團(tuán)隊介紹

張帥，四川大學(xué)，博士研究生，研究方向為可再生能源互補(bǔ)發(fā)電規(guī)劃、運(yùn)行調(diào)度及電力市場，包括可再生能源與負(fù)荷多尺度時空不確定性，互補(bǔ)模式，資源調(diào)度與控制及電網(wǎng)接入等研究。參與國家重點(diǎn)研發(fā)計劃。

劉繼春，教授，博士生導(dǎo)師，從事電力系統(tǒng)分析及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電力市場、新能源與儲能、配電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)領(lǐng)域的教學(xué)與研究工作。

2008年至2009年在美國從事智能配網(wǎng)方向的博士后研究工作。IEEE高級會員，IEEE SBLC工作組成員，四川電力現(xiàn)貨市場研究課題組成員，四川省售電公司信用評價專家，國內(nèi)外專業(yè)權(quán)威期刊優(yōu)秀審稿專家。發(fā)表國內(nèi)外論文100余篇，其中SCI、EI檢索論文50余篇。

承擔(dān)包括國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃在內(nèi)的縱向項目和企業(yè)橫向項目30余項，多次獲得四川省科技進(jìn)步獎和國家發(fā)明專利授權(quán)。主編/參編國家級教材和電力行業(yè)精品教材多部，出版專著一本。

劉俊勇教授，團(tuán)隊學(xué)術(shù)帶頭人，博士，二級教授，博士生導(dǎo)師，國務(wù)院政府津貼獲得者，英國Brunel大學(xué)榮譽(yù)博士，中國電力教育院校長聯(lián)席會主席（第三、四屆），中國電機(jī)工程學(xué)會理事，四川省電機(jī)工程學(xué)會副理事長，四川省電工技術(shù)學(xué)會副理事長，IBM特聘專家，多本SCI/EI學(xué)術(shù)期刊編委。

由四川大學(xué)劉俊勇教授帶領(lǐng)的智能電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行與電力市場運(yùn)營研究團(tuán)隊主要從事主動配電網(wǎng)、電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與交互、電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)科學(xué)與信息物理系統(tǒng)、電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、清潔能源及儲能技術(shù)、電力市場等領(lǐng)域教學(xué)科研工作。

出版合/譯著8本，發(fā)表論文500余篇，240余篇SCI、EI檢索，承擔(dān)國家級、省部級和橫向科研項目共160余項，累計項目經(jīng)費(fèi)1.3億元，多次榮獲部省級獎勵，包括2019年四川省科技進(jìn)步獎自然科學(xué)類一等獎“多約束條件下的電網(wǎng)安全分析與運(yùn)行優(yōu)化理論”、2019年度中國電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎“多源協(xié)同的主動配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性提升關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備及工程應(yīng)用”等。

團(tuán)隊現(xiàn)有教授3名、副教授6名、講師1名，博碩士研究生100余名。

導(dǎo)語

本文探討了從時序數(shù)據(jù)特性分析及建模的角度補(bǔ)全與恢復(fù)電力負(fù)荷數(shù)據(jù)的方法。運(yùn)用馬爾科夫鏈與序貫蒙特卡洛模擬聯(lián)合方法抽取負(fù)荷統(tǒng)計特性；基于電力負(fù)荷波動的年、月、周、日的多尺度時序特征，建立電力負(fù)荷時序模型。引入B-spline 基函數(shù)展開法解決負(fù)荷模型的非參、變系數(shù)問題，給出模型中關(guān)鍵參數(shù)的估計方法。所提方法為多尺度電力負(fù)荷數(shù)據(jù)恢復(fù)與補(bǔ)全提供了新的思路。

項目研究背景

電力負(fù)荷數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)的規(guī)劃運(yùn)行、態(tài)勢預(yù)判等具有重要影響。電力負(fù)荷數(shù)據(jù)管理涉及多個環(huán)節(jié)，各種不確定性因素難以避免，確保電力數(shù)據(jù)的完備性存在很大困難。探討用于電力負(fù)荷數(shù)據(jù)的恢復(fù)方法是必要且緊迫的。

數(shù)據(jù)處理技術(shù)的引入，可不直接考慮電力負(fù)荷關(guān)聯(lián)因素，根據(jù)已有數(shù)據(jù)挖掘電力負(fù)荷的時序特性，并構(gòu)建模型及估計參數(shù)，為電力負(fù)荷數(shù)據(jù)高質(zhì)量恢復(fù)與補(bǔ)全提供了新的思路。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

本文基于馬爾科夫解析思想及序貫蒙特卡洛方法，首先對電力負(fù)荷統(tǒng)計特性進(jìn)行抽取。統(tǒng)計電力負(fù)荷狀態(tài)數(shù)據(jù)，列出負(fù)荷狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，根據(jù)馬爾科夫過程近逼原理列寫狀態(tài)方程并求取各狀態(tài)發(fā)生概率及狀態(tài)持續(xù)時長；采用序貫蒙特卡洛雙層抽樣方法抽取負(fù)荷狀態(tài)及其實際持續(xù)時長，形成典型負(fù)荷的統(tǒng)計特性。

然后，建立基于多尺度時間特性的負(fù)荷模型。將典型日負(fù)荷水平看成多時間參數(shù)的變系數(shù)函數(shù)，如下式：

結(jié)果顯示：情形三中將負(fù)荷分成五個時段，并分別采用一次B樣條擬合方案最優(yōu)。下圖1為三種情形下夏、冬季負(fù)荷恢復(fù)相對誤差曲線。

圖1

在最優(yōu)樣條分段與次數(shù)方案下的夏、冬季負(fù)荷恢復(fù)曲線如圖2所示。

圖2

此外，給出了日負(fù)荷擴(kuò)展至周負(fù)荷的方法。將周負(fù)荷分成工作負(fù)荷與周末負(fù)荷兩種特性負(fù)荷，分別采用特征變量表征其負(fù)荷特性，周內(nèi)日負(fù)荷可用下式得到。

圖3是分別是2017年10月和2018年3月周各天負(fù)荷恢復(fù)數(shù)據(jù)。

圖3

結(jié)論

本文在運(yùn)用馬爾科夫鏈解析法與序貫蒙特卡洛法抽取負(fù)荷數(shù)據(jù)統(tǒng)計特性，采用數(shù)據(jù)處理與分析的思想建立電力負(fù)荷多尺度時序模型，給出了基于B-spline基函數(shù)展開法的模型求解方法，并運(yùn)用最小化樣本殘差平方策略對負(fù)荷模型中的參量及非參量進(jìn)行估計。

基于四個電力負(fù)荷恢復(fù)誤差評價指標(biāo)，得到最優(yōu)B-spline分段及樣條次數(shù)。基于典型日負(fù)荷估計曲線，給出了周負(fù)荷的恢復(fù)及補(bǔ)全方法。

引用本文

張帥, 楊晶顯, 劉繼春, 劉俊勇, 林華珍. 基于多尺度時序建模與估計的電力負(fù)荷數(shù)據(jù)恢復(fù)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報, 2020, 35(13): 2736-2746. Zhang Shuai, Yang Jingxian, Liu Jichun, Liu Junyong, Lin Huazhen. Power Load Recovery Based on Multi-Scale Time-Series Modeling and Estimation. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(13): 2736-2746.