燃氣新技術論文

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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，提高燃氣部門經濟效益。可靠的短期負荷預測對保證管網運行安全，進行管網的優化調度，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，它不僅是燃氣系統調度、實時控制、運行計劃和發展規劃的前提，更是一個燃氣管網調度部門和規劃部門所必須具有的基本信息。提高負荷預測技術水平，有利于燃氣系統計劃管理，有利于合理安排燃氣管網運行方式和機組檢修計劃，有利于建設規劃，有利于系統的經濟效益和社會效益。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地處理過去與未來負荷的數學方法，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展。

　　隨著計算機技術的迅速發展，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、專家系統法、神經網絡法等。

　　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歷史數據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。回歸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原因，結果比較可靠，外推性好，對于歷史上未出現的情況有較好的預測性;它還能給出預測結果的置信區間和置信度，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據對預測對象的影響程度相同;對數據的要求較高，特別是在歷史數據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，出現新數據時，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、指數平滑預測法

　　指數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據處理的一種預測方法。其基本思想是在預測過程中，越近期的數據越能反映當前的情況，對考慮今后的發展就越有直接意義。這樣，對以往數據不應同等看待，對近期的數據應給以較高的加權，只有采取具體逐步衰減性質的加權處理更符合實際。該方法簡單實用，能通過平滑作用，自動清除數據序列中的隨機波動，尤其是那些不符合統計規律的偶然性波動，但對數據的趨勢性轉折點鑒別能力不夠。

　　3、時間序列預測法

　　時間序列就是按時間先后次序觀測、統計、記錄下來的某種指標的數列。時間可以是年、季度、月份、日、小時、分等。作為現代數據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，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難以得到時，不失為一種可行的方法。但其對數據的要求較高，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論、信息論和控制論的觀點與方法延伸到社會、經濟、生態等抽象系統，結合運用數學方法，來解決信息不完備系統即灰色系統問題的理論方法。

　　灰色系統是指既含有已知信息又含有未知或非確知信息的系統。基于灰色系統理論的GM(1，1)模型的預測稱為灰色預測。灰色預測是灰色系統理論的一個重要方面，可分為以下五類，即數列預測、災變預測、季節災變預測、拓撲預測和系統綜合預測。由于灰色預測模型能夠根據現有的少量信息進行計算和推測，因而在人口、經濟、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數學模型預測方法、神經網絡及專家系統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，通過對歷史數據的模糊化處理和分析，提煉出負荷相關環境及負荷變化的若干種典型模式，通過判定未來待預測環境屬于哪種模式，實現負荷預測。模糊理論方法的優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化

　　日負荷的準確預測關系到城市供氣的安全、穩定及經濟性，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網絡預測模型，樣本選取一定量的前兩年同期數據及預測日近20日左右的數據，進行訓練學習并預測;用氣平穩期(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、短期預測與實時調度結合

　　如同任何事件的發生一樣，天然氣“氣荒”的發生是有一定預兆的。例如：聯邦德國在貫徹歐洲議會和理事會保障安全節能的天然氣供應法規時，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。此舉促進了燃氣預測的發展，對國內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據，燃氣負荷的預測必將更為及時與準確，并且與現有的SCADA系統相結合，進行實時的調度，對于減輕天然氣供應系統“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、合理的調度，保證輸配系統安全可靠地運行;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計劃，確定燃氣產量、儲存量;有助于保證用氣企業的經濟利益，對企業本身的燃氣需求做到心中有數，從而合理安排。

　　結束語

　　燃氣負荷預測已成為實現燃氣系統管理現代化的重要內容。各種預測方法都具有其各自的優缺點和適用范圍，必須根據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達到所需精度。因此必須提高規劃人員自身的素質，能及時根據出現的實際情況進行判斷，一旦發現有大的誤差傾向，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. 人工神經網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. 2010(05)

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