用电负荷预测与高峰关注辅助系统

下一小时,
负荷在什么范围?

预测下一小时平均功率的范围,标出上界触及关注线的时段。让用电管理从单个数值,走向有依据的提前观察。

当前为 2014 年公开数据前期回放 · 未接入实时电表
真实记录 / 逐小时向前预测

一天的用电,预测与实际一起看。

前期回放
—kW · 当日实际峰值
正在载入公开负荷记录…
实际负荷预测负荷90%目标区间
预测范围 + 关注时段点开每小时,查看提示依据
已完成的前期探索

2012 年训练 · 2013 年校准 · 2014 年回放
四种校准方式,固定同一个预测模型。

12公开匿名客户
102,816逐小时前期预测
1h向前预测时长

01 / VALUE & EVIDENCE

提前关注高峰,
先把预测质量说清楚。

整体覆盖接近目标,仍要单独检查高峰遗漏。
这是公开数据上的前期探索,尚未证明节电收益。

01 / 给出范围

下一小时可能有多高?

用区间补充单个预测值,呈现误差可能带来的上下波动。

02 / 找到时段

哪些小时先看一眼?

以用户关注线对照预测上界,列出可点开的小时与触线依据。

03 / 复核质量

这个范围过去可靠吗?

把整体、高峰、月份和客户差异一起看,给提示保留解释边界。

前期开发集 · 12 客户等权平均

高峰覆盖改善 1.45 个百分点,
4 / 12 客户仍然下降。

从滚动校准的 80.65% 到状态分组校准的 82.10%。整体覆盖为 89.86% → 89.93%,相对区间宽度为 27.02% → 26.85%。平均改善仍不足以说明每个客户都适用。

82.10%状态分组校准
实际高负荷时段覆盖

此处“高负荷”按客户 2012 年实际负荷的 90% 分位数定义,只用于事后评价,与工作台的用户关注线不同。不会用当小时真实值决定预测区间。

查看 4 个下降客户与下一步

MT_306、MT_365、MT_275、MT_331 的高峰覆盖低于滚动校准。后续需解释样本支持与状态变化,冻结方法后在新增客户上检验是否仍有改善。

四种方法,同一套记录

2014 年 · 12 客户宏平均
整体覆盖实际高峰覆盖

名义覆盖目标为 90%,时间序列的实测覆盖不构成任意时段的可靠性保证。

查看月份变化与全部 12 客户评价

可靠性也会随月份变化。

当前客户 · 状态分组校准 · 2014 年

整体覆盖 / 高峰覆盖

虚线为 90% 名义覆盖目标。高峰覆盖按各月实际高负荷样本统计,样本少时可能波动更大;月度变化不能直接解释为季节原因,也不保证任意小时的可靠性。

进一步看,每个客户都有自己的波动。

当前方法的全年评价;点击“查看负荷”回到对应客户曲线。

十二个客户全年校准评价
匿名客户整体覆盖高峰覆盖高峰样本相对区间宽度负荷记录
正在读取客户评价…
评价口径

相对区间宽度=平均区间宽度 ÷ 客户训练期平均功率。高峰样本数量因客户而异。12 客户及 2014 年结果已用于前期开发,不是冻结后的独立验证;后续将在新增客户上按冻结协议检验稳定性。

02 / LOAD EXPLORER

选一天,逐小时读懂预测。

页面按已发生的一天回放:每个小时的预测
在前一小时发布,随后与实际平均功率核对。

开始观察

选客户与日期→比较校准方式→设置关注线→点选小时读数

结果怎么读

正在载入经核验的逐小时记录…

UCI · 前期历史回放

关注线可按观察需要自行调整;初始值参考该客户训练期小时功率的 95% 分位数。

实际峰值—kW

—

区间覆盖—%

当日观测

预测上界触线—小时

依据你设定的关注线

本次回放观察

载入后将呈现当日曲线与关注时段。

负荷与预测区间

单位 kW · 横轴为小时结束时刻

实际预测区间关注线
正在绘制负荷曲线…
逐小时读数在曲线上移动,或用 Tab 与方向键查看每个小时。

哪些小时需要关注?

橙色时段满足“预测上界 ≥ 关注线”;点击查看完整读数。

关注线是个人设置的观察参考。预测上界触线不代表设备过载,也不能替代容量与现场判断。

展开逐小时记录
当日逐小时实际负荷与预测区间
小时结束时刻实际 / kW预测 / kW区间 / kW观察提示

历史数据按原始葡萄牙当地时间标签展示;每小时取四个 15 分钟功率读数的平均值。夏令时转换日及受其影响的输入记录已排除。日期间隔可能不连续。

HOW TO READ

四种读数,各有用途。

预测值
前一小时给出的下一小时平均功率估计,不是未来实际读数。
预测区间
根据过去预测误差校准的上下界。90% 是覆盖目标,实际可能落在范围之外。
关注提示
上界触线意味着存在值得观察的偏高可能;预测值触线表示点预测本身也已到线。
实际与覆盖
事后核对实际平均功率是否在区间内。一天的覆盖不能代表长期可靠性。

03 / IMPLEMENTATION

从公开记录出发,
把工具一步步做实。

已完成数据、实验与分析界面。
下一阶段重点:新增客户验证与质量回退。

01

整理连续的用电记录

统一功率单位与小时边界,识别首个正值前的连续零前缀、夏令时与缺失记录,保留可追溯的处理说明。

四个 15 分钟读数 → 小时均功率
02

预测下一小时的负荷

从历史滞后值、过去 24 小时的均值与波动、小时及星期特征出发,用岭回归建立基础预测。

37 项特征 + 1 项截距
03

让区间跟随用电状态

利用过去 28 天的预测误差滚动校准,按预测负荷状态分组;当分组样本不足 60 个,回退到全局滚动区间。

先预测,再更新误差
04

把质量带回日常观察

同时展示预测范围、关注线与历史覆盖。发现高峰遗漏与客户差异,再据此完善质量回退和分析报告。

关注提示与质量报告
过去误差、低中高状态分组与下一小时预测区间的机制示意
校准机制 / CALIBRATION

用过去误差,
校准下一小时。

按预测负荷划分低、中、高状态,使用过去 28 天的误差估计范围。分组支持不足 60 个样本时,回退到全局滚动校准。

只使用预测发布时已经出现的信息
机制示意 · 图内曲线与数值不作为实验结果
用电观察场景

从一个电表,
走向一栋楼的日常。

从白昼到夜间,让日常用电更易观察。
探索校园及中小公共建筑的轻量分析方式。

白昼校园建筑与负荷波动丝带的概念场景夜间校园建筑与柔和能量光轨的概念场景
BUILDING / ENERGY / DAILY
白昼 · 日常观察

读懂波动,
从容关注。

看到下一小时的负荷范围,
标记需要关注的时段。

打开负荷观察
概念场景 · 非实际部署记录

实际接入需要获得电表数据授权,并确认建筑用途、容量与记录方式。当前分析页面使用公开匿名客户的历史记录。

光效电表与能量网络的概念场景概念场景 · 非实际设备读数
后续授权接入 / 准备事项

接入一块电表前,
先确认记录口径。

时间标签、功率单位、采样频率与缺失情况需要先核验;建筑用途和容量信息用于解释关注提示。拟取得授权后,在校园或中小公共建筑开展试接入。

电表连接、数据上传及自动报告均属于后续开发内容。

查看实施安排
已完成 / 后续研究

前期成果可查看,
后续目标可验收。

已完成公开数据清洗、四方法对照、12 客户逐小时回放、月份评价与数据导出。当前页面读取已计算的结果。

后续拟开发数据上传与自动报告,验证新增客户上的稳定性;校园电表接入及现场可用性测试需取得授权。当前尚无这些服务。

01—03 月

锁定新增客户、清洗与评价协议

04—06 月

开发并冻结状态校准与质量回退

07—12 月

在新增客户上开展冻结验证

13—17 月

开发上传分析与自动报告

18—21 月

可用性测试及授权数据试接入

22—24 月

复现材料、验收与成果整理

04 / OPEN & TRACEABLE

公开起点,
透明边界。

数据与方法有出处,结果与限制一起呈现。

数据
UCI ElectricityLoadDiagrams20112014

Artur Trindade · 2015 · CC BY 4.0
370 个匿名客户,2011—2014 年 15 分钟功率数据。前期选择 12 客户,2012 年训练、2013 年校准、2014 年回放。

参考
Sequential Predictive Conformal Inference · ICML 2023 Conformal PID Control · NeurIPS 2023 Online Conformal Prediction via Online Optimization · ICML 2025

这些研究为时间序列区间校准提供参考。当前四种方法是明确实现的轻量基线,未宣称完整复现上述算法。

边界

公开客户没有建筑用途、设备容量与电价信息。当前结果不代表校园实际效果;尚未开展节电收益或设备安全验证。