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深度学习赋能短时电力负荷预测：方法、模型与应用

一、引言

1.1研究背景与意义

1.1.1电力负荷预测的重要性

在现代社会，电力作为一种关键的能源形式，广泛应用于各个领域，其稳定供应对于保障社会正常运转和经济持续发展起着至关重要的作用。电力负荷预测作为电力系统运行管理中的关键环节，对电力系统的安全稳定运行、经济高效调度以及资源的合理配置都具有深远影响。

从电力系统的安全稳定运行角度来看，准确的电力负荷预测能够帮助电力调度部门提前了解电力需求的变化趋势。在用电高峰时期，通过负荷预测，调度部门可以提前安排发电机组增加发电出力，确保电力供应能够满足需求，避免出现电力短缺导致的拉闸限电等情况，从而保障工业生产的正常进行和居民生活的稳定。例如，在夏季高温时段，空调等制冷设备的大量使用会导致电力负荷急剧增加，若没有准确的负荷预测，可能无法及时调整发电计划，引发电力系统的不稳定。而在用电低谷期，合理的负荷预测能使调度部门适当减少发电，避免电力过剩，降低发电成本和能源浪费。

从电力系统规划方面考虑，负荷预测是制定电力发展战略和规划的重要依据。通过对未来电力负荷的预测，电力企业可以确定是否需要新建发电厂、变电站以及输电线路等基础设施，以及确定这些设施的规模和建设位置。例如，随着某地区经济的快速发展，负荷预测显示未来几年电力需求将大幅增长，电力企业就可以提前规划建设新的发电项目，以满足未来的电力需求。这不仅能够保证电力供应的可靠性，还可以避免过度投资或投资不足的问题，实现电力资源的优化配置。

此外，电力负荷预测对于提高发电设备利用率也具有重要意义。发电设备在不同的负荷水平下运行效率有所不同，通过准确的负荷预测，电力企业可以合理安排发电设备的启停和运行时间，使发电设备尽量在高效运行区间工作。例如，对于一些大型火力发电机组，频繁的启停会导致设备损耗增加和效率降低，通过负荷预测，合理安排其运行时间，可以减少不必要的启停次数，提高设备利用率，延长设备使用寿命，降低发电成本。同时，准确的负荷预测还能帮助电力企业优化发电组合，根据不同类型发电设备的特点和成本，合理分配发电任务，进一步提高能源利用效率。

1.1.2短时电力负荷预测的意义

短时电力负荷预测通常是指对未来1小时到几天内的电力负荷进行预测，它在电力系统的实时运行和精细管理中扮演着不可或缺的角色。

在发电单元起停安排方面，短时电力负荷预测起着关键的指导作用。由于电力生产和消费具有实时平衡的特点，发电单元需要根据负荷的变化及时调整发电出力。通过短时负荷预测，电力调度人员能够提前知晓未来短时间内的负荷变化情况，从而合理安排发电单元的启动和停止。例如，当预测到未来几小时内负荷将逐渐上升时，调度人员可以提前启动一些备用发电机组，使其在负荷高峰到来之前达到稳定运行状态，确保电力供应的平稳。反之，当预测到负荷将下降时，可以适时停止一些发电机组，避免不必要的能源消耗和设备损耗。这种精确的起停安排能够有效提高电力系统的运行效率，降低发电成本，同时减少对环境的影响。

对于用电需求侧管理而言，短时电力负荷预测同样具有重要意义。通过准确的短时负荷预测，电力企业可以实施更有效的需求侧管理策略。例如，根据负荷预测结果，在负荷高峰来临之前，通过价格信号、激励措施等手段引导用户调整用电行为，如鼓励工业用户在低谷时段进行生产，居民用户合理安排大功率电器的使用时间等。这样可以实现削峰填谷，平衡电力供需，提高电力系统的稳定性和可靠性。同时，对于用户来说，也可以根据负荷预测和相关的电价政策，合理安排用电，降低用电成本。

从电力系统的经济运行角度来看，短时电力负荷预测有助于实现电力资源的最优分配。在电力市场环境下，发电企业需要根据负荷预测结果制定合理的发电计划和参与市场竞争的策略。准确的短时负荷预测能够使发电企业更精准地把握市场需求，优化发电资源配置，提高市场竞争力，从而实现经济效益最大化。此外，对于电网企业来说，短时负荷预测可以帮助其合理安排电网的运行方式，降低输电损耗，提高电网的运行效率。

在电力系统的安全稳定运行方面，短时电力负荷预测是应对突发情况和保障电网可靠性的重要手段。电力系统在运行过程中可能会面临各种突发因素，如极端天气、设备故障等，这些因素可能导致电力负荷的突然变化。通过短时负荷预测，电力系统可以提前做好应对准备，当出现负荷突变时，能够迅速采取有效的控制措施，如调整发电出力、切换输电线路等，以维持电力系统的频率和电压稳定，防止电网事故的发生，确保电力系统的安全可靠运行。

1.2国内外研究现状

1.2.1传统预测方法概述

在早期的短时电力负荷预测研究中，传统的统计分析和时间序列分析方法占据主导地位。时间序列分析方法是基于历史负荷数据的趋势和季节性等特征，通过建立数学模型来预测未来的负荷。其中，自回归滑动平均模型（