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电力系统负荷预测是指从已知的经济、社会发展和电力需求情况出发，通过对历史数据的分析和研究，探索事物之间的内在联系和发展变化规律，以未来年份经济、社会发展情况的预测结果为依据，对电力需求作出预先的估计和推测。科学的预测是正确决策的依据和保证。电力系统负荷预测是制订电力系统发展规划的基础，也是发电计划、电力市场等工作的重要依据。正因为如此，电力系统负荷预测要以国民经济与社会发展的规划或预测结果为依据。预测理论的研究具有重要的理论意义和实际价值。

本书系统地介绍了电力系统负荷预测的概念、原理、模型、方法及其应用效果。全书分为4篇：

第Ⅰ篇为总论，分别介绍了负荷预测的基本原理和理念、数学基础及共性预测方法、负荷分析、负荷预测的多级协调、预测效果的分析与评价；

第Ⅱ篇的核心是系统级中长期负荷预测，分时序趋势外推和相关分析两大类，介绍了中长期负荷预测的模型、方法和协调技术，给出了电力需求的不确定性分析方法，探讨了预测模型的自动选择和综合预测技术，并结合年度预测、月度预测的具体内容，介绍了有针对性的预测技术；

第Ⅲ篇为系统级短期负荷预测，剖析了基于时序分析的正常日预测思想及其相应的预测方法，探讨了短期负荷预测中相关因素的影响分析方法，给出了规范化处理相关因素的策略和预测技术，介绍了概率性短期负荷预测的方法，分析了短期负荷预测的综合模型，同时阐述了节假日负荷预测、超短期负荷预测等问题。

第Ⅳ篇为母线负荷预测，分析了母线负荷预测区别于系统级负荷预测的特点，介绍了母线负荷预测的基本思路与方法，给出了母线负荷预测的坏数据处理策略，提出了虚拟母线技术及预测方法，并介绍了系统和母线负荷预测的协调方法。

《电力系统负荷预测》可供电力规划、计划、调度、市场交易、营销（用电）等专业的科技人员和管理人员，高等院校有关专业的教师、研究生和高年级本科生阅读参考，也可作为电力系统相关专业的教材。

前言

版前言

本书的编排体系

第Ⅰ篇　负荷预测总论

第１章　负荷预测的基本原理和理念２

　１．１　什么是预测２

　１．２　什么是负荷预测４

　１．３　负荷预测的基本原则和要求５

　１．４　负荷预测的内容及其分类７

　１．５　负荷预测的步骤１２

　１．６　负荷预测问题的抽象化表述１３

　１．７　负荷预测应遵循的理念１８

　１．８　负荷预测的研究动向２１

　１．９　对开展负荷预测工作的建议２３

第２章　数学基础及共性预测方法２５

　２．１　负荷预测中数学理论的应用２５

　２．２　常用优化方法２５

　２．３　小二乘法３１

　２．４　回归分析法３２

　２．５　灰色系统理论３５

　２．６　时间序列分析模型３７

　２．７　频域分析方法４１

　２．８　特征选择与特征提取技术４２

　２．９　聚类分析４５

　２．１０　决策树理论４７

　２．１１　神经网络理论４９

　２．１２　支持向量机理论５１

第３章　负荷分析５５

　３．１　短期负荷分析及预测５５

　３．２　短期负荷预测中负荷的规律性与稳定度分析５７

　３．３　中长期负荷预测的问题描述６２

　３．４　中长期负荷预测中的负荷分析６３

第４章　负荷预测的多级协调６５

　４．１　负荷预测的“多维多级”特征６５

　４．２　多级电力需求的关联特性６６

　４．３　多级负荷预测及其协调６７

　４．４　不同维／级的负荷预测协调问题的特点６９

第５章　预测效果的分析与评价７１

　５．１　线性回归的分析与检验７１

　５．２　一般预测结果的分析与评价７３

　５．３　合理选择预测模型的准则７６

　５．４　我国调度部门关于预测效果的评价与考核７８

第Ⅰ篇参考文献８０

第Ⅱ篇　系统级中长期负荷预测

第６章　基于时序趋势外推的基本预测方法８８

　６．１　动平均法８８

　６．２　指数平滑法８９

　６．３　增长速度法９０

　６．４　灰色预测９０

　６．５　马尔可夫预测法９１

　６．６　灰色马尔可夫预测法９１

　６．７　生长曲线法９２

　６．８　应用实例９３

第７章　时序趋势外推预测方法的扩展策略９６

　７．１　扩展问题概述９６

　７．２　提高预测模型适应性的策略９６

　７．３　模型参数的非线性估计方法９９

　７．４　非连续历史序列的处理９９

　７．５　“近大远小”原则的处理策略１０１

　７．６　历史序列中的不良数据辨识１０４

　７．７　扩展策略的应用实例１０６

第８章　中长期负荷相关分析与预测１１０

　８．１　年度全社会用电量与相关因素的关系１１０

　８．２　中长期负荷预测中考虑单相关因素的预测方法１１４

　８．３　中长期负荷预测中考虑多相关因素的预测方法１１７

第９章　中长期负荷预测中的不确定性分析１２１

　９．１　背景１２１

　９．２　不确定性电力需求分析基本思想１２１

　９．３　对传统高中低发展速度判别方法的剖析１２２

　９．４　单一预测量的概率分布模型１２５

　９．５　多预测量的联合概率分布１２９

第１０章　中长期预测中多模型的筛选与综合１３２

　１０．１　概述１３２

　１０．２　综合预测的概念１３２

　１０．３　综合拟合模型１３４

　１０．４　综合次优拟合模型１３６

　１０．５　“近大远小”原则下的综合模型１３７

　１０．６　综合预测模型１３８

　１０．７　综合预测模型的进一步分析１４１

　１０．８　预测决策与模型筛选１４４

第１１章　年度预测的理论与方法１５１

　１１．１　年度预测的分析１５１

　１１．２　时序负荷曲线的两步建模预测法１５１

　１１．３　负荷持续曲线的神经网络模型１５６

第１２章　月度预测的理论与方法１５９

　１２．１　月度预测的特点分析１５９

　１２．２　现有月度预测方法的剖析１６０

　１２．３　体现月度量变化特征的预测方法１６１

　１２．４　１月和２月负荷预测的特殊问题１６３

第１３章　中长期负荷预测的多级协调１６６

　１３．１　多级负荷预测的基本协调模型１６６

　１３．２　不同可信度情况下基本模型的协调结果比较１６９

　１３．３　基本协调模型的评价标准与算例分析１７０

　１３．４　两维两级关联协调模型１７４

　１３．５　关联协调方法的特殊应用１７７

　１３．６　关联协调模型的评价标准１７９

　１３．７　关联协调的算例分析１８０

第１４章　中长期负荷预测系统１８５

　１４．１　中长期负荷预测系统的研究过程１８５

　１４．２　中长期负荷预测系统的研究思路１８６

　１４．３　系统体系结构１８８

　１４．４　系统核心功能设计１９０

　１４．５　规划／计划类功能设计１９４

　１４．６　营销（用电）类功能设计１９７

第Ⅱ篇参考文献２０４

第Ⅲ篇　系统级短期负荷预测

第１５章　基于时序分析的正常日预测２１２

　１５．１　短期负荷预测的基本思想２１２

　１５．２　基于同类型日思想的正常日负荷预测基本方法２１４

　１５．３　基于同类型日思想的正常日新息预测方法２１７

　１５．４　基于时段相似性原理的简单推理法２１８

　１５．５　频域分量预测法２２０

　１５．６　基于小波分析的预测方法２２１

　１５．７　基于混沌理论的预测方法２２２

第１６章　气象因素对短期负荷的影响分析２２４

　１６．１　短期预测中气象因素分析与处理的总体理念２２４

　１６．２　从供应侧和需求侧分析气象因素的影响２２６

　１６．３　气象因素直接作用于短期负荷的规律分析２２９

　１６．４　短期负荷中考虑累积效应的气象特征选择２３４

　１６．５　多个气象因素形成的气象综合指数对短期负荷的影响（以人体舒适度为例） ２３８

　１６．６　气象综合指数对短期负荷的累计效应（以加权温湿指数为例） ２４１

第１７章　直接考虑相关因素的短期负荷预测方法２４５

　１７．１　气象校正法２４５

　１７．２　考虑日特征气象因素的人工神经网络法２４６

　１７．３　基于日特征气象因素的支持向量机预测方法２４８

　１７．４　基于实时气象因素的短期负荷预测方法２４９

第１８章　日特征相关因素的规范化处理策略与预测方法２５３

　１８．１　各日相关因素的衡量方法２５３

　１８．２　映射函数与映射数据库２５４

　１８．３　基于映射数据库的短期预测的规范化描述２５６

　１８．４　映射数据库自适应训练算法———摄动法２６０

　１８．５　映射数据库自适应训练算法———遗传算法２６３

　１８．６　基于映射数据库的正常日预测新方法２６５

第１９章　预测误差分布特性统计分析与概率性短期负荷预测２６８

　１９．１　问题的提出２６８

　１９．２　总体思路２６８

　１９．３　预测误差分布特性的统计方法２７０

　１９．４　误差分布统计规律的有效性检验２７２

　１９．５　误差分布的ｔ分布特性２７２

　１９．６　概率性短期负荷预测２７４

　１９．７　实例分析２７５

第２０章　短期负荷预测的综合模型２８３

　２０．１　短期负荷预测综合模型的特点分析２８３

　２０．２　全天统一权重的综合预测模型２８４

　２０．３　分时段变权重的综合预测模型２８６

　２０．４　考虑“近大远小”原则并引入相关因素后的短期负荷预测综合模型２８８

　２０．５　短期负荷预测综合模型的讨论２９１

　２０．６　应用举例２９１

第２１章　其他短期预测问题及其预测方法２９４

　２１．１　节假日负荷预测方法２９４

　２１．２　超短期负荷预测２９７

　２１．３　扩展短期负荷预测２９８

　２１．４　连续多日负荷曲线预测３００

第２２章　短期／超短期负荷预测系统３０５

　２２．１　研究背景３０５

　２２．２　研究思路与关键技术３０５

　２２．３　短期负荷预测功能３０７

　２２．４　超短期负荷预测功能３０９

　２２．５　主要的管理与分析功能３１１

第Ⅲ篇参考文献３１７

第Ⅳ篇　母线负荷预测

第２３章　母线负荷预测框架与基本预测方法３２８

　２３．１　什么是母线负荷３２８

　２３．２　母线负荷特点及其规律３２８

　２３．３　母线负荷预测的技术路线３３０

　２３．４　母线负荷基本预测方法３３２

　２３．５　母线负荷预测的精度评估３３６

第２４章　母线负荷异常数据辨识与修复方法３３８

　２４．１　母线负荷异常数据分类３３８

　２４．２　两阶段异常数据辨识方法３４０

　２４．３　异常数据修复３４２

　２４．４　算例分析３４２

第２５章　规避异常数据的母线负荷预测策略３４６

　２５．１　概述３４６

　２５．２　规避坏数据影响的预测策略分析３４６

　２５．３　规避坏数据影响的预测方法３４８

　２５．４　完全可信信息集内涵的拓展３５０

　２５．５　算例分析３５０

第２６章　考虑气象等相关因素影响的母线负荷预测方法３５２

　２６．１　概述３５２

　２６．２　基于偏差反馈二次预测的母线负荷预测策略３５２

　２６．３　小水电富集地区母线负荷预测的两阶段还原法３５６

第２７章　母线极值负荷的概率化预测３６３

　２７．１　概述３６３

　２７．２　母线日负荷预测思路分析３６３

　２７．３　母线日负荷幅值的概率性预测３６４

　２７．４　算例分析３６７

第２８章　母线负荷预测模型的自适应训练与综合预测３６９

　２８．１　母线负荷预测方法库的应用分析３６９

　２８．２　自适应预测技术概述３７０

　２８．３　母线负荷预测单一模型参数自适应训练３７２

　２８．４　母线负荷综合预测模型权重的自适应优化３７３

　２８．５　综合模型联合参数自适应训练算法３７４

　２８．６　算例分析３７６

第２９章　虚拟母线技术及其预测方法３７９

　２９．１　簇集网络及其特性３７９

　２９．２　虚拟母线———虚拟的簇集网状网络３８１

　２９．３　虚拟母线辨识算法３８４

　２９．４　虚拟母线的负荷预测策略及其预测误差分析３８６

　２９．５　算例分析３８９

第３０章　系统—母线负荷预测协调方法３９４

　３０．１　系统—母线负荷预测的协调模型３９４

　３０．２　协调模型的求解及性质３９９

　３０．３　协调模型的评价指标４００

　３０．４　不同可信度下的协调模型分析与评价４０２

　３０．５　协调预测结果分析４０５

第３１章　母线负荷预测系统４０８

　３１．１　研究思路与关键技术４０８

　３１．２　母线负荷预测功能４１０

　３１．３　主要的管理与分析功能４１１

第Ⅳ篇参考文献４１６

索引４２２

康重庆（1969），清华大学电机系教授，IEEE Fellow，IET Fellow。国家杰出青年科学基金获得者，国家创新人才推进计划“中青年科技创新领军人才”,国家“万人计划”科技创新领军人才。曾获霍英东基金会优选资助，入选*新世纪人才计划。2007~2008年为剑桥大学访问学者。主要研究方向为电力系统规划与运行、可再生能源、低碳电力技术、负荷预测、电力市场。

主持国家自然科学基金9项，包括重点国际合作研究项目1项，中英合作交流项目、中美（TAMUNSFC）交流项目、中韩双边会议项目各1项；其中3项被评为国家自然科学基金优秀结题项目。2016年作为项目负责人获批国家重点研发计划项目。担任国际期刊International Transactions on Electrical Energy Systems (Wiley)的共同主编；担任IEEE Transactions on Power Systems、Electric Power Systems Research等多家国际期刊编委；担任《中国电机工程学报》《电网技术》《电力自动化设备》《电力系统保护与控制》、MPCE、CSEEJPES等多家国内期刊编委；担任《电力建设》、PCMP杂志副主编。担任中国电机工程学会电工数学专委会、中国电工技术学会电力系统保护与控制专委会、中国可再生能源学会可再生能源发电并网专委会委员。

出版第yi作者中文专著3部，第二作者英文著作1部（Elsevier）；发表论文300余篇，其中SCI收录90余篇(含IEEE Transactions文章40余篇)，EI收录200余篇。2008、2012年两次获得中国百篇zui具影响学术论文。获得授权发明专利24项（含香港发明专利2项），获软件著作权15项。获得第44届日内瓦国际发明展金奖1项、银奖1项；第十届北京发明创新大赛发明创新奖银奖2项。2014年获国家ji教学成果二等奖（第1完成人）。

夏清（1957），清华大学电机系教授，国家发展和改革委员会电价专家、中国南方电网有限责任公司专家、国家电网电力交易中心顾问；学术兼职包括《电力系统自动化学报》《现代电力》《南方电力技术》杂志编委。

先后完成了国家能源局的《我国智能电网发展战略与实施方案》、国家电网公司的《促进节能环保的电力市场运行机制及实现方式研究》《节能发电调度体系和关键技术研究框架》等重大项目；承担了国家自然基金面上项目《大规模电网精细化约束下节能调度的理论与方法》（50877041），获得了当年基金结题优秀的评价；国家863重大项目《大电网运行状态感知、风险评估、故障诊断与调度技术》子课题负责人；国家科技支撑计划项目《含高比例间歇式能源的区域型智能电网集成综合示范》子课题负责人。目前承担国家自然科学基金重点项目。发表论文300余篇，其中SCI文章70余篇；合著专著4部；获得部委奖5项；2010年获得全国优秀科技工作者称号。

刘梅（1971），1998年毕业于清华大学电机系，获硕士学位。主要从事负荷预测、能源互联网、电力市场、电力营销等领域的理论研究与软件系统研发工作，发表相关论文多篇。

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编辑推荐

1、清华大学康重庆教授、夏清教授和刘梅工程师多年来在负荷预测领域研究成果的集大成之作。2、书中的主要成果获得全球能源预测竞赛优胜奖及多项省部级奖项。

媒体评论

作者从90年代初开始从事负荷预测的理论研究，对电力负荷预测有着深入的认识和独到的见解，开发了在全国得到广泛应用的负荷预测软件。本书内容具有鲜明的原创性。——中国科学院院士 清华大学电机系 卢强

全书突出了对物理本质的分析和对实践的重视，用理论联系实际的方式构造新方法。理论分析透彻，应用过程简明，体系严谨，结构清晰，文字流畅，是集学术性与应用性为一体的原创性佳作。——中国工程院院士 国网电科院 薛禹胜

前言

不知不觉之中， 《电力系统负荷预测》一书从２００７年７月出版至今已有１０年了。该书出版后在学术界和工业界得到了好评，先后两次印刷的６９００册均已售罄，而社会上仍然有读者询问购买。大约两年多之前出版社希望再次印刷，询问作者是否借此机会进行修订。另外，从２００９年起，本书作者康重庆教授在清华大学电机系为本科生开设“电力系统预测技术”课程，迄今开设９个学年，均采用该书作为教材。作者始终坚持将的学术研究成果融入到课程教学中，促使修订书稿被提到了议事日程之中。２００７年以来，伴随着对电力系统自动化程度要求的进一步提高，电力系统预测领域的学术研究重点也发生了一定的变化。其中一个动向是，母线负荷预测受到了专家学者以及电力调度机构的广泛关注。在以往的电力系统运行中，以系统负荷预测结果为依据，将其按某种比例分配到各个母线上（即通常所提的“分布因子法”），得到母线负荷预测结果，虽然基本可以满足粗放式管理和决策的要求，但由于母线负荷的变化规律复杂，难以形成较为理想的预测方法，导致对于母线负荷预测的研究较少。近年来随着节能发电调度的逐步推进，对电网精益化管理的要求日益提高，完善的母线负荷预测将成为这些管理和决策工作的基础。在国家电网公司节能发电调度课题的支持下，清华大学与中国电力科学研究院、国网电力科学研究院一起攻关母线负荷预测技术；随后作者又主持了国家自然科学基金项目“母线负荷预测的新型理论架构及其关键技术研究”，提出了一整套母线负荷预测理论框架和方法体系，研制开发了母线负荷预测软件，在全国２００个地市以上供电单位取得了显著的预测效果。作者认为有必要将这些实际工作成果向广大读者进行介绍。另一个值得注意的问题是，电力负荷预测是一个包含时间、空间、属性等多维度、多级别的复杂体系。随着负荷预测研究的深入，预测对象更加多样化，负荷预测结果在多空间层级、多时间尺度上的不协调问题也变得更为显著与迫切。我们将该问题称为负荷预测的多级协调问题。对于同一预测量，电力系统会在不同时间（周期）、不同空间，基于不同行政级别，根据不同属性、不同结构等特征，分别作出预测，得到各自的预测结果。各种负荷预测的结果之间理应在本质的物理机理上存在关联且满足一定的关系。由于不可避免的预测误差的存在，各级预测结果之间并不能自然地达到一致，如何实现负荷预测结果的统一和协调，迫切需要一套科学的理论支持。在*博士学科点专项科研基金项目“电力系统多级负荷预测及其协调问题的研究”的支持下，我们对这一问题进行了深入研究，取得了积极成果，也希望借此机会介绍给读者。这是修订原书稿的又一个原因。基于上述考虑，作者对版进行补充和修订，形成了目前的第二版。整体而言，第二版的主要工作有以下５个方面：（１）在版共３篇２０章内容的基础上，新增了第Ⅳ篇“母线负荷预测”共９章内容，全面论述母线负荷预测的问题以及解决方法。其中第２７章“母线极值负荷的概率化预测”内容来自《电力系统不确定性分析》一书并作了适当修改，由于该内容是母线负荷预测的一个重要方面，因此也专门列入本书之中。同时，删除了版第１９．５节关于母线负荷预测的论述内容。（２）在第二版中，系统阐述了负荷预测的多级协调理论，相应增加了３章内容，分别是第Ⅰ篇“总论”中的第４章“负荷预测的多级协调”、第Ⅱ篇“系统级中长期负荷预测”中的第１３章“中长期负荷预测的多级协调”和第Ⅳ篇“母线负荷预测”中的第３０章“系统—母线负荷预测协调方法”。（３）编排体系结构图的修改。版中使用了“居中一条主线、左右两条路径”的方式绘制该图，其中两条路径分别对应“中长期负荷预测”和“短期负荷预测”。第二版由于增加了“母线负荷预测”一篇，只能采用“左侧一条主线、右侧三条平行路径”的方式，分别体现后续的３篇内容。（４）符号体系的修改。为了更为清晰地体现同类型日、基准日等概念，短期负荷预测的符号体系作了大幅度修改。（５）对版中谬误的修订。版出版之后，在清华大学电机系以该书作为教材使用的９年时间里，一方面，通过与同学们在课上课下的广泛互动和深入交流，针对同学们反映学习中存在的问题和难点，对授课体系、内容及其难易程度作出了迭代式的改进，以期增强同学们对预测的学习效果和理解程度；另一方面，同学们在使用过程中也陆续发现了书中个别错漏之处。同时，在版出版后的１０年之中我们也陆续收集了其他读者对版的宝贵意见和建议。上述意见和建议，均在第二版中进行了统一修改。在进行上述修订之后，目前的书稿由４篇３１章组成。除第Ⅰ篇“总论”之外，其余３篇的主题，实际上是分别从“系统级／母线级”和“中长期／短期”这２个角度划分得到的。若完全按照逻辑上的组合方式，应该有４个主题，考虑到母线负荷预测主要面向短期，因此后３篇的主题分别是系统级中长期负荷预测、系统级短期负荷预测、母线负荷预测。本书基本上不涉及在中长期时间尺度上进行母线负荷预测的问题。请读者阅读时注意各篇主题之间的逻辑关系。第二版书稿中新增章节和篇目，有一些引自本课题组所培养的研究生牟涛、徐玮、汪洋、陈新宇、童星等人的学位论文或学术论文。本课题组的童星、王毅、苗键强、杨经纬、徐乾耀、赵唯嘉等协助校对了本书第二版的初稿。承蒙清华大学梅生伟教授在百忙之中审阅了第二版的初稿，并提出许多宝贵的意见，在此表感谢。清华大学电机系和电力系统研究所继续为本书的修订提供了良好的条件，作者在此一并表示感谢。第二版中部分内容得到了国家杰出青年科学基金项目（５１３２５７０２）、国家自然科学基金项目（５１０７７０７７）、*高等学校博士学科点专项科研基金项目（２００８０００３００３９）、国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项项目（２０１６ＹＦＢ０９００１００）等的支持，特此致谢。作者要再次感谢中国电力出版社的大力支持。感谢本书的责任编辑王春娟副编审、邓慧都编辑和周秋慧编辑精心审阅了第二版书稿并提出有益意见。本书第二版再次得到“国家电网公司电力科技著作出版项目”的支持和资助，作者谨借此机会表达深切的谢意。由于作者水平所限，尽管反复阅读和修正，但是书稿中可能还会有疏漏、不足甚至错误，真诚期待读者对本书第二版继续给予批评和指正。作　者２０１７年２月１６日于清华园