摘要：闡述了茂名電網(wǎng)各個(gè)220 kV變電站負(fù)荷特性及預(yù)測的難點(diǎn)，提出了母線負(fù)荷預(yù)測技術(shù)及管理措施的提升思路，介紹了預(yù)測方法、技術(shù)及管理措施落地后地區(qū)母線負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度提升的情況。

關(guān)鍵詞：母線負(fù)荷預(yù)測;電磁環(huán)網(wǎng);風(fēng)功率預(yù)測;光功率預(yù)測

0? ? 引言

母線負(fù)荷預(yù)測是指對接入電網(wǎng)各母線節(jié)點(diǎn)的用電負(fù)荷的預(yù)測。在南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場不斷推進(jìn)的背景下，電網(wǎng)系統(tǒng)母線負(fù)荷預(yù)測不僅為電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了保障，還是市場環(huán)境下編排調(diào)度計(jì)劃、供電計(jì)劃、交易計(jì)劃的基礎(chǔ)，是目前市場價(jià)格與實(shí)時(shí)市場價(jià)格形成的重要基礎(chǔ)。因此，未來對負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、可靠性提出了更高的要求。目前，地調(diào)母線負(fù)荷預(yù)測對象為220 kV主變高壓側(cè)的負(fù)荷。

1? ? 茂名電網(wǎng)母線負(fù)荷預(yù)測特點(diǎn)

1.1? ? 地區(qū)母線類型不同

系統(tǒng)中各個(gè)母線的變化規(guī)律有其各自的特點(diǎn)，根據(jù)是否有電源接入情況，分為兩大類：純負(fù)荷站點(diǎn)及非純負(fù)荷站點(diǎn)。由于茂名地區(qū)分布式光伏總裝機(jī)容量較低，對母線影響有限，因此各變電站接入電源情況只考慮火電、風(fēng)電、集中式光伏及水電影響。

1.2? ? 影響因素不同

根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性等不同，不同類型母線考慮因素均不同，如表1所示。

2? ? 茂名電網(wǎng)母線負(fù)荷預(yù)測難點(diǎn)

2.1? ? 受電磁環(huán)網(wǎng)潮流影響較大

目前在用的潮流計(jì)算系統(tǒng)只能根據(jù)當(dāng)前潮流情況計(jì)算一個(gè)點(diǎn)的結(jié)果，無法計(jì)算96點(diǎn)結(jié)果，對于非純負(fù)荷站點(diǎn)，潮流計(jì)算結(jié)果會(huì)比實(shí)際偏差大。

2.2? ? 豐水期小水電上網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測難度大

茂名地處廣東省西南部，雨水充沛，水能資源蘊(yùn)藏豐富。茂名地區(qū)有500多家小水電站，主要集中在高州及信宜片區(qū)，由于小水電多為徑流式水電站，發(fā)電出力受降雨量影響較大，出力隨機(jī)性很強(qiáng)。目前缺少針對小水電出力特性分析及計(jì)劃出力的有效預(yù)測手段，導(dǎo)致第二、三季度的豐水期嚴(yán)重影響利鐵站、六運(yùn)站、曙光站的負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度。

2.3? ? 受電網(wǎng)計(jì)劃操作的影響比較大

母線負(fù)荷受設(shè)備檢修、運(yùn)行方式調(diào)整影響較大，電網(wǎng)拓?fù)渥兓瘯r(shí)，如電網(wǎng)線路檢修、負(fù)荷轉(zhuǎn)供都會(huì)對母線負(fù)荷產(chǎn)生明顯的影響，因此出現(xiàn)臨時(shí)性的檢修調(diào)整、需求側(cè)管理變化等不可預(yù)見的情況時(shí)，預(yù)測人員無法及時(shí)掌握地區(qū)電網(wǎng)方式調(diào)整計(jì)劃。

2.4? ? 無法把握大用戶用電負(fù)荷計(jì)劃

茂名地區(qū)主要大用戶為茂石化公司，受茂石化公司自備機(jī)組停開機(jī)及生產(chǎn)計(jì)劃影響，調(diào)度端無法掌握第二日用電計(jì)劃，影響相關(guān)站點(diǎn)預(yù)測精度。

3? ? 母線負(fù)荷預(yù)測方法

3.1? ? 明確預(yù)測業(yè)務(wù)流程

母線負(fù)荷預(yù)測影響因素較多，為避免預(yù)測過程遺漏相關(guān)因素，梳理預(yù)測工作全流程鏈條成為提升預(yù)測準(zhǔn)確度的技術(shù)措施的基本條件（圖1）。

3.2? ? 基于歷史數(shù)據(jù)研究地區(qū)各因素特性

母線負(fù)荷預(yù)測主要的影響因素包括天氣條件、節(jié)假日特性、大用戶自備機(jī)組停開機(jī)、方式調(diào)整、地方電源出力等，根據(jù)茂名電網(wǎng)實(shí)際情況，各因素存在以下特性：

（1）天氣條件：由于負(fù)荷變化存在一定的慣性，只有在遇到高溫預(yù)警、寒潮及極端天氣的情況下，負(fù)荷才會(huì)出現(xiàn)較大的變化。

（2）節(jié)假日特性：地區(qū)用電負(fù)荷占比大的變電站受傳統(tǒng)節(jié)假日影響較大，如春節(jié)、清明節(jié)、端午節(jié)、中秋節(jié)、“五一”及“十一”，且每個(gè)節(jié)假日特性均不相同。

春節(jié)：節(jié)假日期間，負(fù)荷特性呈現(xiàn)“前低后高”特性，且春節(jié)前兩周開始，負(fù)荷均開始呈現(xiàn)逐步下降趨勢;

端午節(jié)、中秋節(jié)：農(nóng)歷五月初五、八月十五負(fù)荷下降明顯，其余時(shí)間負(fù)荷與節(jié)前相比變化不大;

清明節(jié)、“五一”及“十一”：節(jié)假日期間負(fù)荷呈現(xiàn)“前低后高”特性，然后逐步恢復(fù)至節(jié)假日前水平。

（3）大用戶自備機(jī)組停開機(jī)：用戶自備機(jī)組的停開機(jī)，直接影響網(wǎng)供負(fù)荷，因此需特別關(guān)注石化、乙烯停開機(jī)情況。

（4）方式調(diào)整：母線負(fù)荷受到電網(wǎng)拓?fù)渥兓挠绊戄^大，電網(wǎng)線路檢修、負(fù)荷轉(zhuǎn)供都會(huì)對母線負(fù)荷產(chǎn)生影響。因此需關(guān)注每周計(jì)劃檢修中涉及方式調(diào)整的安排。

（5）地方電源出力：茂名地方電類型主要為火電及新能源，新能源機(jī)組上網(wǎng)電量受天氣影響較大，因此，在對非純負(fù)荷站點(diǎn)曲線采取歸真純負(fù)荷后（減去地區(qū)電源），結(jié)合新能源廠站上報(bào)的風(fēng)功率預(yù)測、光功率預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行人工修正。

3.3? ? 準(zhǔn)確選取相似日

相似日應(yīng)綜合考慮預(yù)測日天氣條件、節(jié)假日特性，按照“就近”原則選取，確定相似日后再根據(jù)預(yù)測日的方式調(diào)整、大用戶自備機(jī)組停開機(jī)及地方電源出力完成曲線修正，選取方法如下：（1）節(jié)假日。若預(yù)測日為節(jié)假日（不含周末），考慮到節(jié)假日樣本較少，且地區(qū)的負(fù)荷隨地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)有較大的變化，則按照“就近”原則，只需參考最近已發(fā)生的節(jié)假日前后負(fù)荷變化情況，再綜合近日負(fù)荷情況按照增減比例形式修正。（2）天氣條件。若預(yù)測日涉及天氣影響，則根據(jù)預(yù)測日天氣情況，如是否晴天（影響光伏出力）、是否降雨（影響小水電出力）選取相似日。

3.4? ? 預(yù)測后評價(jià)

完成曲線修正后，應(yīng)對預(yù)測日曲線進(jìn)行評價(jià)，并對負(fù)荷偏差較大部分，結(jié)合地方電出力、負(fù)荷轉(zhuǎn)供進(jìn)行分析。

4? ? 母線負(fù)荷預(yù)測技術(shù)措施

4.1? ? 基于歷史數(shù)據(jù)修正電磁環(huán)網(wǎng)下96點(diǎn)數(shù)據(jù)

由于茂名電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基于檢修方式下的各片區(qū)構(gòu)建電磁環(huán)網(wǎng)方式相對固定，因此基于歷史電磁環(huán)網(wǎng)下潮流的分析，可看出對于純負(fù)荷站點(diǎn)或只有火電機(jī)組上網(wǎng)的非純負(fù)荷站點(diǎn)構(gòu)建電磁環(huán)網(wǎng)時(shí)，PASS計(jì)算后潮流變化的百分比結(jié)果可直接應(yīng)用于96點(diǎn)預(yù)測;對于光伏上網(wǎng)的站點(diǎn)，需取早晚兩次潮流計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于相應(yīng)時(shí)段預(yù)測。

4.2? ? 建立小水電出力對母線負(fù)荷影響的量化分析與出力預(yù)測模型

（1）建立小水電出力對母線負(fù)荷影響的量化分析。通過分析豐枯季節(jié)小水電出力特征變化，結(jié)合氣象信息，對小水電出力變化與母線負(fù)荷曲線的變化量進(jìn)行分析，以獲得不同時(shí)期小水電出力變化對母線負(fù)荷變化的量化影響。

（2）參考地方電廠發(fā)電計(jì)劃修正母線負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，建立分階段還原預(yù)測方法，將母線負(fù)荷分解為地方電廠發(fā)電功率與母線用電負(fù)荷并分別進(jìn)行預(yù)測，其思路為分解→預(yù)測→還原（圖2）。

5? ? 母線負(fù)荷預(yù)測管理措施

5.1? ? 建立完整溝通機(jī)制

（1）建立設(shè)備檢修與運(yùn)行方式調(diào)整計(jì)劃提前通報(bào)機(jī)制。編制《方式調(diào)整登記表》，相關(guān)人員對影響母線負(fù)荷的方式調(diào)整進(jìn)行滾動(dòng)登記，調(diào)度人員及時(shí)登記地方電或大用戶自備機(jī)組停開機(jī)情況，以便預(yù)測人員在預(yù)測前充分把握電網(wǎng)運(yùn)行情況。（2）建立用戶側(cè)需求通報(bào)機(jī)制。制訂母線負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)表格模板，指導(dǎo)茂石化用戶按要求和時(shí)間節(jié)點(diǎn)上報(bào)用電需求，確保站點(diǎn)的母線負(fù)荷預(yù)測工作有序開展。

5.2? ? 加強(qiáng)地方電機(jī)組發(fā)電計(jì)劃管理

制訂地方電廠信息上報(bào)機(jī)制。要求電廠每天10：00前上報(bào)第二天機(jī)組出力計(jì)劃，及時(shí)通報(bào)機(jī)組停開機(jī)情況，加強(qiáng)火電、風(fēng)電及光伏機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃管理。

6? ? 結(jié)語

母線負(fù)荷預(yù)測對于提前精細(xì)化安排電網(wǎng)運(yùn)行方式意義重大，需不斷加強(qiáng)技術(shù)及管理方面的研究。技術(shù)上應(yīng)重點(diǎn)保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量，加強(qiáng)算法研究，提高多數(shù)據(jù)源信息整合度。管理上要優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，健全溝通制度，提升專業(yè)與專業(yè)、電網(wǎng)與用戶間的信息共享效率。上述技術(shù)改進(jìn)及管理措施落實(shí)后，茂名電網(wǎng)母線負(fù)荷預(yù)測月度準(zhǔn)確率平均值達(dá)87.43%，較上年的78%有較大提升。但技術(shù)上，在同時(shí)受到風(fēng)電、光伏出力影響前提下構(gòu)建的電磁環(huán)網(wǎng)潮流，目前還是難以預(yù)測96點(diǎn)負(fù)荷情況，因此亟需通過更加專業(yè)的技術(shù)系統(tǒng)和先進(jìn)算法來解決。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張健，張國強(qiáng)，鮑冠南，等.考慮新能源空間相關(guān)性的母線負(fù)荷預(yù)測方法[J].電氣自動(dòng)化，2018，40（6）：31-33.

[2] 吳茵，韓俊杰，楊小衛(wèi).基于多種不確定因素相似度匹配的母線負(fù)荷預(yù)測算法[J].廣西電力，2015，38（6）：1-4.

[3] 康重慶，夏清，劉梅.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測[M].北京：中國電力出版社，2007.

收稿日期：2020-12-28

作者簡介：張學(xué)文（1991—），男，廣東茂名人，工程師，研究方向：負(fù)荷預(yù)測。