城市燃气负荷预测论文
城市燃气用气负荷预测及调峰储气与研究论文
国燃气事业发展极其缓慢。
最近几年，随着石油的短缺，圈家开始重视天然气行业，我国的燃气事业开始了快速的发展。
西气东输工程的完成，陕京复线的竣工等等，所有这些都在蜕明一个问题，即我国的天然气行ｊＩｋ正处丁大好的历史发展时期。
从下面对哈尔滨市的用气结构的分析中，我们不难得出这一结论。
哈尔滨市的城市用气存在多种气体并存的局面，其中有煤气、天然气、液化石油气等，由于煤气的热值较天然气低，而且煤气对火气的污染又较重，远没有天然气清洁。
因此，近几年天然气获得很大的发展。
在城市目前的用气结构中，煤气所占的份额在减少，而天然气所占的份额却在急速的上升。
哈尔滨市２００１年煤气的用量为２８９５８６ＫＮｍ３，天然气的用量为６４５１．９７７ＫＮｍ３，液化石油气的用量为２４３６６．２１Ｔ，如果按热值计算（煤气热值为３７００Ｋｃａｌ／Ｎｍ３，天然气热值为８１００Ｋｃａｌ／Ｎｍ３，液化石油气的热值为１０８１６Ｋｃａｌ／ｋｇ）其构成比例见图２．７。
哈尔滨市２００３年煤气的用量为３２９１２０ＫＮｍ３，天然气的用量为６４４８５２５ＫＮｍ３，液化石油气的用量为７９９９８Ｔ，按热值计算其构成比例见图２—８。
通过图可知，２００１年哈尔滨市的煤气、天然气、液化石油气所占的比重分别为７７．２４％、３．７７％、１９％。
而２００３年煤气、天然气、液化石油气所占的比重分些为２．２４％、９６．１７％、１．５９％。
可见，天然气的用量和比重都在急剧的增加。
虽然煤气的比重在减少，但是，煤气的用量却在增加。
液化石油气的用量也在增加而所占的比重在减少。
幽２—７２００１年哈尔滨市三种燃料的比例２－７Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｆｕｅｌｓｉｎ２００１ｉｎＨａｒｂｉｎＦｉｇｕｒｅ图２－８２００３年哈尔滨市三种燃料的比例Ｆｉｇｕｒｅ２－８Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｆｕｅｌｓｉｎ２００３ｉｎＨａｒｂｉｎ６、燃气价格的影响价格影响供求，燃气的价格在很大程度上能决定它的用户数量。
对城市燃气短期负荷预测的分析
对城市燃气短期负荷预测的分析城市燃气短期负荷预测是指通过对城市燃气使用情况进行分析和预测，以便有效调度和管理燃气资源，保障城市居民的正常生活和生产需求。
燃气短期负荷预测的准确性直接影响到城市燃气的供应和运行，因此对城市燃气短期负荷预测的分析显得尤为重要。
城市燃气消费与城市的发展密切相关，受到季节、气候、人口密度等多种因素的影响。
通过对这些因素的分析，可以更好地了解城市燃气消费的规律，从而提高负荷预测的准确性。
季节因素是影响城市燃气负荷的重要因素之一。
在冬季，人们需要用燃气来取暖，燃气的使用量会急剧增加；而在夏季，燃气的使用量则会相对减少。
针对不同季节的燃气负荷预测，需要制定不同的预测模型和方法。
气候因素也是影响城市燃气负荷的重要因素之一。
气温、湿度等气候条件的变化会直接影响到人们对燃气的使用量。
在寒冷的天气里，燃气的使用量会明显增加；而在炎热的天气里，燃气的使用量则会减少。
合理地考虑气候因素对燃气负荷的影响，可以提高负荷预测的准确性。
针对以上因素，我们可以运用多种方法来对城市燃气短期负荷进行预测。
时间序列分析是一种常用的方法，通过对历史燃气使用数据进行分析和建模，来预测未来一段时间内的燃气负荷。
统计模型和机器学习模型也可以用来对城市燃气负荷进行预测，通过对各种因素的综合考虑，提高负荷预测的准确性。
在进行城市燃气短期负荷预测时，我们还可以借助现代信息技术来进行数据采集、分析和预测。
通过建立城市燃气使用的大数据平台，可以实时地采集和分析城市燃气使用的各种数据，从而更加精确地预测燃气负荷，提高燃气资源的利用效率。
在实际的城市燃气管理中，燃气负荷预测不仅可以用于制定燃气调度计划，保障城市燃气的正常供应，还可以用于燃气资源的合理配置和利用。
通过合理地预测和调度燃气资源，可以有效地节约燃气资源，降低成本，提高运行效率，实现燃气资源的可持续利用。
城市天然气负荷预测及调峰方案研究
城市天然气负荷预测及调峰方案研究煤、石油等固态化石能源应用引起的碳排放、环境污染等问题日趋严重。
天然气燃烧具有热值高、洁净、无废水、无废渣等优势,在国家节能减排政策的号召下,清洁能源天然气得到了人们的普遍关注。
“西气东输”、“川气东送”等国家重大天然气管网工程的建设及运营使各城市原来的单一天然气管网逐步形成全国性的大天然气管网,显然,这一变化将对上游生产能力、中游管网输送能力、下游城市管网配气能力、储气设施储气能力、城市天然气调峰及调度等提出了更高的要求。
与此同时,当城市到了用气高峰期,由于用气量较大,出现了“无气可用”的问题。
解决城市“气荒”问题,可从两个角度进行,一是从“供气方”角度,二是从“用气方”角度。
本文的研究是从“用气方”角度,即单一城市自身建设调峰设施,以达到“削峰填谷”的目的。
从“用气方”角度主要是从城市所需天然气“负荷”(也可以表述为“需求量”、“用气量”,本文进行研究时均称“负荷”)角度,确定了城市天然气负荷后,在此基础上进行调峰方案的制定及决策。
本文针对“用气方”的调峰方案决策方法适用于任何未建设或部分建设调峰设施的大、中及小城市。
具体的研究工作和主要结论如下:(1)本文研究的是城市天然气负荷预测,在此基础上进行调峰方案决策的问题,因此,首先分析了城市时、日及年负荷的特性,对目前城市天然气采用的调峰方式进行分析。
结果表明:城市天然气时负荷具有明显的周期性、日负荷具有明显的非线性、年负荷具有单调递增性;城市调峰单独采用高压管道调峰和高压管道-LNG(液化天然气)联合调峰是一种发展趋势,储气罐调峰逐渐被取代,以此作为城市天然气负荷预测模型和调峰方案决策研究的基础;(2)提出了基于小波理论和RBF(径向基函数)-Elman神经网络的城市天然气时负荷预测模型。
首先,采用小波分解对时负荷时间序列进行分解;其次,应用RBF对高频分量进行预测,运用Elman对低频分量进行预测;最后,小波重构。
城市燃气负荷的混沌特性及预测分析
城市燃气负荷的混沌特性及预测分析摘要：随着经济的发展，我国燃气行业也呈现出高速发展的态势，燃气负荷是燃气企业和城市发展中必须面对的问题。
其中燃气负荷具有混沌特性，对其进行预测是现实燃气系统现代化管理的重要内容。
本文对燃气负荷的混沌特性进行简单的分析，并对相应的预测方法进行分析。
关键词：燃气负荷；燃气供应；混沌理论；相空间重构；预测abstract: with the development of economy, our country gas industry also presents the high-speed development of the situation, and gas load is gas enterprise and urban development must face the problem. with chaos characteristics of gas load, and on the forecast is real gas system is an important content of modern management. in this paper, the gas load characteristics of chaos simple analysis, and to the corresponding forecast method for analysis.keywords: gas load; the fuel gas supply; chaos theory; phase space reconstruction; forecast中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号负荷预测主要为城市的燃气网设计、签订合同和调度供气提供参考标准，从而提高城市供应燃气的安全性和可靠性。
当然对燃气负荷进行预测，要考虑燃气自身负荷的复杂性以及当地的区域差异。
对城市燃气短期负荷预测的分析
对城市燃气短期负荷预测的分析作者：侯磊来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第03期摘要：在燃气公司市场化运行模式下，做好燃气短期负荷预测工作十分重要，是帮助企业合理降低运营成本的关键途径。
文章首先对城市燃气短期负荷变化的主要影响因素进行分析，进而通过构建燃气短期负荷预测模型，对城市燃气的短期负荷变化进行预测，给出具体的实现算法。
关键词：城市燃气;短期负荷;预测分析1 城市燃气短期负荷变化的主要影响因素从目前已有的几种城市燃气短期负荷预测模型来看，多元线性回归方程的预测精度较高，计算过程完全由计算机软件完成，使用也较为方便。
但是由于未加入季节差的考虑，容易在温度影响分析的过程中出现问题。
人工神经网络预测模型具有较好的逼近效果，但由于预测过程属于“黑箱”操作，难以利用预测过程中的信息数据。
总体来看，目前城市燃气短期负荷预测模型各有各的优缺点，在构建新预测模型的过程中，还需要从城市燃气短期负荷变化的影响因素分析着手，确保模型的适用性。
从实际情况来看，我国绝大多數的大中型城市已经建立了完善的燃气供应体系，在分析燃气短期负荷变化的过程中，也较为全面。
其中，温度是影响燃气负荷变化最主要的因素，燃气负荷变化和日平均温度变化存在显著的反向相关性。
可以以此为着手点，建立燃气短期负荷变化的预测分析模型。
2 城市燃气短期负荷的预测模型及方法2.1 日负荷模型在城市燃气短期负荷预测模型的构建过程中，需要充分考虑燃气负荷变化受热惯性的影响，在根据日平均温度变化预测燃气负荷变化时，加入动态平均温度、有效温度两个指标。
其中，动态平均温度的计算公式为：其中n取3～5，i代表预测目标前一天，Ti为日平均温度。
有效温度的计算公式为：Teff=wT+（1-w）Tn其中w为权重因子，其取值范围为0～1。
通过对某北方城市近三年燃气负荷变化数据及气象数据进行研究，可以建立燃气日负荷、日平均温度、动态平均温度和有效温度之间的关系。
城市天然气负荷特点与预测分析
76在我国西气东输等重大战略的影响下，我国各地区先后建立了一批天然气输送管道，刺激我国城市天然气消费量逐年升高。
天然气具有清洁、安全的优点，深受居民欢迎，但是这种情况下带来的天然气负荷预测已经成为影响居民日常生活的重要因素，需要通过科学的预测方法来判断城市天然气用量。
一、城市天然气负荷特征分析从城市天然气的负荷特征来看，在未来一段时间内，城市天然气的负荷将会进一步增加，主要表现为：（1）在我国城市化发展过程中，城镇人口所占比例会进一步增加，相应会带来对天然气的需求，包括热水、家庭洗浴的需求量增加，会造成天然气负荷快速上涨，尤其是在冬季、夏季的负荷较高，春秋季的负荷较低等，考虑与城市需求取暖、洗浴存在关系。
（2）公共服务。
主要是指医院、学院、餐厅、商场等单位在热水、餐饮方面的用气。
近些年我国第三产业高速发展，带动了饭店、旅馆等行业，而因为天然气本身具有清洁、安全的优势，其市场前景广阔，因此城市对其需求量逐年升高。
二、城市天然气负荷预测方法研究1.预测分析方法研究。
为了能够对城市天然气负荷情况作出全面评价，在本次研究中将采用回归分析方法，通过构建模型，对两种甚至两种以上的变量关系进行分析，进而快速确定变量之间的相关性，并强化数据处理能力。
2.预算过程分析。
本文将引用“天然气月负荷”概念，即以“月”为单位时间，详细研究居民日常生活对城市天热气负荷的影响，并构建模型进行分析。
（1）对居民生活用气的月负荷分析。
在计算居民日常生活天然气的月负荷情况后，其主要思路是通过负荷密度指标法进行计算，先掌握居民生活用气的月负荷密度后，参照城市居民的数量变化情况，结合时间、负荷密度以及用户数量变化等因素进行计算，其计算公式为：t j j j n n q Q ××= 公式（1）在公式（1）中，j Q 代表居民生活用气的月负荷情况，其单位为m3/月；j n 为城市居民的数量，单位为户；j q 为城市天然气负荷特点与预测分析方斯玲 江西省天然气管道有限公司【摘 要】在本次研究中，本文介绍了城市天然气负荷的特征，并介绍了天然气负荷预测的方法，希望能对未来工作提供支持。
城市燃气负荷的灰色预测
科学管理2016年第12期城市燃气负荷的灰色预测吴峰西南油气田华油集团重庆凯源石油天然气有限责任公司重庆400021摘要：我国在城市燃气负荷预测的过程当中，仍旧存在一些弊端和和缺陷。
在本文当中我们将主要结合灰色理论以及灰色预测当中的理论依据，使用动态模板对城市当中的燃气荷进行一定的评判工作，我们通过数据之间的评测，并在实际生活当中进行运用。
关键词：城市燃气负荷中长期负荷灰色预测城市燃气管网在进行整体规划设计和制度之间的优化完善过程当中，燃气负荷是判断其之间的主要标准。
在对城市当中的燃气负荷进行评判时，通过负荷的预测和评判对于我国今后可再生资源天然气领域的发展提出了一定的借鉴意义。
我们对于燃气负荷的预测技术正处在初期的探测阶段当中，我国燃气领域的发展起源较短，因此其中的基础设施以及相关的理论条例都不尽完善，在对数据进行记录的过程当中，由于档案的保存技术和手段都没有突破传统的限制，使得对城市燃气负荷进行预测时有一定的难度系数，在此过程当中主要就是将灰色理论贯彻在实践研究中，使得我国进行灰色预测的结果更加精确。
1灰色理论与灰色预测通过灰色系统理论的研究为我国相关基础领域的以及相关政坛领域的探讨提供一定的理论依据。
使用灰色理论对现实生活领域进行探究过程当中，其涉及领域十分宽泛。
在对灰色理论的内涵进行建模讨论，其外在主要表现为以下这几个特征：（1)灰色系统理论的建模实际上是生成数列的建模，而一般建模方法则采用原始数列直接建模；（2)只要原始数据有4个以上数据，就可以通过生成变换来建立灰色模型，而基于概率统计的随机过程是建立在大样本基础之上的；（3)灰色理论建立的是微分方程模型，微分方程的系数描述了我们所希望辨识的系统内部的物理或化学过程的本质；而一般系统理论只能建立差分模型，差分模型是一种递推模型。
2改进方法对于冲击扰动系统进行预测一直以来就是困扰预测员工的一项难题。
模型选择机制在应对不同情况时，并不能够时刻发挥其本身的作用。
基于灰色理论的城市燃气负荷预测
基于灰色理论的城市燃气负荷预测摘要城市燃气负荷预测对保证城市供气的相对稳定尤为重要，为了有效地实现城市燃气调峰和管网规划以及燃气公司利益最大化，基于某北方城市的燃气历史负荷数据，根据燃气负荷变化的不确定性，采用灰色理论，借用Matlab工具箱进行建模和模型求解预测未来一段时间的燃气负荷值，实践表明只要选择合适的模型参数值，利用该方法能够有效的、准确的预测该城市未来一段时间的燃气负荷值。
关键词灰色理论；城市燃气；负荷预测0 引言随着中亚油气管道、西南中缅油气管道和东部海上通道的投入运营以及城镇化步伐的加快，如何有效地调峰，合理的处理供气公司和天然气公司的供求关系，燃气供需达到一个平衡将是实现供气双方利益最大化和管网优化运行的关键因素之一，成为当前研究的一个重点问题。
保障燃气安全、稳定、经济地运行是各城市燃气公司日常运营的主要工作。
因此，着力加大城市燃气负荷预测研究以便解决能源调度运行至关重要。
天然气负荷预测是基于过去某一段时间的数据和历史负荷值，在深入研究影响燃气负荷影响因素的基础上，综合数学理论方法进行分析和归纳其变化趋势和变化规律，对未来一段时间的燃气负荷预测值进行预测，以便确定燃气储存量、新旧管网更换、确定气田生产能力以及安排设备的更新和维修。
1 国内外现状1.1国外天然气负荷预测技术目前，欧美等国家天然气的应用非常普及，对天然气负荷影响因素的分析和预测技术及模型建立己有较深入的研究，能够针性的开发出天然气负荷预测软件。
对于短期负荷预测，根据灰色理论、BP神经网络、时间序列法等方法建立组合模型，已经开发发出可以实时预测的软件，并且精度保证在测量仪器水平。
我国现已建成的陕京输气管道就是使用ESI公司的管道仿真系统，通过与SCADA系统融合，对管道负荷值进行预测。
1.2国内天然气负荷预测技术我国天然气负荷研究起步较晚，并且缺少系统性和品牌性成果，没有形成一个完整的系统。
随着技术进步，我国能源行业以相继开展相关学科的研究工作，各个城市能源公司与各大院校科研院所联合开发相关预测分析软件，例如中国石油规划总院就开展了天然气负荷预测研究，上海市与哈尔滨工业大学联合开发的上海城市燃气负荷预测系统等。
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城市燃气负荷预测
摘要：21世纪是中国天然气大发展的时期，燃气系统必须在功能上有根本的进步，其中包括建立天然气网络优化调度系统、调峰和应急地下储气库等，而这些都离不开对燃气负荷预测的研究，本文建立了城市燃气负荷预测的三角函数模型，并编制了相应的程序。
关键词：燃气负荷；预测；三角函数模型
abstract: the 21 st century is china’s natural gas big development period, gas system must be on the function it progress, including establish natural gas network optimization scheduling system, load and emergency underground gas storage and so on, and these are inseparable from the gas load forecast of research, this paper established the city gas load forecasting model of the function of the triangle, and work out the corresponding program.
keywords: gas load; predictions; triangle function model
前言：城市燃气负荷预测就是根据已有的社会、经济活动的用气负荷数据，或与用气负荷相关的其它数据资料、信息和新情报，运用适当的方法和技巧，对未来某一时刻（时段）城市燃气用气负荷进行科学的分析、估算和推断，并对预测结果进行验证评价的活动过程。
虽然城市燃气负荷受诸多随机因素的影响，变化情况较为复杂，但可归纳得出燃气负荷特性曲线呈现一天24小时为一周期，一星期7天为一中周期，一年365天为一大周期的变化趋势，并受增长因素的影响。
如果将预测时段取为1天，则季节因素和增长因素的影响就显得十分缓慢，因为燃气负荷的变化规律具有随机性和周期性两个重要特征，完全符合“时间序列”规律，所以本文选择时间序列分析作为本文的理论基础。
时间序列分析的方法很多,有些模型算起来比较复杂费时,且需要较多的历史数据;而有些模型又很难准确地反映出燃气负荷变化的规律性,预测精度达不到要求。
经过反复筛选比较,最终采用的是季节时间序列中的三角函数模型。
根据我对北京市昌平区燃气日负荷样本数据的分析，其变化规律甚为复杂，就其可预测性和可操作性，其变化因素主要有以下三点：
1、时间周期变化因素
燃气负荷的日变化在一个星期之内呈一个周期的变化规律，依据时间序列分析法建立预测模型。
时段(即样本后第日)的日负荷预测值可表示如下：
式中：
―确定期望负荷量的总趋势；
－模型中采用的正弦、余弦的总项数；
－角频率，，为一个周期所含的时段数，预测日负荷时， =7日，
预测时负荷时， =24小时；
、－待拟合的系数，分别为对应三角函数的幅度。
2、气温变化因素。
根据对燃气用量与气温变化的相关分析可知，冬季燃气用量明显高于夏季，而在冬季，天气气温越低，则燃气用量越大。
因此要建立燃气负荷量与气温之间的关联关系，采用温度调整系数来修改原始预测值，其关系为：
(不考虑气温影响时)
(考虑气温影响时)
式中：
－原始预测值，见前；
－考虑气温ｔ变化影响的预测值；
－受气温影响的预测值调整系数；
－温度记录的次数，应与流量样本的日数相同，并且是同期的；
、―记录中第日的日最高、最低气温，以摄氏度计，并根据零度上或下取正负号，℃；
、－预测日的最高、最低气温预报值，℃；
－考虑温度影响的权重调节常数。
加设的意义是为了合理确定气温的变化对燃气负荷的影响程度，而的取值，主要取决于考虑温度影响时的样本数据的变化程度。
根据北京市昌平区燃气负荷样本及温度样本，经反复调试，本文中取。
3、可能发生的特殊情况影响因素。
燃气供应系统是一个复杂而庞大的工程系统，其工作不仅受本系统自身的约束，而且受外界客观环境的影响，从而使其供气因主、客观条件变化而有别于正常工作。
例如：节假日、设备大修降低供气、事故减产等
在此类情况下，有经验的调度人员能够做出更为恰当的经验预测。
为此，我们采取了科学计算与人工经验相结合的预测方法。
故在程序中设置了对计算预测值的调整系数及调整常数，可由调度人员随时根据情况选定。
故日预测值计算如下：
式中：
－大于、等于或小于1的常系数；
－大于、等于或小于0的常数；
当不做节假日调整时，取、，则。
根据上述原理，我用matlab编写了燃气管网的日负荷预测的计算程序，在计算机上实现燃气日负荷预测。
程序充分考虑到燃气供应系统管理工作的需求，尽可能加强程序的各项功能，在预测计算中，可以在获得所需预测日温度的基础上循序渐进地预测一个月中任意一天的用气量，为管网调度、产气计划、设备维修及事故抢修等提供决策支持。
选用北京市昌平区新奥京昌燃气公司2004年一、二月份共60
天的实际运行数据作为管网每天用气量的样本数据，对三月份的用气量进行了科学的预测。
预测完成后对日负荷预测模型进行了检验
计算，表1和表2为预测结果的统计指标：
表1管网用气量日负荷预测模型预测结果统计指标一
误差范围/% ≤5 5-7 7-10
百分率/% 64.52 19.35 16.13
表2管网用气量日负荷预测模型预测结果统计指标二
统计指标用气量样本预测值
31天用气量之和246255 245444
平均绝对误差 4.209727
平均相对误差/% -0.14015
预测值的总体平均相对误差/% -0.32933
通过以上数据分析可见，本文建立的管网用气量时间序列三角函数分析法预测模型，其预测精度足以满足实用要求。
城市燃气负荷预测对燃气生产系统的产气计划具有指导作用，根据预测可以保证管网用气量，并减少放散；同时，可以辅助燃气系统各个环节安全生产、消除或降低系统故障的影响，提高系统运行的可靠性，而更重要的是对输配系统的优化调度意义重大，因为负荷预测是优化调度的基础，预测的精度将直接影响到优化调度所产生的经济效益。
本文提出的预测方法，不仅成熟可靠，适应性强，预测精度达到实用要求，而且程序计算速度快，使用方便，故可用于燃气输配系统日常的生产调度，为实现燃气输配系统的优化调度奠定了基础。
参考文献：
[1] 王振龙.时间序列分析.中国统计出版社,2000.
[2]安鸿志.时间序列分析(修订2版)[m].上海:华东师范大学出版社,1992.
[3]杨叔子，吴雅.时间序列分析的工程应用（上）.华中理工大学出版社，1996.
[4]焦文玲，廉乐明，崔建华等 .城市燃气短期周期负荷预测的时序模型 .哈尔滨工业大学，2002.
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