

7、所述解析模型的目标函数为：

8、

9、式中：elci为目标年地区用电量；gtot，i为目标年地区生产总值；pgp，i为目标年分行业增加值占地区生产总值的比例；ep，i为目标年分行业能耗强度；pnelcp，i为目标年分行业电耗占行业能耗的比例；q为地区行业；p为分行业；cfci为电力折标等价值，即目标年火电发电标准煤耗；i为目标年。

10、所述解析模型的约束条件为：

11、

12、式中：edri为地区目标年较基准年能耗强度下降率；gtot，0为基准年地区生产总值；ntot，i为目标年能耗总量；ntot，0为基准年能耗总量。

13、采用拟合优度的方法对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例基于进行预测，拟合优度r2为：

14、

15、

16、

17、

18、式中：k为历史时间序列中的第k年；tk为第k年的历史时间序列；ti为目标年的历史时间序列；n为历史时间序列t的序号；xk为第k年的观测指标值；为第k年的回归拟合值；为历史期间历史时间序列内第k年观测指标值的平均值；为目标年的回归拟合值；m1、m2分别为采用最小二乘法进行拟合的直线斜率及截距；

19、当r2∈[d1，1]时，采用最小二乘法对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例进行预测；

20、当r2∈(d2，d1)时，根据分行业增加值占地区生产总值的比例变化趋势、能耗强度变化趋势和电耗占行业能耗的比例变化趋势，对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例进行预测；

21、当r2∈(0，d2]时，通过历史年份分行业增加值占地区生产总值的比例平均值、能耗强度平均值和电耗占行业能耗的比例平均值，对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例进行预测；

22、式中：d1、d2分别为r2的区间值，0＜d2＜d1＜1。

23、当r2∈[d1，1]时，采用最小二乘法对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例进行线性拟合；

24、

25、式中：为预测目标年分行业增加值占地区生产总值的比例；

26、当r2∈(d2，d1)时，根据分行业增加值占地区生产总值的比例变化趋势，考虑极大、极小值影响，根据分行业增加值占地区生产总值的比例排名第a位的最大值与分行业增加值占地区生产总值的比例排名第b位的最小值差值的平均值对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例进行估算；

27、约束条件为：

28、a+b＜n；

29、若m1＞0，则c≤b；

30、若m1＜0，则c≤a；

31、

32、式中：为分行业增加值占地区生产总值的比例排名第a位的最大值；为分行业增加值占地区生产总值的比例排名第b位的最小值；n为历史时间序列t的序号；pgp，k为历史时间序列第k年分行业增加值占地区生产总值的比例；

33、若分行业增加值占地区生产总值的比例为增长趋势，则m1＞0：

34、

35、其中：为分行业增加值占地区生产总值的比例排名第c位的最小值；

36、若分行业增加值占地区生产总值的比例为减少趋势，则m1＜0：

37、

38、其中：为分行业增加值占地区生产总值的比例排名第c位的最大值；

39、当r2∈(0，d2]时，考虑目标年期间极大和极小增加值占地区生产总值的比例影响，通过历史年份分行业增加值占地区生产总值的比例平均值对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例进行估算；

40、

41、当r2∈[d1，1]时，采用最小二乘法对目标年分行业能耗强度进行线性拟合；

42、

43、式中：为预测目标年分行业能耗强度；

44、当r2∈(d2，d1)时，根据分行业能耗强度变化趋势，考虑极大、极小值影响，根据分行业能耗强度排名第a位的最大值与分行业能耗强度排名第b位的最小值差值的平均值对目标年分行业能耗强度进行估算；

45、约束条件为：

46、a+b＜n；

47、若m1＞0，则c≤b；

48、若m1＜0，则c≤a；

49、

50、式中：为分行业能耗强度排名第a位的最大值；为分行业能耗强度排名第b位的最小值；ep，k为历史时间序列第k年分行业能耗强度；

51、若分行业能耗强度为增长趋势，则m1＞0：

52、

53、其中：为分行业能耗强度排名第c位的最小值；

54、若分行业能耗强度为减少趋势，则m1＜0：

55、

56、其中：为分行业能耗强度排名第c位的最大值；

57、当r2∈(0，d2]时，考虑目标年期间极大与极小能耗强度影响，通过历史年份分行业能耗强度平均值对目标年分行业能耗强度进行估算；

58、

59、当r2∈[d1，1]时，采用最小二乘法对目标年分行业电耗占行业能耗的比例进行线性拟合；

60、

61、式中：为预测目标年分行业电耗占行业能耗的比例；

62、当r2∈(d2，d1)时，根据分行业电耗占行业能耗的比例变化趋势，考虑极大、极小值影响，根据分行业电耗占行业能耗的比例排名第a位的最大值与分行业电耗占行业能耗的比例排名第b位的最小值差值的平均值对目标年分行业电耗占行业能耗的比例进行估算；

63、约束条件为：

64、a+b＜n；

65、若m1＞0，则c≤b；

66、若m1＜0，则c≤a；

67、

68、式中：为分行业电耗占行业能耗的比例排名第a位的最大值；为分行业电耗占行业能耗的比例排名第b位的最小值；pnelcp，k为历史时间序列第k年分行业电耗占行业能耗的比例；

69、若分行业电耗占行业能耗的比例为增长趋势，则m1＞0：

70、

71、其中：为分行业电耗占行业能耗的比例排名第c位的最小值；

72、若分行业电耗占行业能耗的比例为减少趋势，则m1＜0：

73、

74、其中：为分行业电耗占行业能耗的比例排名第c位的最大值；

75、当r2∈(0，d2]时，考虑目标年期间极大与极小电耗占行业能耗的比例影响，通过历史年份分行业电耗占行业能耗的比例的平均值对目标年分行业电耗占行业能耗的比例进行估算；

76、

77、对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例预测后，对目标年分行业增加值占地区生产总值的比例之和进行校验；

78、若不等于1，则将超出部分根据分行业增加值占地区生产总值的比例规模进行分摊扣减，目标年分行业增加值占地区生产总值的比例为：

79、

80、其中：

81、

82、式中：为预测目标年分行业增加值占地区生产总值比例之和；为预测目标年分行业增加值占地区生产总值比例之和超过1的值；

83、对目标年分行业能耗强度预测后，对目标年分行业能耗强度之和进行校验，得到修正的目标年分行业能耗强度：

84、

85、式中：np，i为目标年分行业能耗水平；

86、根据预测的目标年分行业增加值占地区生产总值的比例和目标年分行业能耗强度对目标年分行业能耗水平进行预测，预测的目标年分行业能耗水平为：

87、

88、式中：为预测目标年分行业能耗水平；

89、对目标年分行业能耗水平进行预测校验后得到修正的目标年分行业能耗水平：

90、若不等于ntot，i，则将超出部分根据分行业能耗规模进行分摊扣减；

91、

92、其中：

93、

94、ntot，i＝ntot，0·gtot，i·(1-edri)/gtot，0；

95、式中：为预测目标年分行业能耗水平之和超过ntot，i的值；为预测目标年分行业能耗水平之和；

96、对目标年分行业电耗占行业能耗的比例预测后，根据目标年分行业能耗水平可得出目标年分行业电耗水平，目标年分行业电耗水平nelcp，i为：

97、

98、式中：为预测目标年电耗占行业能耗的比例；

99、通过对目标年分行业电耗水平求和，得到目标年地区电耗水平，目标年地区电耗水平nelci为：

100、

101、根据目标年地区电耗水平和火电发电标准煤耗，得到预测的目标年地区用电量：

102、elci＝nelci/cfci。

103、一种考虑经济和能耗水平的用电量预测系统，该系统应用于上述任一项所述的方法，包括：

104、解析模型构建模块，用于根据目标年地区分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例数据，构建目标年地区用电量与经济、能耗水平之间的解析模型；

105、预测数据获取模块，用于根据历史各年地区分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例，采用拟合优度的方法预测目标年地区分行业增加值占地区生产总值的比例、能耗强度和电耗占行业能耗的比例；

106、预测数据修正模块，用于对预测数据获取模块中的预测数据进行校验修正，得到目标年分行业电耗水平和修正的目标年分行业能耗水平；

107、用电量预测模块，用于根据目标年分行业电耗水平得到目标年地区电耗水平后，配合解析模型对目标年地区用电量进行预测。

108、一种考虑经济和能耗水平的用电量预测设备，包括存储器和处理器；

109、所述存储器，用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；

110、所述处理器，用于根据所述计算机程序代码中的指令执行如上述任一项所述的方法。

111、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

112、本发明一种考虑经济和能耗水平的用电量预测方法，针对预测出的用电量数据不够精细化、准确度低的缺陷与问题，提出建立地区用电量与经济、能耗水平之间的解析模型，对行业经济结构、能耗强度、电耗占行业能耗的比例进行预测分析，以用于对地区目标年用电量进行预测，通过将不同行业经济、能耗、用电量三者进行定量关联，有助于分析在能耗强度约束下各行业的经济增加值、能耗强度、电耗占行业能耗的比例变化过程对地区用电量增长的影响，进一步提高地区用电量预测的精细化水平和准确程度，也可为宏观决策者制定细分行业节能降耗策略目标提供参考。