孫耀光

（國網(wǎng)河南西平縣供電公司，河南 駐馬店 463900）

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電力規(guī)劃中負荷預(yù)測方法研究及其優(yōu)化

孫耀光

（國網(wǎng)河南西平縣供電公司，河南 駐馬店 463900）

摘 要：電力在經(jīng)濟社會發(fā)展中作用越來越大，而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的健康安全運行則是重要的一個課題。穩(wěn)定的電力系統(tǒng)需要對電力負荷進行精準(zhǔn)的預(yù)測，所以說負荷預(yù)測是電力規(guī)劃重要環(huán)節(jié)，只有不斷地提升對電力負荷的預(yù)測水平，才能保證電力系統(tǒng)運行的安全和穩(wěn)定。隨著我國電力市場不斷健全和完善，預(yù)測電力負荷的方法得到長足發(fā)展，本文重點分析了我國電網(wǎng)在規(guī)劃中電力負荷預(yù)測的理論，詳細介紹分析了幾種電力負荷預(yù)測應(yīng)用方法，并針對優(yōu)化問題提出意見建議。

關(guān)鍵詞：電力規(guī)劃；負荷預(yù)測；優(yōu)化方法研究

目前，隨著電力系統(tǒng)發(fā)展改革的不斷深入，我國電力市場發(fā)展也越來越規(guī)范和完善。但是根本而言電力企業(yè)都是獨立經(jīng)營且自擔(dān)市場風(fēng)險，因此，在對電網(wǎng)進行規(guī)劃時就需要考慮到方方面面，確保電網(wǎng)運行的質(zhì)量，達到運行安全高效的目的，而要實現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要做好電網(wǎng)系統(tǒng)中電力負荷的預(yù)測工作。如今關(guān)于電力負荷的預(yù)測工作有多種多樣的方法，但是根據(jù)現(xiàn)實情況不同，需要探索最適合實際的預(yù)測方法才能保證預(yù)測的準(zhǔn)確率，進而指導(dǎo)電網(wǎng)系統(tǒng)的健康運行。另外，運行過程中還要不斷摸索電網(wǎng)負荷變化的規(guī)律，對預(yù)測方法進行合理優(yōu)化，提升電力負荷的預(yù)測質(zhì)量和水平。

1. 預(yù)測電力負荷背景條件

1.1 掌握準(zhǔn)確完善的資料

為保證電力負荷預(yù)測的科學(xué)性，需要深入了解電網(wǎng)發(fā)展的歷史變革和國民經(jīng)濟發(fā)展情況以及城鄉(xiāng)發(fā)展和國民經(jīng)濟計劃等內(nèi)容。但是，在實際工作開展過程中，由于各種原因?qū)е孪嚓P(guān)資料無法完整地收集到位，且相關(guān)資料的準(zhǔn)確度也無法進行深入考究和保障，因此，對預(yù)測電力負荷所需的運行資料需要進行分析和篩選，才能確保準(zhǔn)確地、科學(xué)地預(yù)測當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)系統(tǒng)運行狀態(tài)。而與之相關(guān)的資料主要包括當(dāng)?shù)剌^為系統(tǒng)的發(fā)電量和電網(wǎng)直供量資料等，要避免出現(xiàn)遺漏和重復(fù)的現(xiàn)象，進而保證電力負荷的預(yù)測結(jié)果。

1.2 電力負荷預(yù)測我國現(xiàn)狀

一般而言，隨著預(yù)測電網(wǎng)區(qū)域的擴大，電網(wǎng)系統(tǒng)供電負荷產(chǎn)生的變化就會越大，我國地域幅員遼闊，在這方面存在著較大的問題。不過通過深入地分析這一現(xiàn)象具體的成因，還是有管用措施予以降低影響和規(guī)避誤差的。特別是對于條件良好的地方，可以對預(yù)測區(qū)域范圍內(nèi)的主供電區(qū)和用量大戶進行分別預(yù)測和計算，保證數(shù)據(jù)的合理準(zhǔn)確。

1.3 進一步協(xié)調(diào)規(guī)劃

通過對我國經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀的分析可以看出，我國發(fā)展主要的特征就是經(jīng)濟迅猛發(fā)展，特別是第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，發(fā)展速度驚人，經(jīng)濟的發(fā)展和進步在一定程度上推動了城鎮(zhèn)的發(fā)展進而工業(yè)產(chǎn)業(yè)的騰飛，這都需要電力產(chǎn)業(yè)的強勁支撐。所以，能否滿足今后經(jīng)濟社會的發(fā)展，需要對電網(wǎng)進行合理科學(xué)地規(guī)劃，而分析電力負荷的預(yù)測則是保證規(guī)劃質(zhì)量的重要工作，特別是對市縣電網(wǎng)的規(guī)劃具有積極影響。

2. 關(guān)于電力負荷預(yù)測內(nèi)容

開展電力負荷的預(yù)測工作，是以建立起來的電力負荷模型為研究對象，其最主要的構(gòu)成包括，電力負荷的時空特性、電網(wǎng)系統(tǒng)的負荷電壓以及電力的頻率特性等內(nèi)容。所謂的電力負荷的時空特性：是指隨著空間位置改變和時間變動，電網(wǎng)負荷也會發(fā)生改變，而且通常這一改變較為復(fù)雜，需要通過分析負荷時間的曲線體現(xiàn)時空的特性，所以根據(jù)時間的區(qū)別，負荷曲線可以被劃分為年負荷、季負荷、月負荷和日負荷；根據(jù)用電性質(zhì)又可以劃分為生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和市政4個研究領(lǐng)域等。

關(guān)于電力負荷預(yù)測的模型，不僅要對短期實時電力負荷進行預(yù)測分析，還要發(fā)揮對電網(wǎng)規(guī)劃以及電力發(fā)展進行長期預(yù)測的作用，一般情況下會通過概率統(tǒng)計對負荷進行評估。值得注意的是預(yù)測電網(wǎng)長期的負荷情況時，存在客觀上的誤差，而導(dǎo)致這一誤差出現(xiàn)的原因是電網(wǎng)運行的不穩(wěn)定、負荷變化的不確定。但是總體而言，負荷預(yù)測準(zhǔn)確度還是非常高的。

3. 電力負荷預(yù)測的主要方式

3.1 電力負荷預(yù)測方法的分類

一般電力負荷預(yù)測的方法分類有幾種類別，如果按照時間劃分，主要可以分成4類：一是超短期預(yù)測，二是中期預(yù)測，三是短期預(yù)測，四是長期預(yù)測。其中的超短期預(yù)測時間單位一般為10分鐘或者1小時進行監(jiān)控和處理；而短期的負荷預(yù)測計算單位則是月、周、天、小時等；對于中期預(yù)測是以5年時間為單位預(yù)測；而長期則是以10年以上為時間計算單位預(yù)測。本文研究的預(yù)測方法主要是中長期預(yù)測。

3.2 電力負荷預(yù)測主要方法

3.2.1 單耗法

所謂單耗法，則是通過測定電力負荷量的單耗進而分析預(yù)測全面用電量，一般適用于農(nóng)業(yè)或者工業(yè)電力單耗指標(biāo)的負荷預(yù)測，預(yù)測效果較好。而實施單耗指標(biāo)進行電力負荷預(yù)測時，要注意區(qū)分不同地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展目標(biāo)，同時根據(jù)電力規(guī)劃期間單耗指標(biāo)開展全面分析，結(jié)合之前單位的耗電量，根據(jù)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律預(yù)測最終單耗值。此方法特點是操作較為簡單，在短時間內(nèi)預(yù)測效果好，不過精度低，成本高。

3.2.2 趨勢分析法

這一方法又稱為曲線回歸法或者曲線擬合法。這種預(yù)測方法的應(yīng)用最為常見，且研究成果在行業(yè)內(nèi)較多。所謂趨勢分析就是將之前收集的各種資料為依據(jù)，整合成為一條直線，同時以曲線趨勢為依據(jù)對某個階段電力的負荷值進行確定。這種方法經(jīng)常用到的研究模型包括多項式、線性、冥函數(shù)、對數(shù)、指數(shù)、龔波茨等趨勢模型。但是盡管選擇模型相對簡便，要求較高的地方是進行曲線擬合必須保證精度與擬合區(qū)是一致的，進而保證電力負荷的預(yù)測結(jié)果。當(dāng)然，每種曲線模型都有誤差，因此進行電力負荷預(yù)測時一定要把模型和當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展情況進行結(jié)合，最終確定科學(xué)的、合理的模型。

3.2.3 回歸分析法

回歸分析法一般被稱為統(tǒng)計分析法，這種預(yù)測方法的應(yīng)用較為廣泛，利用這種方法需要掌握因子間關(guān)系以及預(yù)測值。一般需要對某一地區(qū)用電量資料和影響因素進行分析，隨后確定各影響因素和因子與用電量之間的關(guān)系，這是一種較為高效和科學(xué)的方法。但是，利用這種方法分析時，使用到的影響因素和表達方式并不容易確定，對分析結(jié)果的準(zhǔn)確造成影響。比如在某市國民生產(chǎn)總值和用電量以及人口已知情況下，可以計算該市用電量，其回歸方程式表示為：

W=-0.984+0.0727V+0.103N（V=當(dāng)年國民生產(chǎn)總值；N=人口）

以該公式為預(yù)測模型，該市在2015年用電量是278.23億千瓦時。

總之，所謂回歸分析也就是對歷史數(shù)據(jù)開展匯總分析，最終確定電力負荷與影響因素之間的聯(lián)系，最終預(yù)測未來該市電力負荷。

3.2.4 灰色模擬法

灰色模擬法是我國學(xué)者鄧聚龍最先提出的預(yù)測理論，在一些掌握信息不全的情況下應(yīng)用的一種電力負荷預(yù)測方法。所謂的灰色系統(tǒng)就是指未知信息，顯而易見灰色模擬法采用的是模糊思想，然后通過運籌學(xué)以及自動控制知識進行分析和預(yù)測。但是這里使用到的歷史電力數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理等方面的差異都會影響到最終負荷預(yù)測的結(jié)果。不過這一方式操作簡單，而且在樣本容量下精確度高。

3.2.5 負荷密度法

在平時預(yù)測時發(fā)現(xiàn)由于各區(qū)域的功能差異，電力負荷的密度存在很大區(qū)別。而負荷密度法則針對這一情況把區(qū)域劃分成不同的功能分區(qū)，比如商業(yè)區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)等。根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟狀況、人民收入和人口規(guī)劃等情況，結(jié)合國際類似區(qū)域用電量對密度指標(biāo)進行確定，最后測算用電負荷。計算公式為：

W=Ad（A=土地面積，d=用電密度）

對于土地規(guī)劃明確城鎮(zhèn)使用該方法較為高效，但是對于人口分布分散、用電類型復(fù)雜地區(qū)不建議使用該方式，因此該方法適用于對城市的新區(qū)進行預(yù)測，影響因素較少，準(zhǔn)確度高。

結(jié)語

總之，電力負荷預(yù)測方式不同，但是各有千秋，都有著優(yōu)缺點以及適用領(lǐng)域，在最終確定預(yù)測方式時，要根據(jù)區(qū)域的實際情況，使用最適宜的預(yù)測方式，這樣才能夠保證預(yù)測花費的科學(xué)準(zhǔn)確性，實現(xiàn)預(yù)期的預(yù)測目標(biāo)。預(yù)測過程中，還應(yīng)結(jié)合具體工作情況對預(yù)測的準(zhǔn)確度進行評估，這樣才能促進預(yù)測準(zhǔn)確度的提高。

參考文獻

［1］趙娜.關(guān)于電力規(guī)劃中負荷預(yù)測方法的探究［J］.消費電子，2014（24）：98.

［2］陳棟.配電網(wǎng)規(guī)劃中電力負荷預(yù)測方法探討［J］.微計算機信息，2014（4）：27-28.

［3］葉錫滔.淺析配電網(wǎng)規(guī)劃中電力負荷預(yù)測方法［J］.數(shù)字通信世界，2015（10）：133.

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