國網(wǎng)浙江省電力有限公司龍港市供電公司 趙 有 焦 穩(wěn) 任雅棣

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，新型電力系統(tǒng)特點(diǎn)為清潔低碳、安全高效，承載著能源轉(zhuǎn)型的歷史使命。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，新型電力系統(tǒng)清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動(dòng)、智能友好。浙江新型電力系統(tǒng)作為省級(jí)示范區(qū)，取得了顯著的階段性成果。預(yù)計(jì)在2021年～2035年實(shí)現(xiàn)量變到質(zhì)變，打造共同富裕的電力先行示范區(qū)[1]。

因環(huán)境、生活、事件不同，導(dǎo)致居民用電程度不同，電力負(fù)荷也會(huì)產(chǎn)生一定程度變化。電力企業(yè)會(huì)將某一時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)或區(qū)域產(chǎn)生的用電情況稱之為電力負(fù)荷，其中最小用電負(fù)荷為最小負(fù)荷，反之亦然；同時(shí)根據(jù)時(shí)間不同產(chǎn)生的負(fù)荷不同分為日周期、月周期、年周期等，最小負(fù)荷也以此分類。平均負(fù)荷是指某周期內(nèi)用電負(fù)荷平均值，正常情況下，在時(shí)間變化的過程中用電負(fù)荷波動(dòng)常用曲線表示，用來描繪某段時(shí)間內(nèi)用電負(fù)荷變化及波動(dòng)，橫軸為時(shí)間、縱軸為負(fù)荷絕對(duì)值，因此負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性受多種因素影響存在不確定性，導(dǎo)致社會(huì)用電不足或企業(yè)電力流失過大等問題，不利于電力企業(yè)發(fā)展。

電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測是指對(duì)未來一段時(shí)間內(nèi)居民及企業(yè)等用戶的用電量進(jìn)行預(yù)測，以時(shí)間長短分為長期、短期或中期預(yù)測等，在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測中需根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等多種不確定因素進(jìn)行預(yù)測。電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測具有不可控性，因此若想預(yù)測結(jié)果符合實(shí)際較為困難。

1 負(fù)荷分類

商業(yè)負(fù)荷。指從事商業(yè)服務(wù)的部門在運(yùn)營中消耗的電能。一般情況下，商業(yè)用電負(fù)荷值較為穩(wěn)定，但常會(huì)受到季節(jié)變化而產(chǎn)生的變化，例：夏天商場需要使用空調(diào)而滿足客戶舒適感，用電量較大；此外，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，商業(yè)逐漸受到重視，雖用電量無法比擬民用用電與工業(yè)用電，但近年來用電負(fù)荷持續(xù)增長，商業(yè)用電負(fù)荷進(jìn)一步加強(qiáng)，在預(yù)測過程中要根據(jù)多方面因素對(duì)商業(yè)負(fù)荷進(jìn)行不斷調(diào)整，尤其是節(jié)假日期間居民娛樂活動(dòng)逐漸增多，商業(yè)用電負(fù)荷要進(jìn)一步加強(qiáng)做好預(yù)測工作，避免出現(xiàn)供電無法滿足商業(yè)需求現(xiàn)象，對(duì)居民生活、娛樂造成一定影響。

工業(yè)負(fù)荷。在我國用電負(fù)荷中占據(jù)較大比例，主要內(nèi)容指我國在生產(chǎn)、建設(shè)中為了滿足相關(guān)需求而消耗掉的電能[2]。與商業(yè)負(fù)荷相比較為穩(wěn)定，不會(huì)受到氣候、環(huán)境等因素影響，在一定程度上受到季節(jié)、節(jié)日影響，但整體形象具有可控性，用電負(fù)荷較為穩(wěn)定。

居民用電負(fù)荷。我國人口眾多，居民用電占據(jù)整體用電量比例較大，約為10%左右，居民用電負(fù)荷主要用電目標(biāo)為城鄉(xiāng)居民，因此用電量受到居民人數(shù)、季節(jié)、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)等多種變化影響，同時(shí)居民用電負(fù)荷存在一定周期性。例：夏季氣溫較高，居民對(duì)空調(diào)、風(fēng)扇等電器使用率較大，因此用電量會(huì)呈現(xiàn)一定增長；居民下班后待在家中，用電量較高，其余時(shí)間用電量較少。

2 電力系統(tǒng)中負(fù)荷預(yù)測的影響因素

2.1 氣候因素對(duì)用電負(fù)荷預(yù)測帶來的影響

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中受氣候因素影響大，同時(shí)用電負(fù)荷也受氣候影響，例：居民負(fù)荷中，浙江冬季沒有全面的取暖設(shè)備，需要用家用電器進(jìn)行取暖；夏季因天氣干旱農(nóng)業(yè)灌溉需要用電等。在氣候影響用電負(fù)荷過程中以溫度影響最大，因此在與氣候有關(guān)負(fù)荷中，以加熱制冷設(shè)備較多，如電熱毯、空調(diào)等，受溫度影響，濕度、風(fēng)速等問題也不能忽略。

用電負(fù)荷預(yù)測中要應(yīng)用具體方法進(jìn)行，在超長期的預(yù)測中主要考慮季節(jié)氣候變化，甚至要根據(jù)全球氣候變化形式進(jìn)行預(yù)測，而短期預(yù)測主要為溫度、濕度等。以短期預(yù)測為例，在對(duì)用電負(fù)荷的預(yù)測中要以一段時(shí)間的最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫為基準(zhǔn)；降雨量要以前一、二、三天為準(zhǔn)，還要以小時(shí)為單位測試溫度、濕度、風(fēng)力、降水等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)做好量化處理，便于對(duì)電力負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測。

2.2 能源市場經(jīng)濟(jì)變化對(duì)用電負(fù)荷帶來的影響

近年來，隨著浙江經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，本省煤價(jià)、油價(jià)不斷提升，使用煤、油進(jìn)行生產(chǎn)、生活的單位或個(gè)人生產(chǎn)成本逐漸提升，大量企業(yè)、用戶轉(zhuǎn)向用電生產(chǎn)，因此新能源汽車、電取暖、電器做飯等相關(guān)設(shè)備較為興旺，受到了廣大群眾生活與工業(yè)生產(chǎn)的一致好評(píng)。當(dāng)前社會(huì)中，因油價(jià)、煤價(jià)大漲，全國電廠經(jīng)濟(jì)也受到了嚴(yán)重影響，如今各電廠基本以虧本情況發(fā)展，在此背景下，用電負(fù)荷極不穩(wěn)定難以預(yù)測，隨時(shí)都有停機(jī)可能，從而對(duì)負(fù)荷預(yù)測造成嚴(yán)重影響。

2.3 工農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)對(duì)用電負(fù)荷預(yù)測的影響

工農(nóng)業(yè)等產(chǎn)業(yè)用電量較大，且產(chǎn)業(yè)宏觀，主要由區(qū)域內(nèi)人口、工業(yè)生產(chǎn)水平、工業(yè)類型、用電設(shè)備、數(shù)量及變化特征等多種因素進(jìn)行用電負(fù)荷預(yù)測，預(yù)測結(jié)果也隨著負(fù)荷特性、政策、當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢進(jìn)行改變。用電負(fù)荷預(yù)測中，要根據(jù)電力系統(tǒng)管理政策，如電力需求側(cè)管理、電價(jià)對(duì)負(fù)荷變化產(chǎn)生的影響進(jìn)行預(yù)測。在短期內(nèi)用電負(fù)荷預(yù)測中，經(jīng)濟(jì)因素對(duì)負(fù)荷影響時(shí)間較長，長達(dá)一周時(shí)間左右；在長期預(yù)測中，季節(jié)變化與年度變化因素對(duì)負(fù)荷預(yù)測的影響較大；在超長期預(yù)測中，國家政策對(duì)負(fù)荷預(yù)測影響較大，可決定一個(gè)區(qū)域或一段時(shí)間內(nèi)的電力發(fā)展。

例：國家決定在我省相關(guān)地區(qū)建設(shè)大型工廠，而工廠是耗電量較大的企業(yè)，這些企業(yè)的發(fā)展雖為電力企業(yè)帶來一定收益，但其用電情況進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測時(shí)卻存在較大難度，因?yàn)楦鞯貐^(qū)用電量一旦增多，會(huì)導(dǎo)致其用戶用電出現(xiàn)無序性，致使電力調(diào)度部門難以準(zhǔn)確預(yù)測與掌握用戶用電的負(fù)荷情況，其中用戶停產(chǎn)、設(shè)備檢修等情況也難以保證，影響了負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確性。

2.4 地理因素對(duì)用電負(fù)荷預(yù)測的影響

包括區(qū)域環(huán)境內(nèi)電力負(fù)荷預(yù)測。例：一個(gè)城市的新老城區(qū)在負(fù)荷預(yù)測上應(yīng)用不同參數(shù)或方法對(duì)待，老城區(qū)中用電設(shè)備較為老舊，易發(fā)生故障、用電損耗較大，因此在進(jìn)行用電負(fù)荷預(yù)測中要考慮這一點(diǎn)，同樣新城區(qū)用電設(shè)備較新，故障率、用電折損較低，但信城區(qū)發(fā)展較快，用電負(fù)荷逐年增加同時(shí)也在逐年變化，在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測中要考慮相關(guān)因素[3]。

3 新型電力系統(tǒng)負(fù)荷變化影響探討

3.1 新型電力系統(tǒng)特點(diǎn)

新型電力系統(tǒng)是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的跨越升級(jí)，是清潔低碳、安全高效能源體系的重要組成部分，承載著能源轉(zhuǎn)型的歷史使命，是清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動(dòng)、智能友好的電力系統(tǒng)。國家電網(wǎng)有限公司賦予浙江建設(shè)新型電力系統(tǒng)省級(jí)示范區(qū)的重大使命，這既是浙江能源電力綠色轉(zhuǎn)型、引領(lǐng)“雙碳”目標(biāo)的必由之路，也是公司轉(zhuǎn)型發(fā)展、蝶變升級(jí)的必要之舉。新型電力系統(tǒng)主要特點(diǎn)有：

3.1.1 零碳電源主力化

裝機(jī)、電量由化石電源占主導(dǎo)向零碳電源主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，主體電源出力由連續(xù)可控向強(qiáng)不確定性、弱可控轉(zhuǎn)變，新能源將逐步演變?yōu)檠b機(jī)主體、出力主體、電力供應(yīng)主體；電網(wǎng)形態(tài)多元化。電網(wǎng)由單一的工頻交流組網(wǎng)向靈活的交直流混合組網(wǎng)演進(jìn)，由單向逐級(jí)向多元雙向結(jié)構(gòu)演進(jìn)，大電網(wǎng)和微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)深層次融合發(fā)展；電力單獨(dú)組網(wǎng)向以電為中心的能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變，電力核心樞紐作用將更加顯著。

3.1.2 系統(tǒng)運(yùn)行柔性化

靈活可控資源將得到充分應(yīng)用，電網(wǎng)由同步機(jī)為主導(dǎo)的系統(tǒng)向由電力電子設(shè)備和同步機(jī)共同主導(dǎo)的混合系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，電力平衡由源隨荷動(dòng)的實(shí)時(shí)平衡向大規(guī)模儲(chǔ)能與靈活互動(dòng)資源參與的時(shí)空互補(bǔ)互濟(jì)轉(zhuǎn)變，由大電網(wǎng)一體化控制模式向大電網(wǎng)與微電網(wǎng)協(xié)同控制模式轉(zhuǎn)變。

3.2 負(fù)荷建模復(fù)雜

負(fù)荷模型具有分析電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的作用，暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定及小擾動(dòng)穩(wěn)定有一定影響效果。新型電力系統(tǒng)負(fù)荷特征較為復(fù)雜，易出現(xiàn)負(fù)荷模型描述能力下降，表現(xiàn)為：電動(dòng)汽車等負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)更大負(fù)荷波動(dòng)性、隨機(jī)性及時(shí)變性，導(dǎo)致負(fù)荷模型參數(shù)的選擇有一定難度；配網(wǎng)側(cè)用戶負(fù)荷具有單體調(diào)節(jié)容量小、時(shí)空分布零散等特征，不利大規(guī)模負(fù)荷的動(dòng)態(tài)聚合；傳統(tǒng)負(fù)荷模型缺乏考慮電力電子負(fù)荷的非線性特征，對(duì)頻率穩(wěn)定的分析結(jié)果及系統(tǒng)電壓分析不準(zhǔn)確。因此應(yīng)在新型電力系統(tǒng)負(fù)荷變化基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)負(fù)荷建模方法進(jìn)行改良與優(yōu)化。

3.3 負(fù)荷預(yù)測困難

電力市場中負(fù)荷預(yù)測是交易、發(fā)電調(diào)度的基礎(chǔ)，在電力系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，因此需對(duì)電力進(jìn)行相應(yīng)的工作計(jì)劃。隨著我國新型負(fù)荷設(shè)備大力推廣，如電動(dòng)汽車逐漸多元化深入市場中，為居民生活帶來較大便利，導(dǎo)致負(fù)荷的不確定性及隨機(jī)性逐漸增加，增大了新型負(fù)荷預(yù)測難度。而不同的負(fù)荷種類需要具有針對(duì)性和細(xì)化的負(fù)荷預(yù)測方法，在用戶用電行為逐漸復(fù)雜的當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境相結(jié)合形成多維度的耦合關(guān)系，導(dǎo)致用電負(fù)荷預(yù)測難度增大，無法獲得精確的用戶用電負(fù)荷特征及分布規(guī)律。在此背景下，未來負(fù)荷預(yù)測需將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與模型驅(qū)動(dòng)的方式結(jié)合，應(yīng)用云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)加強(qiáng)預(yù)測能力。

3.4 超高次諧波注入

與傳統(tǒng)負(fù)荷不同，電力電子負(fù)荷具有非線性阻抗特征，工作中易出現(xiàn)交流電網(wǎng)正弦波畸變，不利于電電網(wǎng)側(cè)的穩(wěn)定平衡，影響了用戶電能質(zhì)量。半導(dǎo)體技術(shù)是電力電子化實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，如今半導(dǎo)體器件開關(guān)逐漸應(yīng)用于電網(wǎng)中，變換器注入電網(wǎng)，諧波向高頻化方面發(fā)展，超高次諧波引起的電能質(zhì)量問題逐漸增加。超高次諧波頻傳播交互、譜跨度寬、起因多樣，正迅速衍生成為新型電能質(zhì)量問題，需引起更廣泛重視。

4 提升電力系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果策略

4.1 相關(guān)部門重視預(yù)測工作

落實(shí)電力系統(tǒng)的預(yù)測工作，首先要獲得相關(guān)部門與社會(huì)人士的重視，建設(shè)專業(yè)的預(yù)測團(tuán)隊(duì)，獲得一定人力、物力支持，各級(jí)政府要認(rèn)識(shí)到電力負(fù)荷預(yù)測的重要性，為電力負(fù)荷工作提供相應(yīng)數(shù)據(jù)支持，并且倡導(dǎo)相關(guān)氣象部門、大型工商企業(yè)及時(shí)將公司動(dòng)態(tài)告知電力系統(tǒng)預(yù)測部門，保證電力負(fù)荷預(yù)測結(jié)果更貼合實(shí)際，為電力系統(tǒng)工作順利開展提供有效支持。

4.2 提升預(yù)測人員綜合素質(zhì)

通過宣傳、教育等方式加強(qiáng)工作人員的工作責(zé)任感，提升全體預(yù)測人員的警惕性與專業(yè)素養(yǎng)，加強(qiáng)其工作責(zé)任意識(shí)，使工作人員對(duì)可能影響電力負(fù)荷的因素有一定意識(shí)；其次，完善監(jiān)督管理體系，加強(qiáng)工作人員的主動(dòng)性與積極性，使其認(rèn)識(shí)到各種因素對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測的重要性，積極與其他部門進(jìn)行溝通，制定嚴(yán)格的規(guī)章制度，約束和規(guī)范工作人員的工作行為與工作態(tài)度；最后，設(shè)立相應(yīng)職業(yè)測評(píng)機(jī)構(gòu)，完善內(nèi)部管理系統(tǒng)，建立科學(xué)考核機(jī)制，加強(qiáng)用電負(fù)荷測評(píng)工作。

4.3 引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備

為加強(qiáng)電力負(fù)荷預(yù)測精度，需要應(yīng)用合理技術(shù)與科學(xué)設(shè)備，保證工作人員的預(yù)測合理性[4]。首先，提升工作人員技術(shù)水平，要邀請行業(yè)專家來企業(yè)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，了解當(dāng)前預(yù)測團(tuán)隊(duì)情況，對(duì)其進(jìn)行定期培訓(xùn)，加強(qiáng)工作人員技術(shù)能力；其次，以參考、交流形式令預(yù)測人員參加各種預(yù)測大賽，了解國內(nèi)外先進(jìn)的預(yù)測技術(shù)，加強(qiáng)其實(shí)用科學(xué)設(shè)備能力；最后，保證電力單位擁有足夠資金對(duì)預(yù)測設(shè)備進(jìn)行革新，提升單位預(yù)測能力與預(yù)測效率。

5 結(jié)語

新型電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律制定、控制、系統(tǒng)調(diào)度前提基礎(chǔ)就是電力負(fù)荷預(yù)測，也是電力企業(yè)與調(diào)度部門必須具備的能力基礎(chǔ)。為了提升電力負(fù)荷預(yù)測水平，提升工作人員技術(shù)能力，應(yīng)加強(qiáng)宣傳，令各級(jí)用電部門積極配合電力負(fù)荷，保證電力調(diào)配，加強(qiáng)用電管理，同時(shí)加強(qiáng)工作人員綜合能力，應(yīng)用科學(xué)設(shè)備，進(jìn)一步完善電力行業(yè)發(fā)展，提升電力系統(tǒng)工作。