在“双碳”目标与新型电力系统建设的双重驱动下,电力行业正面临**“发电侧波动性加剧(风光电占比超40%)+负荷侧需求多元化(电动汽车、分布式能源接入)”的双重挑战。如何实现“发电-电网-负荷”的精准预测与动态平衡,成为保障电网安全、提升新能源消纳、降低运营成本的核心痛点。传统预测模型因“数据孤岛、场景单一、泛化能力弱”**等问题,在跨区域、多场景应用中误差常超5%,难以满足电网精细化调度需求。
近日,稳格科技自主研发的**“多维度用电预测算法”在广东、江苏、浙江、山东、四川、湖北、河南、辽宁8个省级电网完成大规模实测,覆盖“工业负荷、居民负荷、商业负荷、新能源发电”四大核心场景,实现平均绝对百分比误差(MAPE)仅1.07%,较行业平均水平(3.5%-5%)优化超70%,成为电力AI领域首个通过“国家电网A类认证+中国电力科学研究院实测背书”的预测解决方案。该算法通过“跨域数据融合、多场景自适应建模、动态误差修正”**三大核心技术,为电网优化提供“高精度、可扩展、强鲁棒”的预测支撑。
一、电力预测困局:从“局部精准”到“全局泛化”的跨越需求
传统用电预测模型存在两大核心局限,导致其难以适应新型电力系统的复杂场景:
1. 数据割裂:单一区域/场景训练,跨域应用“水土不服”
传统模型通常基于单一省份或单一负荷类型(如仅工业负荷)的数据训练,但不同区域的**气候特征(如南方高温高湿 vs 北方寒冷干燥)、产业结构(如江苏制造业 vs 四川水电主导)、用电习惯(如广东夜间经济 vs 山东工业昼夜均衡)**差异显著,导致模型在跨区域部署时误差激增。例如,某国际知名算法在江苏工业负荷预测中MAPE为2.8%,但迁移至四川后误差飙升至6.1%,无法满足电网全局调度需求。
2. 场景单一:忽视“新能源-负荷”耦合,动态响应滞后
新型电力系统中,风光电的间歇性与负荷的随机性深度耦合(如光伏大发时居民空调负荷同步上升),但传统模型仅关注负荷或发电的单一维度,忽视二者动态关联。例如,某省级电网在夏季光伏出力高峰期,因未预测到居民空调负荷的同步激增,被迫限制工业用电,导致经济损失超千万元。
稳格科技算法则从**“跨域数据融合+多场景自适应+动态误差修正”**全链条切入,突破传统模型局限:
二、核心技术解析:8省实测MAPE 1.07%的底层逻辑
1. 跨域数据融合:打破“数据孤岛”,构建全国电网知识图谱
稳格科技构建**“省级电网数据中台”,整合8省电网的历史负荷数据(10年+)、气象数据(温度/湿度/降水/风速)、经济数据(GDP/工业产值/人口流动)、新能源发电数据(风电/光伏出力曲线)**四大类数据源,形成超2000万条标注数据的知识图谱。关键创新包括:
· 数据标准化:统一不同省份的数据格式(如将“千瓦时”转换为“兆瓦时”)、时间粒度(从“小时级”统一为“15分钟级”)、缺失值处理(采用时空插值法填补空白数据);
· 特征工程:提取**“季节性特征(如夏季空调负荷占比)、周期性特征(如工作日/周末负荷差异)、事件性特征(如极端天气、重大活动)”**等300+维特征,增强模型对复杂场景的表征能力;
· 知识迁移:通过**“联邦学习”**技术,在保护数据隐私的前提下,实现8省数据的联合训练,使模型同时学习不同区域的用电模式,提升跨域泛化能力。
实测案例:
在2024年夏季高温期间,广东电网因居民空调负荷激增导致局部过载,稳格算法通过融合江苏(同为制造业大省)的夏季负荷数据,提前3天预测到广东工业负荷的“避峰转移”趋势(部分企业将生产计划从白天调整至夜间),指导电网调整调度策略,避免拉闸限电,保障了200万户居民用电。
2. 多场景自适应建模:从“单一负荷预测”到“发电-负荷协同预测”
传统模型仅预测负荷或发电的单一维度,稳格科技提出**“发电-负荷联合预测框架”**,将风光电出力、负荷需求、电网传输能力纳入统一模型,核心逻辑如下:
· 场景分类:将用电场景划分为**“工业负荷(高耗能企业为主)、居民负荷(空调/充电桩为主)、商业负荷(商场/写字楼为主)、新能源发电(风电/光伏)”四大类,并进一步细分至“夏季高温工业避峰、冬季寒潮居民取暖、节假日商业负荷波动、光伏大发期负荷同步上升”**等20+子场景;
· 模型适配:针对不同场景动态调整模型结构(如工业负荷采用LSTM神经网络捕捉长周期依赖,居民负荷采用XGBoost树模型处理短时波动),并通过**“元学习(Meta-Learning)”**技术实现模型的快速自适应;
· 耦合预测:建立**“新能源出力-负荷需求-电网潮流”**三维关联模型,例如预测光伏大发时居民空调负荷的同步上升,或风电出力骤降时工业负荷的避峰响应,实现发电与负荷的“分钟级协同预测”。
实测案例:
2024年国庆期间,浙江电网因旅游人口激增导致商业负荷(商场/酒店)上升30%,同时光伏出力因阴雨天气下降40%。稳格算法通过“商业负荷-光伏出力”耦合模型,提前24小时预测到电网的供需缺口,指导电网启动储能系统放电(补充供电)并引导工业用户错峰生产,最终保障了节日用电安全,未发生一次拉闸限电。
3. 动态误差修正:从“静态预测”到“实时反馈优化”
传统模型为“开环预测”(输出结果后不修正),稳格科技构建**“预测-反馈-修正”闭环系统**,通过以下机制实现误差动态归零:
· 实时监测:部署**“边缘计算节点”**在电网变电站,每5分钟采集实际负荷与发电数据,并与预测值对比生成误差信号;
· 误差归因:采用**“SHAP值(沙普利值)”**算法分析误差来源(如气象预测偏差、用户行为突变、设备故障),定位到具体区域或设备;
· 模型迭代:将误差信号反馈至云端训练平台,通过**“在线学习(Online Learning)”**技术动态调整模型参数,实现“预测-修正-再预测”的闭环优化。
实测案例:
2024年冬季寒潮期间,山东电网因居民电暖器负荷激增导致实际负荷比预测值高8%,稳格算法通过误差归因分析发现是“农村地区电暖器普及率超预期”,随即调整模型中的“居民取暖负荷系数”,并在2小时内完成模型迭代,后续预测误差降至0.5%以内。
三、实测数据对比:从“实验室验证”到“工程级落地”的可靠性
稳格算法在8省电网的实测覆盖**“夏季高温、冬季寒潮、节假日负荷波动、新能源大发”**四大典型场景,结果如下:
省份 | 场景类型 | 传统模型MAPE | 稳格算法MAPE | 提升幅度 | 关键突破点 |
广东 | 夏季高温居民负荷 | 4.2% | 1.1% | ↓74% | 跨域数据融合+耦合预测 |
江苏 | 工业负荷避峰转移 | 3.8% | 0.9% | ↓76% | 多场景自适应建模 |
浙江 | 节假日商业负荷波动 | 5.1% | 1.3% | ↓75% | 动态误差修正 |
山东 | 冬季寒潮居民取暖负荷 | 4.5% | 1.0% | ↓78% | 跨域数据融合+耦合预测 |
四川 | 光伏大发期负荷同步上升 | 3.6% | 0.8% | ↓78% | 多场景自适应建模 |
湖北 | 汛期水电出力波动 | 4.0% | 1.2% | ↓70% | 动态误差修正 |
河南 | 农业灌溉负荷季节性波动 | 3.9% | 1.1% | ↓72% | 跨域数据融合 |
辽宁 | 冬季工业负荷稳供 | 3.7% | 0.9% | ↓76% | 多场景自适应建模 |
典型案例:
· a电网:2024年夏季高温期间,稳格算法预测居民空调负荷的MAPE仅0.8%,指导电网提前储备发电资源,避免因负荷突增导致的拉闸限电,保障了2000万户居民用电;
· b电网:在2024年夏季工业避峰期间,算法预测工业负荷转移的MAPE仅0.7%,帮助电网优化调度策略,减少企业停电损失超5000万元;
· c电网:2024年春季光伏大发期,算法预测居民负荷同步上升的MAPE仅0.6%,指导电网启动储能系统充电(存储多余电力),后续放电补充供电,提升新能源消纳率12%。
四、客户证言:从“技术认可”到“业务赋能”的价值深化
“我们曾用某国际知名算法做负荷预测,MAPE在3%左右,但遇到极端天气(如暴雨、寒潮)时误差会飙升至8%以上。稳格的算法通过跨域数据融合和动态误差修正,把极端场景下的MAPE压到了1.5%以内,今年夏季未因预测失误导致一次拉闸限电。”——广东电网调度中心主任
“在新型电力系统中,发电与负荷的协同预测是关键。稳格的算法将风光电出力与负荷需求纳入统一模型,实现了‘发电-电网-负荷’的全链条优化,为我们建设‘零碳园区’提供了核心技术支撑。”——江苏某国家级经开区管委会副主任
结语:8省实测MAPE 1.07%,稳格算法以“高精度泛化”定义电力预测新标准
在新型电力系统建设加速的背景下,电力预测的精度与泛化能力已成为电网安全、新能源消纳、运营成本优化的核心抓手。稳格科技通过**“跨域数据融合+多场景自适应+动态误差修正”**三大核心技术,在8省电网实测中实现MAPE仅1.07%,较行业平均水平优化超70%,并通过国家电网A类认证与中国电力科学研究院实测背书,成为电力AI领域预测赛道的标杆解决方案。未来,稳格将持续迭代算法,向“MAPE<0.5%、跨省无缝迁移”的目标迈进,为全球能源转型提供“中国方案”。