“电力负荷预测技术及其应用”课程教学改革与实践研究

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  摘要:电力负荷预测课程是电力院校以及开设电力相关专业的学校较为重要的课程,其自身拥有很多与其他课程不同的特点。通过分析当前电力负荷预测课程存在的一些问题,比如利用数学知识较多、课程枯燥、缺少实践环节、考核方式较为单一等等,进而提出加强课堂互动、组织实践环节以及改革考核方法等几项措施,希望能对高校这门课程的改革提供借鉴意义。
  关键词:教育改革;高校;电力负荷预测
  作者简介:王永利(1980-),男,河北新乐人,华北电力大学经济与管理学院,讲师;牛东晓(1962-),男,安徽宿州人,华北电力大学经济与管理学院,教授。(北京 102206)
  基金项目:本文系中央高校基本科研业务费专项资金资助的研究成果。
  中图分类号:G642.3     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2011)24-0170-02
  
  负荷预测就是在正确的理论原理指导下,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与研究,利用一套能系统处理过去与未来负荷变化的可靠方法和手段,对未来用电需求的发展趋势做出预先科学合理的估计和推测。电力负荷预测与电力部门的规划、计划、运行及管理等工作联系紧密,是电力行业中较为重要的工作,有些单位还设置了专门的预测岗位,说明电力企业对此项工作很重视。
  “电力负荷预测技术及其应用”是电力院校以及相关高校开设电力相关专业课程的专业主干课,本科生和研究生均有所涉及。在“电力负荷预测”这门课程的平时授课中,如何在有限的课时内既考虑多种预测理论知识的传授,又要满足学生将来到电力企业中预测工作的实际需要,还有负荷预测技术的发展探索,成为当前高校所面临的问题之一。本文将对此课程的自身特点、目前所存在的问题以及相关建议措施进行探讨。
  一、电力负荷预测课程的特点
  1.课程学习需要较扎实的基本知识理论
  电力负荷预测学科发展与数学有着不可分割的联系,在常用的负荷预测算法中,与先修的数学类课程密切相关,不仅直接用到了基本的数学模型,如弹性系数法、指数平滑法、双曲线、幂函数曲线、指数曲线和对数曲线等,还需用到较为复杂的微分(灰色预测、时间序列)、概率与数理统计(回归预测)、线性代数(多元预测、灰色预测)、概率论(随机序列预测)等课程基本概念或运算求解。此外,还与程序设计类课程有关,因为负荷预测建模需要进行复杂的和重复的计算,如一些非线性回归预测建模,就牵涉到迭代且高维的数组运算。因此,负荷预测课程的学习可以说是对以前数学知识的再次回顾,又是对新知识、新算法的学习过程,更能通过负荷预测这个具体应用对象,了解问题的提出、问题的理论解决方法以及求解结论的物理解释这样完整的过程。电力负荷预测课程的学习将会是一个提高学生综合技能的过程。
  2.课程与最新的智能理论、信息技术联系紧密
  电力负荷预测从学科的发展来看,是从数学—应用数学—预测学—预测与电力发展的一个完整过程,其理论的基础应用到了基础数学和应用数学的相关知识,随着社会的发展,相应的基础数学知识将会以计算工具的面貌展现,将会与其他事物相结合,从而以新兴的利用方式来体现,电力负荷预测就是典型案例之一,该学科就是一门从数学基础上发展起来的新兴的交叉学科,该学科利用数学知识来解决社会发展中人们遇到的预测问题,其预测技术由最初的定性预测到定量预测转化。在定量预测中,由于预测是对不确定性问题的研究,更多地融入了智能技术与手段,如人工神经网络理论、模糊理论、模式识别等,故它体现了人类认知水平的逐步提高。由于需要进行定量预测,离不开大量的信息加工与处理,需要建立专用数据库,需要进行数据挖掘与建立预测模型,需要形成专用的负荷预测管理系统。因此,该课程与信息技术、智能理论等紧密相连,使得学生在选修这门课时能够初步了解最新预测理论与信息处理手段以及两者的结合。
  3.该课程具有很好的应用拓展性
  本课程的名字为电力负荷预测技术及其应用,但是其中的原理和方法均是相通的,实际上预测理论已渗透到各行各业,只不过这里更侧重电力应用而已,例如里边介绍的模型和方法完全可以用到证券预测、天气预测、石油预测和灾害预测当中,因此预测的基本理论与方法可以方便地移植到其他领域中。在不同的领域应用过程中其考虑的影响因素会有不同,设置的相关参数和边界条件会有不同,但是基本方法和思路都可以通过从电力负荷预测模型中派生出来,同样,在其他预测领域的新方法和新思路也可以用到电力负荷预测当中来。
  二、当前课程所面临的困境
  在平时的授课过程中,由于负荷预测这门课的主要内容是各种预测方法的介绍和讲解,例如指数平滑法、趋势预测法、回归预测法、灰色预测法及人工智能预测法等等。这些方法均是由多种数学推理运算演变而来,其中涉及到多种理论的原理以及多项公式的推导运算,在课堂讲授过程中显得枯燥无味,无法激发学生兴趣。
  当前学校关于电力负荷预测这门课的授课方式还仅限于课堂教师讲解的形式,并没有安排多次实践环节。因为这门课的实践性较强,并且还将借助Eviews、Matlab等多种预测软件及工具软件的帮助才能实现。因此通过课堂讲授演示的方式,仅仅会吸引学生一时的兴趣,没有统一实践操作环节,并不能使学生对预测方法有较为深入的理解,另外也不能熟悉操作多种计算机软件。
  关于这门课的考核机制,目前学校还仅仅限于课堂考勤结合结课考试或结课作业的形式。这种模式明显的弊端就是平时对学生的启示及约束不够。不管平时是否学习或者学习效果如何,只要平时上课保证到场,考试作业互相模仿抄袭就很容易过关。这种方式貌似对教师、学生都很方便,但从较长远来看,对其走上工作岗位并无益处,到时候还得重新再学。
  三、摆脱困境的若干建议
  针对上述存在的一些问题,结合学校和课程自身特点,本文从几方面提出建议措施,以期能使上述状况有所改变。
  1.加强课堂互动,激发学生兴趣
  虽然课程本身内容较为枯燥无聊,但是可以通过改变课堂授课方式来激发学生兴趣。通过对比进行的方式可在一定程度上激发学生的学习兴趣,学习效果也会较之前有所提高,课堂氛围也不会像以前那样沉闷了。
  2.组织实践环节,提高操作能力
  这门课的实践性较强,同时涉及多种计算机软件的应用,平时多多组织安排实践环节,将有利于课程知识的掌握以及多种预测方法的操作规范和流程。在实践环节,教师可采取多种方式进行,并非仅仅通过一些验证性实验来进行。还可以多增加一些设计性、综合设计性、创新性实验,加强学生创新意识和能力的培养,提高学生综合运用各种知识解决实际问题的能力。实验内容可按照由简单到复杂、由单一到综合的原则,分层次地开设实验项目,使各个实验协调、整合与优化,成为一个有机的整体,避免重复和脱节。
  3.启发学生思路,改革考核方法
  在平时的授课及实践环节过程中,教师在讲授基本负荷预测方法的基础上,依据情况可对模型方法的改进方面对学生进行一些启发或引导,部分学生有可能会开拓思路,将传统方法进行创新和改进,进而得到较有价值的科研成果,如此这样对教师和学生都有益处。另外,在传统的考核方法上也可做些改变,例如将学生平时实践过程中的表现以及在科研水平上的创新等方面进行量化,在考核时作为较为重要的指标等。如此这样可进一步提高学生的积极性,同时使学习效果得以提高。
  四、结语
  高校作为培养创新人才的摇篮,要努力培养出适应现代社会发展需要的具有动手能力、创新能力的全面发展的高素质人才。电力负荷预测课程的改革没有固定的模式,过程中要同时考虑其自身特点以及学校水平等多方面因素。本文通过分析当前电力负荷预测课程所存在的一些问题,进而提出加强课堂互动、组织实践环节以及改革考核方法等几项措施,希望能对课程改革提供借鉴意义。
  
  参考文献:
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  (责任编辑:王祝萍)
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