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(1)随机变化的特性。电力负荷的随机性可以分为内在随机性和外在随机性两种。内在随机性主要是电力系统中非线性元件的特性决定的,所以电力系统本身就是一个大型的非线性系统,并且电力负荷是该系统中的重要的一部分,因此,电力负荷也具有非线性特性,外在表现形式就是电力负荷数据的随机变化性。(2)周期变化的特性。电力负荷具有随机变化的同时,还有一个明显的特点就是电力负荷变化的周期性,主要是由于温度、气候和工作规律等的影响,外在表现为负荷的季节性变化、周循环、工作日与节假日等特征。例如,每年的电力负荷的峰值往往出现在冬季和夏季,低谷出现在春季和秋季;每周的电力负荷周一到周五的变化具有规律性,双休日负荷相对降低;在节假日期间,电力负荷值也会出现降低的情况。
二、空间电力负荷的特性分析
电力负荷特性分析是电力系统负荷预测的基础,把握电力负荷的特点,有利于负荷预测精度的提高,同时在进行空间负荷预测时,若事先对空间电力负荷进行分析,并且针对这些特性采用一些理论来描述,也必然会改善空间负荷预测的预测精度。(1)空间电力分辨率。在进行空间负荷预测时,首先必须将预测区域按照一定的规则划分小区,但是所划分的小区的大小、类型也会影响空间负荷预测的方法的结果及精度,所以本文引入了空间电力分辨率的概念。所谓空间电力分辨率就是指在地理信息系统环境下,将预测区域按照一定规则划分为一组供电小区,如果每一个小区负荷数据都能够非常容易的采集和确定,则将该组供电小区面积的倒数称为空间电力分辨率。空间电力分辨率是对空间电力负荷的分辨电力负荷大小和分布的能力的一种描述,包括所划分供电小区的形状、大小以及能否合理确定小区负荷值3个要素。通常划分小区的方式主要有两类,一类是按照等大小的有规则的网格来划分,网格可以是长方形、正方形等有规则的图形,这一类划分方式得到的小区的负荷数据并不能直接得到,需要通过总量负荷来给划分的这些小区进行合理分配;另一类小区划分方式是按照电力设备、行政区域、供电单位等的供电区域进行划分小区,这一类划分方式得到的小区的负荷数据可以直接通过电力系统相关的电力设计的表记来收集。(2)空间电力负荷特性分析。空间电力负荷特性分析是提出可行有效的空间负荷预测方法的前提,空间电力负荷除了具有一般电力负荷的特性(即随机变化性和周期变化性)外,还具有空间负荷自身特有的一些特性,并且这些特性能够为下一步空间负荷预测方法的提出奠定基础。本课题针对的主要是按照供电范围划分方式下的空间负荷预测,因此下面主要讨论该方式下划分的小区所具有的空间特性。一是S型增长特性。空间电力负荷的增长与该地区的社会经济的增长有关,主要包括该地区的人均国民生产总值,人口数量,及当地的经济政策等。空间电力负荷各年的增长并不是平稳的,其增长曲线呈现S型。但是,空间电力负荷S型增长曲线并不是说明负荷增长总是在S型的基础上开始的,只是说明电力负荷可能处于S型增长曲线的任一阶段。另外,有的电力负荷的增长速度还会出现多次变化的情况,即多S型曲线的形式。因此,对小区进行负荷预测其实就是对小区负荷从增长速度为零,到高速发展,再到低速发展的阶段的确定。二是负荷转移特性。城市配电网是在“闭环设计、开环运行”的主导思想下建设的,所以部分馈线之间是相互联络的,即相互之间可以发生负荷转移。在电力系统稳定运行的过程中,时而会通过开关变位来倒切负荷以降低线路损耗、减少过载负荷,实现馈线间、变电所间的负荷转移。在发生负荷转移的过程中,一些是永久性转移;另一些是临时性转移。永久性负荷转移会永久的改变负荷小区的负荷,可以不计负荷转移对负荷发展趋势的影响;然而,临时性负荷转移会使负荷小区的负荷发展趋势发生大的波动,从而产生随机性很大的历史负荷数据,进而影响负荷预测的结果,所以这部分负荷转移必须在进行负荷预测的过程中予以考虑。三是空间传播特性。以上特性都是空间电力负荷在时间上所体现出来的,同时,在空间上具有传播性。随着经济的发展,在一些大负荷产生的区域,例如居民楼集中区域、学校、医院等,它们的负荷的不断增长变化会引起其周围区域的负荷的变化,这就体现了电力负荷的空间传播性。电力负荷的空间传播性是指在一定尺度下的空间电力分辨率下,负荷密度较大的小区对周围小区负荷的影响。
论文摘要:本文介绍了电力需求侧管理的概念、技术手段,分析了国外电力需求侧管理可借鉴的经验,阐述了我国实施电力需求侧管理取得的成绩,并给出了实施意见和建议。
1电力需求侧管理的内容
1.1 电力需求侧管理的概念电力需求侧管理(Demand Side Management,以下简称DSM)指的是通过提高终端用电效率和优化用电方式,在完成同样用电功能的同时减少电量消耗和电力需求,达到节约能源和保护环境,实现低成本电力服务所进行的用电管理活动。
1.2 DSM的管理措施目前,DSM的管理措施主要有技术手段、财政手段、诱导手段和行政手段。DSM的实施环境有政府的作用、电力公司的作用、能源服务公司类中介机构的作用和电力用户的作用。DSM的技术手段主要有:负荷整形技术和提高终端用电效率,负荷整形技术主要有削峰、填谷、移峰填谷三种。
2国外DSM的可借鉴的经验
2.1 完善的行政法规制定强制电力公司实施DSM项目的法规。美国在1992年就要求将综合资源规划、电力需求侧管理加入到《全国能源政策行动法》中。而许多国家在经过电力重组后,电力公司被强制性地开展电力需求侧管理的工作。颁布资金机制、电价设计等行政法令鼓励电力公司实施电力需求侧管理计。
2.2 完善的资金机制和激励机制很多国家制定了促进DSM的资金机制,如系统效益收费和能源相关税收等。系统效益收费是指按一定比例附加在所有电力用户的电价上。
2.3 能源服务公司的作用能源服务公司(在国外简称ESCO,在中国简称EMCo)诞生于20世纪70年代,指的是与客户签订节能服务合同,按照合同采用先进的节能技术和服务为客户实施节能项目的公司实体。在美国,50%以上的节能改造业务由能源服务公司完成,成为该国的节能领域最主要的推动力和运行机制之一。
3我国DSM的发展及建议
3.1 DSM在我国取得的成绩我国自实施DSM以来,有很多示范工程取得了很大的效益。1992年,深圳电网在照明方面、空调方面、电动机方面采取了一系列的需求侧管理措施,至2000年实现年节约电量970GWh (占全市总用电量的3.9%),削减高峰负荷457MW(占全市峰荷电量的9.1%),需求侧管理仅用1/10的电力建设投资成本(约3.3亿元人民币)就避免新建一座600MW的电厂;1997年8月国家计委能源研究所与胜利油田管理局合作,开展了以企业为主体实施需求侧管理的试点研究与示范工程,实践效果显著,电力拖动示范工程削减峰荷1826kW,一年节电1447万千瓦时,直接节电效益564万元,“绿色照明”示范工程削减峰荷1670kW,一个季度节电96万千瓦时,直接节电效益67万元;2008年北京奥运场馆成为世界上利用太阳能发电量最多的建筑群之一,整套设备年节约电费高达4578000元,按设计使用15年计算,这套太阳能系统将节约13743万千瓦时电,节省电费6867万元。 3.2 对我国实施DSM的建议我国DSM工作取得了显著成效,随着经济的高速发展,国内低效率、高电耗的生产能力和民用设施仍在迅速增长,我国终端用电效率与国际先进水平的差距有进一步扩大的趋势。因此,电力需求侧管理工作的实施势在必行。
①加大宣传,转变观念。DSM的概念引入我国较晚,对于大多数居民用户来说,并未普及。首先,相关的电力监管部门应该增强服务意识,服务于大众、企业、社会,主动了解、分析电力市场,从政府纵观全局的角度制定出综合资源规划方案。其次,在我国,能源观念相对来说较淡薄,作为政府,应加大宣传、教育力度,引导人们树立良好观念。DSM是需要全社会参与的一个社会系统工程,因而,增强社会民众的节能观念,是DSM成功实施的基础条件。再次,应大力宣传环保,我们做的许多公益广告已经起到了一定的作用,但人们的环境意识还远远不够。
②建立、健全法律、法规。建立、健全电力需求侧管理的相关法律和法规,是推动电力需求侧管理工作有效进展的基础和重要保障。近年来,我国制定了一些节约能源的法规,并将于2011年实施《电力需求侧管理办法》,但还缺少相关的法律制度。我国应尽快出台相关的法律规定,明确需求侧管理的实施主体、工作原则,使需求侧管理在我国逐步法制化、规范化。同时,各相关部门应贯彻执行《电力法》、《节约用电管理办法》等法规,逐步促进需求侧管理的发展。③制定有效地激励政策。建立公益性的专项资金可以为需求侧管理工作提供有力的支持,资金可通过适当渠道解决。积极发挥电价的杠杆作用,可以扩大峰谷电价、丰枯电价、季节电价的价差以及实施范围,可以研究制定分时电价、可中断可减小负荷电价、超电价以及尖峰电价等。产业政策方面,可以适当鼓励节电、调荷产品和设备的开发和应用。④加大研发新技术,作好终端节电。我国的终端节电潜力巨大。我国的钢铁等耗能高的企业,应优先选用处于国际、国内先进水平的节电新技术、新设备;我国很多大型工业企业生产过程中都有可供回收利用的余热、余汽,加强能源梯级利用有利于提高企业能源综合利用的水平;企业应采用先进的照明技术和照明灯具,采取对原有照明设施改造等一系列措施,减少企业用电量;在大型企业中,采用企业电力能源管理系统对企业内部各用电点负荷状况实现实时监测,为企业内部达到电力负荷平衡提供技术支持,为进一步提高能源动力系统运行安全性、可靠性,提高能源管理效率和管理质量提供保障。
电力需求侧管理工作意义深远,在我国还有很多方面需要加强和完善,我们要不断地学习,吸取国外先进经验、结合自己的特点,制定出适合我国发展需要的管理体系,在更广泛地区域,更完善地实施电力需求侧管理,使我国电力能够持续、稳固地发展。
参考文献
[1]曾鸣.电力需求侧管理[M].北京:中国电力出版社,2000.
[2]国家发改委美国电力需求侧管理培训团.美国电力需求侧管理培训报告[J].电力需求侧管理,2008,10(4):1-5,12.
[关键词]电力行业;电力规划;负荷预测
中图分类号:TM732 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0073-01
电力事业是我国基础经济的支持,近几年,电力事业的发展速度非常快,致力于满足生产、生活的用电,社会用电的压力与日俱增,促使电力行业面临巨大的供电压力,电力行业必须通过电力规划,才能保障电力事业的稳定发展。电力行业规划电力项目时,深化了负荷预测,利用负荷预测,保障电力规划的科学与合理,在负荷预测的基础上,提高电力规划的可靠性。
一、电力规划中的负荷预测
电力行业在电力规划中,需要收集各项电力资料,根据当地电网的供电情况,预测一段时间内负荷的变化情况[1]。负荷变化的周期不定,以当地电网公司的时间规划为主,一般为5年、10年、20年为间隔段。负荷预测的目的是协助电力规划,保障电力规划负荷电网的实际情况,针对电力规划中的负荷预测进行如下分析:
1、负荷预测的方法
电网公司以当地用电实况为基础,预测负荷变化。比较常见的负荷预测方法主要有四种,分析如:(1)神经网络预测,该方法在电网系统内,利用计算机找出负荷之间的映射关系,再按照神经网络预测的方式,实现一定程度的学习,细化分析负荷的映射,由此得出未来负荷的变化情况,预测出负荷的动态情况;(2)专家系统,此方法偏重于历史负荷,电网系统内的负荷以历史记录的方式存储,专家系统通过分析历史负荷,结合影响负荷变化的因素,按照专家的思维方式,分析历史负荷的变化规律,推理并预测未来负荷;(3)灰色数学方法,充分利用数学概念中的序列理论,利用序列变化的方式,转化负荷的变化状态,促使其具有规律性,规律负荷可以生成灰色数学建模,而模型中反馈的未知负荷,可以表达出符合预测的变化状态;(4)模糊控制,其利用模糊理论和数学理论,有针对性的进行负荷预测,准确的控制具有数学理念的负荷变化,促使整个负荷预测的过程都处于控制状态,得出负荷预测的结论。
2、负荷预测的评价
负荷预测能够判断电力行业的需求,按照行业本身的需求进行电力规划,评价负荷预测的价值[2]。例如:某电网公司预测负荷的年平均增长率,找出用电过程中的规律变化,进而制定电力规划的方案,该电网公司参考整个地区往年的用电量,着重分析用电的增长规律,通过以往的数据预测未来对电荷的需求量,完善电力规划的内容,该电网公司负荷预测的数据为,地区年用电量较往年增长8%,前年与上年比较出现了6.83%的负增长,而去年与前年相比又达到了19.62%的反弹增量,因此,该电网公司深化负荷预测,制定未来5年的用电计划,合理规划电力分配,将电力规划与该地区的经济效益、产生发展直接挂钩,利用电力规划推进企业生产,最大程度的创造经济效益。
除了年平均增长率的预测方式外,部分电网公司还会采取产值单耗预测,协助电力规划,为生产、生活提供合理的规划用电。地区产生的产值单耗,存在明显的负荷浮动,电网公司根据产值单耗的浮动变化,为电力规划提供基础的保障信息,稳定地区产业的用电发展,利用负荷预测制定电力分配的计划,加强电力行业的经济建设。
二、基于负荷预测的电力规划
根据负荷预测的结果,提高电力规划的水平,重点分析电网系统内的电源规划和电力规划,体现负荷预测在电力规划中的应用效果。
1、电源规划
电力规划在负荷预测的协助下,需要实行多电源供电,防止用电地区出现大规模的停电。一般情况下,电网公司电力规划中,设计两个直供电源,分别是110kv和220kv,满足城市变电的需求,电网公司规划电源时,需要与多个设计部门进行协商,既要商讨电源规划的占地面积,又要完善最终的勘测设计。例如:某城市电网公司经符合预测后发现,原本电力规划与城市用电存在严重的矛盾,该城市的城东地区经常发生停电事故,所以该电网公司将城东的电源规划改为两回10kv供电,分担原有电源的压力,实现多项电源供电,优化电力规划中的电源分配。
2、电力规划
电力规划是城市用电的基础,如何利用负荷预测做好电力规划,成为电网公司重点考虑的问题。电力规划时,需要全面分析负荷预测的内容,更重要的是收集基础资料,辅助电网系统的规划与建设[3]。电力规划对负荷预测的需求比较大,负荷预测中包含电力规划所需的基础用电资源,例举电力规划的基本资料,如:(1)5年中电网公司内统计的用电信息,如供电、线损等,汇总用电信息中的最大值和最小值;(2)5年内电网公司的电力分配信息,统计城市地区不同行业的用电量,掌握各个企业的用电规模;(3)10年内电网公司统计的负荷数据,包括负荷预测的历史资料;(4)电网系统的结构图,提供根本性的结构分布;(5)明确电网系统内的等级电压,准确的标注出各个等级的电量;(6)以5年、10年为期限,制定负荷变化的预测图,辅助电力规划。
三、电力负荷预测的规划设计
电力规划及负荷预测是电网系统的重要部分,有利于提高电力行业的发展水平,按照电力行业的需求,分析电力负荷预测的规划设计,降低负荷预测的难度,同时为电力规划提供准确的预测服务。
电力负荷预测规划设计的核心是负荷预测模块,电网公司根据电力规划,设定负荷预测的目标,可以将负荷预测模块分为三部分[4]。第一部分是负荷预测的方案,根据电力规划的实际需要,选择单耗法配合模糊回归和灰色预测,为电网公司提供准确的预测方法,保障负荷预测的准确性;第二部分与电力规划的目标相关,包括历史电力负荷数据、经济发展指标、工业发展指标、其它产业发展指标四项因素,指示负荷预测的方向,最终负荷预测的结果会根据不同的因素划分;第三部分是负荷预测模块的结论部分,电网公司按照负荷预测的结论,评估电力行业的供电能力,结合当前容载比,设计电力规划的布点,稳定负荷预测及电力规划。电力负荷预测规划设计是电力规划与负荷预测的综合表现,一方面掌握电力规划的需求,另一方面提供负荷预测的数据信息。
结束语
负荷预测为电力规划提供根本性的数据资料,辅助电力行业实行电力规划,以此来确保电力规划的准确性和稳定度,促使电力规划负荷社会用电的实际需要。电力行业在电力规划中,非常注重负荷预测的应用,而且负荷预测反应了电网系统的真实情况,推进电力行业的发展,体现出电力规划及负荷预测在电力行业中的重要价值。
参考文献
[1] 邹汝杰.眉山电力负荷预测的规划布点管理系统设计[D].电子科技大学,2012.
[2] 黄冬燕.对城市电网规划需求及负荷预测的分析[J].科技资讯,2010,35:98-99.
[关键词]电力变压器经济运行分析
中图分类号:TM4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120017-01
电力变压器在国民经济中是一种应用极为广泛的电气设备,一般来说从发电、供电到用户需6~8次变压过程,而电力变压器在运行过程,其铁芯产生涡流损耗和磁滞损耗,以及电流流过绕组将产生铜损,其损耗在电网损耗中占相当大的比例,因此电力变压器的经济运行对电力系统具有重要意义。
一、经济运行与无功功率经济当量的概念
经济运行是指能使整个系统的有功损耗最小,能获得最佳经济效益的设备运行。
无功功率经济当量是表示电力系统多发送1KVar的无功功率时,将在电力系统中增加有功功率损耗KW数,其符号为Kq,单位为KW/KVar。对于企业变配电所,无功功率经济当量Kq=0.02~0.1。
二、一台变压器运行的经济负荷
变压器既有有功损耗,又有无功损耗,而且这些损耗都要引起电力系统有功损耗的增加,但是由于变压器的有功损耗远比无功损耗小,因此在考虑由于变压器的损耗而引起电力系统增加的有功损耗时,可略去变压器有功损耗对系统的影响,而只计变压器无功损耗对系统的影响。在考虑变压器运行的经济性时,将变压器本身的有功损耗再加上变压器无功损耗在电力系统中(包括变压器本身)引起的有功损耗,统称为变压器有功损耗换算值。
因此,一台变压器在负荷为S时的有功损耗换算值为:
式中:
――变压器的有功损耗
――变压器的无功损耗
――变压器的空载损耗
――变压器的短路损耗
――变压器空载时的无功损耗
――变压器额定负荷时的无功损耗增量
――变压器的额定容量
要使变压器运行在经济负荷变压器下,就必须满足变压器单位
变压器经济负荷与变压器额定容量之比,称为变压器的经济负荷系数或最佳负荷数用 表示,由(1-2)得变压器经济系数为:
例如:
因此由(1-3)可得变压器的经济负荷系数为
由(1-2)可得变压器的经济负荷为
一般变压器的经济负荷在50~70%左右。
三、两台变压器经济运行的临界负荷计算
假设变电所有两台同型号同容量(Se)的变压器,变电所的总负荷为S。
一台变压器运行时,要承担总负荷S,因此由(1-1)可求得其有功损耗换算值为:
两台变压器并列运行时,每台承担负荷S/2,因此由式(1-1)可求得其有功损耗换算值为:
将上列两种情况的有功损耗换算值对总负荷S的关系表示下图所示的两条曲线。这两条曲线交于a点,它所对应的变压器负荷,称为变压器经济运行的临界负荷,用 表示。
两台变压器经济运行的临界负荷
由此可求得两台变压器经济运行的临界负荷为
如果是n台变压器,则n台与n-1台经济运行的临界负荷为:
例如,某企业变电所装有两台 型电力变压器。试计算此变电所变压器经济运行的临界负荷。
解:全部利用上例所得的变压器技术数据代入(1-4)即得此变电所变压器经济运行的临界负荷为(取Kq=0.1)
如果负荷S485KVA时,宜两台运行。
四、结语
电力负荷的概念为电力需求量、用电量,电网、发电厂或供电地区某一段时间内的工作负荷。电力负荷预测是,在充分考虑部分重要条件的前提下,利用一套完全能够系统性地处理过去及未来负荷的数学方法,在满足相应的精度要求下,确定出将来某一特定时刻的负荷数值。
一、电力负荷预测的特点
电力负荷预测主要特点如下:
1)不准确性
电力负荷受到各种因素的影响,并且这些影响因素时刻不断发生变化,很多时候很难对负荷的发展变化进行准确的预见,再加上临时情况的发生也会影响预测的结果,因此预测的结果常常具有不准确性。
2)条件性
负荷预测要在一定条件下进行,必然条件和假设条件。必然条件是根据本质规律的预测条件,所得预测结果比较可靠。在实际情况下,需要设置一些假设条件。是根据研究分析,综合各种实际情况得来,并非毫无根据的凭空假设。
3)时间性
由于电力负荷预测是属于科学预测的范畴的,因此各种负荷预测都需要确却得指明预测的时间范围。
4)多方案性
负荷预测的不准确性和条件性这两个特点,导致有时需要在各种情况下,对负荷的各种可能的发展状况进行预测,这样就会根据各种条件得出各种不同的负荷预测方案。
二、电力负荷预测的基本原理
负荷预测是根据过去和现在的具体情况,对负荷发展变化规律进行讨论研究,并此推断电力负荷发展趋势。
1)可知性原理。它是指预测对象的发展规律包括未来的发展趋势和状况,是可以被人们所知道的。
2)可能性原理。事物的发展变化规律,是由内因和外因两个因素共同决定的,内因或外因的变化,都会使事物向着多种可能的方向发展变化。
3)连续性原理。在电力系统的发展变化中,负荷预测会将某些原有的特征保持下来,然后再以原有的趋势和变化率发展下去,这是一种连续性原理,也称惯性原理,负荷预测的这种惯性特征是我们进行负荷预测的主要依据。
4)相似性原理。相似性原理是指,如果一个事物现在的发展过程及发展状况正好与另一事物的过去某一阶段的发展过程及发展状况是类似的,则人们就可以根据后一事物已知的发展过程和发展状况,来对预测对象的未来的发展过程和发展状况进行预测。
5)反馈性原理。人们在预测的实际过程中,预测的结果总是会与经过一段时间后得到的负荷实际值之间存在着一定的差距,这时就需要利用这个差距值来对远期的预测值进行反馈调节,来达到不断提高预测准确性的目的。
6)系统性原理,预测对象的未来的发展关系到系统整体的动态发展,且系统的动态发展与系统的各组成部分以及影响因素之间的相互影响和作用是密切相关的。
三、电力负荷预测的基本程序
根据电力负荷预测的实践活动,其基本程序如下。
1)确定负荷预测的目的,制定负荷预测的计划;2)调查收集资料和选择资料; 3)资料整理;4)对资料进行初步分析;5)预测模型的建立;6)综合分析,以确定预测结果;7)编写预测报告,以交付使用;8)负荷预测管理。
四、电力负荷预测的误差分析
预测结果的准确性与预测误差密切相关,预测误差越大,预测结果的准确性就越低,反之,预测误差越小,预测结果的准确性就越高。因此研究误差产生的原因和分析误差的大小,是具有很大的意义的。这样不但可以认识到预测结果的准确程度,同时对于改进电力负荷的预测工作,检验和选用合适的预测方法等方面也具有很大的帮助。
4.1产生误差的原因
产生预测误差的原因有很多,主要有以下几种原因:
1)进行负荷预测时通常要使用数学模型,而数学模型通常只包含研究对象的一些主要因素,而很多次要的影响因素都被忽略了。电力负荷的变化是错综复杂的,这样的模型只是反映出了经过简单化了的负荷状况,而与实际的负荷之间总是存在着差距,因此用它来进行预测时,会无可避免地与实际负荷之间存在误差。
2)负荷预测的影响因素是千变万化的,进行负荷预测的要求和目的也是多N多样的,因而需要从许多的预测方法中,选择出一个合适的预测方法。如果选用的预测方法不合适,就会随之产生误差。
3)进行负荷预测时要使用大量的资料,而这些资料并不一定都是准确可靠的,这就必然会给负荷预测带来误差。
4)当有意外事件发生,或者情况发生突然变化时,也会产生预测误差。此外,计算或者判断上出现错误时,也会产生不同程度的预测误差。
4.2预测误差分析
电力负荷预测误差的分析方法和指标有很多,主要包括如下几种:
1)绝对误差与相对误差;2)平均绝对误差;3)均方误差;4)均方根误差;5)标准误差;6)平均绝对百分比误差。
参 考 文 献