芻議電力系統(tǒng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測

王潤陽

摘 要：針對我國電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測中的問題進(jìn)行了電力負(fù)荷的影響因素的分析，根據(jù)筆者工作經(jīng)驗提出了幾種負(fù)荷預(yù)測的方法，最后總結(jié)了電力負(fù)荷預(yù)測的流程。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷預(yù)測；因素；方法；流程；

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-08-00-02

負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)規(guī)劃中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，預(yù)測的準(zhǔn)確性決定了電網(wǎng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性；負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果為電網(wǎng)后續(xù)規(guī)劃提供指導(dǎo)，因為預(yù)測是從電網(wǎng)規(guī)劃的目的出發(fā)。首先是對整個區(qū)域總的負(fù)荷量進(jìn)行預(yù)測，然后對分區(qū)的負(fù)荷量進(jìn)行預(yù)測。因此，必須做好電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確合理性具有重要的研究意義。

一、負(fù)荷預(yù)測的問題

（一）預(yù)測精度不高

目前電力負(fù)荷最大的問題就是不能確保負(fù)荷預(yù)測的精度，造成預(yù)測困難的原因是多方面的，首先是人為因素，即面對預(yù)測時的實際問題，工作人員主要依靠自身經(jīng)驗進(jìn)行判斷能。其次是不確定的因素，未來各種不可預(yù)知的能引起負(fù)荷變化的因素，這些都不能全部在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測時能夠及時準(zhǔn)確的掌握和預(yù)測，例如氣候環(huán)境，對負(fù)荷的影響就很明顯。第三是任何理論方法都無法滿足所有的電力負(fù)荷環(huán)境條件的預(yù)測。此外，由于條件有限，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測所必須的數(shù)據(jù)資料不全，也會為負(fù)荷預(yù)測造成很大的困難。

（二）負(fù)荷預(yù)測過程復(fù)雜

電網(wǎng)規(guī)劃中負(fù)荷預(yù)測所需要收集的數(shù)據(jù)眾多，包括負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)的歷史與規(guī)劃數(shù)據(jù)，在實際規(guī)劃過程中，有些數(shù)據(jù)不能直接得到，有些數(shù)據(jù)能得到但不精確，甚至有些根本得不到，這些都將給負(fù)荷預(yù)測工作帶來麻煩，對預(yù)測的精度有一定的影響。負(fù)荷預(yù)測的復(fù)雜性主要表現(xiàn)為預(yù)測時計算過程的的復(fù)雜性，盡管目前的計算機(jī)計算能力和計算軟件為負(fù)荷預(yù)測提高了計算效率，但是在預(yù)測過程中要進(jìn)行建模和預(yù)測，就需要迭代計算，預(yù)測精度只提高一倍時計算量可能就要成千上百倍的增加。此外，影響負(fù)荷發(fā)展的不確定因素較多，城市規(guī)劃項目在具體實施過程中經(jīng)常遇到政策、資金、建設(shè)環(huán)境等方面的不穩(wěn)定因素增加了城市電網(wǎng)負(fù)荷的發(fā)展存在較大的不確定性。

二、負(fù)荷預(yù)測內(nèi)容

電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測要按照以下流程和步驟進(jìn)行，下圖是負(fù)荷預(yù)測的完整流程圖：

負(fù)荷預(yù)測流程圖

整個流程包括確定負(fù)荷預(yù)測的目的、收集資料、整理資料、初步分析資料、建立預(yù)測模型、分析預(yù)測結(jié)果和說明預(yù)測結(jié)果等步驟。

（一）制定預(yù)測計劃，確定負(fù)荷預(yù)測的目的是負(fù)荷預(yù)測是個首要也是非常重要的步驟，只有確定了目的才會有方向性。負(fù)荷預(yù)測的目的要聯(lián)系電力系統(tǒng)實際需要，結(jié)合所需要的歷史資料，選擇合適的預(yù)測方法，畢竟不同地區(qū)、不同的規(guī)劃要求都會使得負(fù)荷預(yù)測的目的不同。

（二）需要收集的資料包括用電大用戶及其用電發(fā)展規(guī)劃、計劃新增和待建的大用戶名單、裝接容量、合同電力需量、時間地點以及國家及地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中的重點項目、城市總體規(guī)劃中有關(guān)人口、產(chǎn)值、消費結(jié)構(gòu)和大用戶的歷年裝接容量、用電量、負(fù)荷、合同電力需量等。然后對所收集的各方面資料進(jìn)行審核和篩選，提高預(yù)測的效率，另外對關(guān)鍵資料進(jìn)行加工整理，確保預(yù)測效果。

（三）根據(jù)收集的資料畫出動態(tài)折線圖和散點圖，計算如自相關(guān)系數(shù)等常用統(tǒng)計系數(shù)，為建立模型做準(zhǔn)備。通過動態(tài)折線形態(tài)可以明確數(shù)據(jù)變動的軌跡，尤其是注意離群的數(shù)值和轉(zhuǎn)折點，分析其產(chǎn)生的原因。

（四）建立預(yù)測模型。正確的選擇預(yù)測模型十分關(guān)鍵，負(fù)荷模型軌跡具有多樣性，如果在不同時間段，區(qū)域內(nèi)只選擇一種模型，會造成預(yù)測誤差過大，必須對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運算，做出橫向比較以優(yōu)選最佳。負(fù)荷預(yù)測模型遵循原始資料，反映了數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，表現(xiàn)為一個數(shù)學(xué)公式。負(fù)荷預(yù)測模型多種多樣，它們各自使用不同結(jié)構(gòu)的資料，因此對一個具體資料，就有選擇適當(dāng)預(yù)測模型問題。

（五）分析預(yù)測結(jié)果。對于預(yù)測模型模擬出的結(jié)果要根據(jù)已有的可能性，對新的趨勢和發(fā)展進(jìn)行綜合分析，對于影響預(yù)測結(jié)果的因素進(jìn)行分析，最終對初步預(yù)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。

（六）預(yù)測說明。根據(jù)負(fù)荷模擬預(yù)測的結(jié)果，進(jìn)行預(yù)測說明，說明的內(nèi)容包括得到結(jié)果的預(yù)測條件、假設(shè)環(huán)境。報告分析、數(shù)學(xué)模型、預(yù)測結(jié)果及必要圖標(biāo)。

三、負(fù)荷預(yù)測的方法

（一）時間序列法

利用時間序列法預(yù)測負(fù)荷的結(jié)果具有很好的延續(xù)性，計算速度快。但是由于存在負(fù)荷的穩(wěn)定假設(shè)，必須在較長的時間區(qū)域內(nèi)保持穩(wěn)定性，模擬的函數(shù)才有效。時間序列法是在過去的負(fù)荷變化規(guī)律會一直延續(xù)或者循環(huán)到將來的假設(shè)下進(jìn)行的，尋找過去的負(fù)荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)隨時間變化的規(guī)律，擬合出負(fù)荷數(shù)據(jù)隨時間變化的函數(shù)，進(jìn)而預(yù)測未來負(fù)荷數(shù)值的方法。另外，時間序列法缺乏對對環(huán)境等因素的充分考慮。因此該方法只適合短期內(nèi)的模擬。此類模型的建模必須在平穩(wěn)隨機(jī)性的前提條件下進(jìn)行。在實際負(fù)荷中，首先要將一般序列轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)隨機(jī)序列，對平穩(wěn)時間序列均值、自相關(guān)和偏相關(guān)函數(shù)，從而確定模型的類型的相關(guān)分析。最后進(jìn)行模型辨識，利用序列有關(guān)的樣本數(shù)據(jù)，對模型參數(shù)進(jìn)行估計。

（二）趨勢增長法

根據(jù)擬合函數(shù)的性質(zhì)可以分為比例系數(shù)負(fù)荷預(yù)測法、指數(shù)函數(shù)負(fù)荷預(yù)測法和二次多項式負(fù)荷預(yù)測法。趨勢增長法是在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬合出和已有數(shù)據(jù)一致的，能代表數(shù)據(jù)變化趨勢的函數(shù)，實現(xiàn)對未知時間和區(qū)域負(fù)荷的估計。其中，比例系數(shù)負(fù)荷預(yù)測法的原理是根據(jù)平穩(wěn)的歷史數(shù)據(jù)計算其相鄰時間間隔的的負(fù)荷增長速度。前提是負(fù)荷的增長速度是由規(guī)律的，從而才能依據(jù)這段數(shù)據(jù)進(jìn)行相鄰時間間隔內(nèi)負(fù)荷的外推預(yù)測。在實際的擬合過程中，首先利用原始數(shù)據(jù)對預(yù)測模型進(jìn)行檢驗，進(jìn)行誤差分析和修正，最后取修正后的結(jié)果作為負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果。

（三）最大負(fù)荷利用小時數(shù)法

年最大負(fù)荷是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率。在一定的時間段內(nèi)，假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運行，所消耗的電能等于該電力負(fù)荷全年消耗的電能，改時間段就是最大負(fù)荷利用小時數(shù)。一般根據(jù)已有數(shù)據(jù)和對地區(qū)用電結(jié)構(gòu)的變化趨勢加以大致的分析判斷。當(dāng)年最大負(fù)荷預(yù)測值為規(guī)劃水平年需求電量與最大負(fù)荷利用小時的比值。負(fù)荷與電量增長的具有一定的相關(guān)性，其的年均增長速度也有一定的規(guī)律性。

四、結(jié)語

總之，做好電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測關(guān)鍵在于提供高預(yù)測精度，展望未來電力系統(tǒng)的規(guī)劃，就如何提高預(yù)測精度是目前甚至較長一段時間內(nèi)研究電力負(fù)荷預(yù)測理論與方法的重點和難點。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊靖研，杜德生.一種電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測的新方法[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用.2004（02）

[2]賀靜，韋鋼，熊玲玲.負(fù)荷預(yù)測線性回歸分析法的模糊改進(jìn)[J].華東電力.2003（11）

[3]李國號.組合預(yù)測模型在電力中長期負(fù)荷預(yù)測系統(tǒng)中的應(yīng)用：[碩士畢業(yè)論文].廣州：中山大學(xué)，2006