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摘 要：燃气负荷预测是实现燃气管网现代化、智能化管理的重要手段，对城市燃气供应系统的可靠性和经济运行具有重要意义。针对预测需求和存在的问题，本文采用灰色理论方法对燃气负荷进行预测，并开发完成了简单、易用的燃气负荷预测系统，对工程实践具有一定的指导意义。
关键词：燃气负荷；灰色理论；中长期预测
1. 燃气负荷预测概述
随着" 西气东输" 战略的逐步实施，我国天然气工业得到了快速发展。这无疑进一步推动了我国城市天然气化的进程，同时将促进天然气输气理论和技术的发展。其中，城市燃气负荷预测作为一项重要的研究课题不断受到专家学者的关注。这是由于预测水平的好坏直接决定了燃气系统实施控制、城市气源的科学决策、燃气管网的合理规划以及燃气运行的优化调度水平等方面，从而达到科学指导未来的生产计划的目的，对燃气行业发展具有重要意义[1]。
燃气负荷是一种广泛的概念。燃气系统终端用户对燃气的需求量形成燃气系统最基本的负荷，即燃气用气负荷，简称燃气负荷[2]。通常情况下，燃气负荷分为短期负荷（小时负荷、日负荷）和中长期负荷（月负荷、年负荷）。对于不同的负荷，其变化规律也不尽相同。短期燃气负荷具有趋势性、随机性，以一定周期规律进行变化；而中长期负荷具有较强的规律性，主要受季节、地理位置等因素影响。因而，根据不同燃气负荷的特点选择合适的预测方法对于取得较好的预测效果具有重要意义。
对于燃气负荷预测的研究起始于20世纪60年代。进入21世纪以来，随着燃气工业的不断发展与计算机技术的不断进步，负荷预测的速度和精度逐渐提高。越来越多的预测方法不断涌现。目前常用的燃气负荷预测方法包括：时间序列法、灰色理论预测法、回归分析法、神经网络法等[3-6]。對于中长期负荷预测，考虑历史记录较少的特点，本文采用灰色理论方法进行燃气负荷的中长期预测。
2. 灰色理论原理
灰色理论是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科。其主要研究的就是"外延明确，内涵不明确"的小样本。灰色预测是用灰色模型GM（Grey Model）进行的定量预测。GM（1， 1）模型是最常用的一种灰色模型。设变量的原始数据序列为x（0） ：
x（0）={x（0）（1），x（0）（2），...，x（0）（n）} （1）
对其进行一次累加处理，生成一次累加数据序列x（1） ，即：
x（1）={x（1）（1），x（1）（2），...，x（1）（n）} （2）
其中，
x（1） （k）=x（0）（i） （3）
由于序列 x（1） （k）符合指数增长规律，对该序列建立一阶微分方程，即：
+ax（1）=u （4）
式中， a代表发展系数； u代表灰作用度。根据微分方程理论，GM（1， 1）的解为：
x（1） （k+1）=[x（0）（1）-] e-ak+ （5）
对上式进行累减还原，得：
x（0） （k+1）= x（1） （k+1）- x（1） （k） （6）
式a和式b为GM（1， 1）模型的时间响应函数。
通过公式可知，灰色预测方法具有运算简单、需求负荷值较少、建模简单等特点。在历史负荷数据较少的情况尤其适用。
3. 基于灰色理论燃气负荷预测实例
为验证灰色理论预测方法的正确性及有效性，下面采用编制的燃气负荷预测系统对某城市工业燃气负荷进行预测，燃气负荷原始数据如表1所示 ：
表1 某城市工业燃气用气量 106 （m3/a）
年份 1980 1981 1982 1983 1984
用气量 1137.91 1254.25 1287.74 1308.25 1511.22
年份 1985 1986 1987 1988 1989
用气量 1636.12 1836.25 2032.78 2027.74 2071.07
采用灰色理论方法对某城市1985-1989年的工业用气量进行预测的结果如表2所示：
表2 某城市工业燃气用气量真实值与预测值对比 106 （m3/a）
年份 1985 1986 1987 1988 1989
实际值 1636.12 1836.25 2032.78 2027.74 2071.07
预测值 1650.63 1721.32 2200.55 1986.43 1988.24
预测误差/% 2.14 5.23 9.33 1.06 3.06
从表2的预测结果可以看出，采用灰色理论方法可根据较少的历史负荷值对未来的燃气负荷进行较为准确的预测，却算法简单、计算效率高。从而体现了灰色理论方法在燃气负荷预测中的有效性。
4. 结论
燃气负荷预测是一个系统工程，受多种因素影响。本文从燃气负荷的规律出发，针对历史燃气负荷值较少的特点，采用灰色理论方法对某城市工业燃气负荷进行预测。实践证明，灰色理论方法可以较为准确的对燃气负荷进行预测，是一种有效、实用的燃气负荷预测方法。本文根据灰色理论方法编制了燃气负荷系统，实现了灰色理论预测的自动化，对工程实践具有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 严铭卿，焦文玲，展长虹，等.我国城市燃气的发展模式[J].油气储运，2001，20（7）：10-12
[2] 刘红，邹艳双. 基于回归分析的燃气负荷预测[J].内蒙古石油化工，2012，4：39-40
[3] 焦文玲. 城市燃气负荷时序模型及其预测的研究[D].哈尔滨： 哈尔滨工业大学，2001
[4] 杜元顺. 煤气日负荷系数的回归分析方法[J].煤气与热力，1982，2（4）： 26-30
[5] 胡文斌，华贲，杨昌智. 灰色理论在城市燃气负荷预测中的应用[J].煤气与热力，2002，22（1）： 28-31
[6] 肖文辉，刘亚斌，王思存.燃气小时负荷的模糊神经网络预测[J].煤气与热力，2002，22（1）： 16-18
作者简介：朱红贵（1982-），男，汉族，助理工程师，学士学位，主要研究方向：城市燃气。
关键词：燃气负荷；灰色理论；中长期预测
1. 燃气负荷预测概述
随着" 西气东输" 战略的逐步实施，我国天然气工业得到了快速发展。这无疑进一步推动了我国城市天然气化的进程，同时将促进天然气输气理论和技术的发展。其中，城市燃气负荷预测作为一项重要的研究课题不断受到专家学者的关注。这是由于预测水平的好坏直接决定了燃气系统实施控制、城市气源的科学决策、燃气管网的合理规划以及燃气运行的优化调度水平等方面，从而达到科学指导未来的生产计划的目的，对燃气行业发展具有重要意义[1]。
燃气负荷是一种广泛的概念。燃气系统终端用户对燃气的需求量形成燃气系统最基本的负荷，即燃气用气负荷，简称燃气负荷[2]。通常情况下，燃气负荷分为短期负荷（小时负荷、日负荷）和中长期负荷（月负荷、年负荷）。对于不同的负荷，其变化规律也不尽相同。短期燃气负荷具有趋势性、随机性，以一定周期规律进行变化；而中长期负荷具有较强的规律性，主要受季节、地理位置等因素影响。因而，根据不同燃气负荷的特点选择合适的预测方法对于取得较好的预测效果具有重要意义。
对于燃气负荷预测的研究起始于20世纪60年代。进入21世纪以来，随着燃气工业的不断发展与计算机技术的不断进步，负荷预测的速度和精度逐渐提高。越来越多的预测方法不断涌现。目前常用的燃气负荷预测方法包括：时间序列法、灰色理论预测法、回归分析法、神经网络法等[3-6]。對于中长期负荷预测，考虑历史记录较少的特点，本文采用灰色理论方法进行燃气负荷的中长期预测。
2. 灰色理论原理
灰色理论是一门研究信息部分清楚、部分不清楚并带有不确定性现象的应用数学学科。其主要研究的就是"外延明确，内涵不明确"的小样本。灰色预测是用灰色模型GM（Grey Model）进行的定量预测。GM（1， 1）模型是最常用的一种灰色模型。设变量的原始数据序列为x（0） ：
x（0）={x（0）（1），x（0）（2），...，x（0）（n）} （1）
对其进行一次累加处理，生成一次累加数据序列x（1） ，即：
x（1）={x（1）（1），x（1）（2），...，x（1）（n）} （2）
其中，
x（1） （k）=x（0）（i） （3）
由于序列 x（1） （k）符合指数增长规律，对该序列建立一阶微分方程，即：
+ax（1）=u （4）
式中， a代表发展系数； u代表灰作用度。根据微分方程理论，GM（1， 1）的解为：
x（1） （k+1）=[x（0）（1）-] e-ak+ （5）
对上式进行累减还原，得：
x（0） （k+1）= x（1） （k+1）- x（1） （k） （6）
式a和式b为GM（1， 1）模型的时间响应函数。
通过公式可知，灰色预测方法具有运算简单、需求负荷值较少、建模简单等特点。在历史负荷数据较少的情况尤其适用。
3. 基于灰色理论燃气负荷预测实例
为验证灰色理论预测方法的正确性及有效性，下面采用编制的燃气负荷预测系统对某城市工业燃气负荷进行预测，燃气负荷原始数据如表1所示 ：
表1 某城市工业燃气用气量 106 （m3/a）
年份 1980 1981 1982 1983 1984
用气量 1137.91 1254.25 1287.74 1308.25 1511.22
年份 1985 1986 1987 1988 1989
用气量 1636.12 1836.25 2032.78 2027.74 2071.07
采用灰色理论方法对某城市1985-1989年的工业用气量进行预测的结果如表2所示：
表2 某城市工业燃气用气量真实值与预测值对比 106 （m3/a）
年份 1985 1986 1987 1988 1989
实际值 1636.12 1836.25 2032.78 2027.74 2071.07
预测值 1650.63 1721.32 2200.55 1986.43 1988.24
预测误差/% 2.14 5.23 9.33 1.06 3.06
从表2的预测结果可以看出，采用灰色理论方法可根据较少的历史负荷值对未来的燃气负荷进行较为准确的预测，却算法简单、计算效率高。从而体现了灰色理论方法在燃气负荷预测中的有效性。
4. 结论
燃气负荷预测是一个系统工程，受多种因素影响。本文从燃气负荷的规律出发，针对历史燃气负荷值较少的特点，采用灰色理论方法对某城市工业燃气负荷进行预测。实践证明，灰色理论方法可以较为准确的对燃气负荷进行预测，是一种有效、实用的燃气负荷预测方法。本文根据灰色理论方法编制了燃气负荷系统，实现了灰色理论预测的自动化，对工程实践具有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 严铭卿，焦文玲，展长虹，等.我国城市燃气的发展模式[J].油气储运，2001，20（7）：10-12
[2] 刘红，邹艳双. 基于回归分析的燃气负荷预测[J].内蒙古石油化工，2012，4：39-40
[3] 焦文玲. 城市燃气负荷时序模型及其预测的研究[D].哈尔滨： 哈尔滨工业大学，2001
[4] 杜元顺. 煤气日负荷系数的回归分析方法[J].煤气与热力，1982，2（4）： 26-30
[5] 胡文斌，华贲，杨昌智. 灰色理论在城市燃气负荷预测中的应用[J].煤气与热力，2002，22（1）： 28-31
[6] 肖文辉，刘亚斌，王思存.燃气小时负荷的模糊神经网络预测[J].煤气与热力，2002，22（1）： 16-18
作者简介：朱红贵（1982-），男，汉族，助理工程师，学士学位，主要研究方向：城市燃气。