基于云计算的智能电网负荷预测平台研究

摘要

随着智能电网的逐步发展，大量智能终端设备的投用，负荷预测的环境、手段、目标都将发生巨大的变化。传统负荷预测系统存在异构性突出，预测模型很难把握负荷呈现的多样性、复杂性、间歇性，预测过程往往需要权衡数学模型的合理性与计算的实时性，服务器利用率低等缺点。而智能电网对负荷预测的要求越来越高，它将进入一个崭新的阶段，包括负荷预测海量数据管理，波动性负荷的涌现，负荷预测密度和精度的要求越来越高等，这都将对提高负荷预测水平产生巨大的影响。随着云计算的出现，电力云应运而生。云计算能够实现海量数据处理，实现资源的合理配置，已经广泛地运用于医药、教育、电子商务等领域，而在电力系领域也已经成功运用。云计算将为智能电网负荷预测提供服务。
　　 本文主要通过分析负荷预测在国内外的发展现状，负荷预测在智能电网环境下面临的主要问题，对云计算在电力系统中的运用展开研究，形成基于云计算的智能电网负荷预测平台设计与开发的基本方法，其主要内，容如下:
　　 1、分析了智能电网与负荷预测的关系。通过分析传统负荷预测的不足和智能电网的新需求，提出智能电网环境下负荷预测的主要特点、主要框架以及主要预测技术。
　　 2、介绍了云计算的基本概念，电力云的产生和部署模式。提出了采用CloudStack+KVM的虚拟化构架搭建负荷预测私有云，阐述了电力负荷预测云机制，并且对云环境下资源调度进行研究，一系列资源调度优化算法能够用于负荷预测私有云环境下。
　　 3、针对传统负荷预测系统的缺陷与不足，采用Hadoop架构搭建云计算平台，分析研究了主要关键技术（如虚拟化技术、并行编程模型技术、海量数据分布存储技术、海量数据管理技术、SOA构架等），对整个智能电网负荷预测云平台进行布局，形成主要框架。
　　 4、提出了以基础化的负荷分析服务、基于负荷分析的负荷预测服务、面向电力需求侧管理的负荷管理服务、多级协调优化服务为主的智能电网负荷服务。采用基本协调模型开展多级协调优化服务，通过算例证明其实用性。
　　 本文通过对基于云计算的智能电网负荷预测平台架构研究，提高了负荷预测水平，为智能电网负荷预测明确了研究方向，深化了云计算在电力系统中的运用，也为智能电网调度工作打下了坚实的基础，为电网稳定性分析提供了有力保障。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 负荷预测在国内外的研究现状

1．2 负荷预测面临的主要问题

1．3 云计算在电力系统中的应用

1．4 课题背景及来源

1．5 本文的主要工作及创新

1．6 本章小结

第2章 智能电网负荷预测

2．1 智能电网与负荷预测

2．2 智能电网负荷预测的主要特点

2．3 智能电网负荷预测的主要框架

2．4 智能电网负荷预测的主要技术

2．4．1 地区负荷预测技术

2．4．2 母线负荷预测技术

2．4．3 波动性负荷预测技术

2．4．4 异常数据识别与修正技术

2．4．5 自适应预测技术

2．4．6 反馈修正与多级协调技术

2．5 本章小结

第3章 基于虚拟化技术的电力私有云

3．1 云计算概述

3．2 电力私有云

3．2．1 电力私有云框架

3．2．2 开源虚拟化引擎—CloudStack

3．2．3 虚拟机—KVM

3．2．4 私有云运行实例分析

3．3 电力云资源调度

3．4 本章小结

第4章 智能电网负荷预测云平台构架及关键技术

4．1 Hadoop基本架构

4．2 基于Hadoop架构的智能电网负荷预测云平台

4．3 云平台关键技术

4．3．1 虚拟化技术

4．3．2 并行编程模型技术

4．3．3 海量数据分布存储技术

4．3．4 海量数据管理技术

4．3．5 SOA构架

4．4 本章小结

第5章 智能电网负荷服务

5．1 基础化的负荷分析服务LAaaS

5．1．1 行业负荷特性分析

5．1．2 空调负荷特性分析

5．1．3 基于气象要素的母线负荷特性分析

5．1．4 典型大用户波动性负荷特性分析

5．1．5 风力、光伏发电负荷特性分析

5．1．6 电动汽车充电负荷特性分析

5．2 基于负荷分析的负荷预测服务LFaaS

5．2．1 行业负荷预测

5．2．2 母线负荷预测

5．2．3 典型大用户负荷预测

5．2．4 风能发电负荷预测

5．2．5 光伏发电负荷预测

5．2．6 电动汽车充电负荷预测

5．3 面向电力需求侧管理的负荷管理服务LMaaS

5．3．1 面向DSM的负荷管理框架

5．3．2 需求侧管理措施评价体系及激励机制

5．3．3 控制侧供需方管理

5．4 多级协调优化服务COaaS

5．4．1 点、线、面、体四级协调

5．4．2 协调优化模型

5．4．2 算例分析

5．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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附录B 攻读学位期间所参加的科研项目目录