吳志加，羅 峰，劉宇拓，李延賓

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州514000）

隨著環(huán)保建設(shè)的不斷發(fā)展和完善，我國(guó)已經(jīng)加大了對(duì)風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電等的重視力度。同時(shí)，各級(jí)電網(wǎng)開始根據(jù)區(qū)域能源出力情況，實(shí)現(xiàn)電能負(fù)荷及運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)整，有效改善了電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的安全性、有效性和可靠性。尤其是在日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)方面，采用多種方案確定小水電發(fā)電負(fù)荷、地區(qū)社會(huì)負(fù)荷情況，達(dá)到裝機(jī)比例與負(fù)荷基數(shù)的高效協(xié)調(diào)，為電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性建設(shè)和智能化發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

電力負(fù)荷穩(wěn)定性直接影響著電網(wǎng)質(zhì)量[1]。在電網(wǎng)管理過程中必須從電力負(fù)荷出發(fā)，做好能量分析和調(diào)控，以保證電能調(diào)度下的功率平衡，減少不必要的電能損耗和資源浪費(fèi)，這樣才能夠從根本上改善我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)[2]針對(duì)小水電發(fā)電能力預(yù)測(cè)所面對(duì)的發(fā)電不確定性、個(gè)站規(guī)律性等一系列問題，描述了一種大小水電相關(guān)分析的地區(qū)小水電發(fā)電能力預(yù)測(cè)方法；文獻(xiàn)[3]為了準(zhǔn)確地掌握小水電發(fā)電能力等信息，提出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的小水電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，以便更好地制定綜合發(fā)電計(jì)劃以及制定合理的調(diào)度計(jì)劃。

現(xiàn)階段我國(guó)電網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了常規(guī)輸配電模式下“網(wǎng)供負(fù)荷”的有效預(yù)測(cè)，但隨著大規(guī)模新能源并網(wǎng)，待測(cè)日發(fā)電負(fù)荷實(shí)時(shí)波動(dòng)，導(dǎo)致“網(wǎng)供負(fù)荷”發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。如何實(shí)現(xiàn)日發(fā)電負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，做好基于發(fā)電負(fù)荷的實(shí)時(shí)調(diào)配已經(jīng)成為新時(shí)期人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，本次研究過程中從多小水電接入地區(qū)出發(fā)，根據(jù)小水電發(fā)電的主要特性以及地區(qū)“網(wǎng)供負(fù)荷”波動(dòng)基礎(chǔ)上，研究適用于多小水電地區(qū)的日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。

1 預(yù)測(cè)方法

1.1 模型分析

線性回歸[4]是“利用線性回歸方程的最小平方函數(shù)對(duì)一個(gè)或多個(gè)自變量和因變量之間關(guān)系進(jìn)行建模的一種回歸分析方法”，可以有效確定變量間的復(fù)雜關(guān)系。

1.2 負(fù)荷預(yù)測(cè)

典型線性回歸模型適用于1組數(shù)據(jù)的相關(guān)性檢驗(yàn)，而小水電發(fā)電過程中涉及到的負(fù)荷量較多，僅通過典型模型進(jìn)行分析很容易出現(xiàn)由負(fù)荷變化、負(fù)荷波動(dòng)等引起的線性回歸誤差，嚴(yán)重影響日負(fù)荷預(yù)測(cè)的有效性、科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

為此，用于多小水電地區(qū)的日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)必須借助模糊算法或模糊變量來實(shí)現(xiàn)不確定數(shù)據(jù)的替代，利用模糊數(shù)消除由負(fù)荷波動(dòng)引起的取值回歸線差異。

分析過程中假設(shè)Y為電力負(fù)荷；x0,x1,x2,…,xP-1為獨(dú)立變量。

此時(shí)，利用最小二乘法求解未知數(shù)β0,β1,β2,…,βP-1的估計(jì)值并做離差平方和，則：

根據(jù)某市級(jí)電網(wǎng)小水電裝機(jī)比例，假設(shè)第j日網(wǎng)供負(fù)荷為Pjt，全社會(huì)用電負(fù)荷為Pjt,s，則可將網(wǎng)供負(fù)荷分解為小水電負(fù)荷與全社會(huì)負(fù)荷分別預(yù)測(cè)[5]。

在實(shí)時(shí)網(wǎng)供負(fù)荷和歷史用電負(fù)荷關(guān)系式中帶入相關(guān)數(shù)據(jù)，即可得到當(dāng)日全社會(huì)用電負(fù)荷：

利用常規(guī)的模式識(shí)別法、重疊曲線法、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)法等預(yù)測(cè)該市級(jí)電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的社會(huì)用電負(fù)荷上標(biāo)k表示第k種方法的預(yù)測(cè)結(jié)果。同時(shí)，可以按照變量間的關(guān)系及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，預(yù)測(cè)電網(wǎng)多小水電發(fā)電負(fù)荷

將計(jì)算出的全社會(huì)用電負(fù)荷及小水電發(fā)電負(fù)荷回歸處理，則得到最終網(wǎng)供負(fù)荷模型：

為了保證還原出單一方法預(yù)測(cè)下網(wǎng)供負(fù)荷的可靠性、有效性和準(zhǔn)確性，計(jì)算出的負(fù)荷模型還需要利用統(tǒng)計(jì)分析中的權(quán)重指標(biāo)將各點(diǎn)數(shù)據(jù)二次處理，這樣才能夠使網(wǎng)供負(fù)荷的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)更加契合真實(shí)測(cè)算結(jié)果。

2 效果評(píng)估

本次研究過程中主要通過MATLAB軟件對(duì)用于多小水電區(qū)域的日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的效果進(jìn)行驗(yàn)證。

某市級(jí)電網(wǎng)小水電并網(wǎng)項(xiàng)目較多，小水電站數(shù)量超過1100座，其水電機(jī)組比例較高。受該地區(qū)亞熱帶季風(fēng)性氣候影響，夏季地區(qū)降雨較為頻繁，小水電出力不均衡，網(wǎng)供負(fù)荷波動(dòng)非常明顯，很容易出現(xiàn)日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確問題。2020年該市級(jí)電網(wǎng)調(diào)整日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，利用模糊處理后的線性回歸模型實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)的優(yōu)化和升級(jí)[6]。

2020年5月15日，利用線性回歸方法得到的小水電發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果基本一致。上述預(yù)測(cè)過程中利用模糊處理和組合分析消除了預(yù)測(cè)值波動(dòng)，使預(yù)測(cè)結(jié)果更能夠反映真實(shí)日發(fā)電情況，如圖1所示。

圖1 基于線性回歸原理的日發(fā)電負(fù)荷實(shí)際值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

同日，網(wǎng)供負(fù)荷分析的過程中在組合分析基礎(chǔ)上將小水電用電負(fù)荷和全社會(huì)用電負(fù)荷綜合分析[7]，利用權(quán)重比例消除了各點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)誤差，因全社會(huì)用電負(fù)荷引起的網(wǎng)供負(fù)荷相對(duì)誤差明顯減小，如圖2所示。

圖2 基于組合方法的網(wǎng)供負(fù)荷實(shí)際值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

3 總結(jié)

基于多小水電地區(qū)的日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)利用線性回歸模型分析小水電發(fā)電負(fù)荷間的線性相關(guān)性，根據(jù)研究仿真較為準(zhǔn)確的驗(yàn)證了日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。處理過程中按照模糊處理、統(tǒng)計(jì)分析、聚類組合等研究方法實(shí)現(xiàn)用于多小水電地區(qū)日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)的調(diào)整和優(yōu)化，以提升用于多小水電地區(qū)的日發(fā)電負(fù)荷預(yù)測(cè)的精確度和有效性，具有非常高的研究意義和實(shí)用價(jià)值。