城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測方法研究

張樹杰

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴州貴陽550002）

城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測方法研究

張樹杰

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴州貴陽550002）

介紹了不同負(fù)荷預(yù)測方法的適用范圍，分析城市電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展的特點；在此基礎(chǔ)上，提出了城市規(guī)劃不同階段和城市不同地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測實現(xiàn)方法，并進(jìn)一步研究提高城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性的措施。

城市電網(wǎng)；負(fù)荷預(yù)測

負(fù)荷預(yù)測是電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。隨著城鎮(zhèn)化率的不斷提高，城市電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測工作愈發(fā)重要。影響城市電網(wǎng)負(fù)荷變化的因素較多，與全網(wǎng)負(fù)荷相較，城市電網(wǎng)的負(fù)荷波動性更大、不確定因素更多。為提高城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性，根據(jù)城市電網(wǎng)的負(fù)荷特點，研究相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測方法是有必要的。

1 城市電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展的特點

一些起點較低、發(fā)展較快的城市，雖然目前用電水平較低，但隨著城市開發(fā)力度的加大，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的帶動下，城市用電量將呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢；而對于發(fā)展較為成熟的特大型城市，隨著城市用電負(fù)荷逐漸進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展階段，其用電量的年增長率明顯要低于快速發(fā)展的中小城市。電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測與分析，可通過預(yù)測模型進(jìn)行綜合識別，自動對城市用電荷載大小進(jìn)行調(diào)控，確保區(qū)域用電荷載大小與預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)一致，實現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的智能安全管理，此管理系統(tǒng)不但提高了智能化管理程度、保證了電網(wǎng)運(yùn)輸安全，而且此項系統(tǒng)的研究在電網(wǎng)信號設(shè)備管理中的使用尚屬首例。

2 電力負(fù)荷預(yù)測基本過程

電能資源是國家戰(zhàn)略規(guī)劃重點，在保持區(qū)域正常用電情況下，維持電力資源分配與使用協(xié)調(diào)運(yùn)行，體現(xiàn)了社會用電負(fù)荷控制的一體化建設(shè)。由于早期電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的滯后性，導(dǎo)致電力負(fù)荷預(yù)測缺乏先進(jìn)性，電能資源利用率偏低，限制了區(qū)域供電傳輸作業(yè)發(fā)展。為了更好地利用電能，要建立科學(xué)有序的電力負(fù)荷預(yù)測方案，解決早期用電規(guī)劃中潛在的問題。一般來說，電力負(fù)荷預(yù)測要按照標(biāo)準(zhǔn)流程操作：①收集，結(jié)合地區(qū)用電歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，收錄大量歷史用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，為后期預(yù)測分析做好準(zhǔn)備；②建模，結(jié)合原始數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型，以預(yù)測性模型為主，保持?jǐn)?shù)據(jù)分析與控制的一體化，確保試驗數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)一致；③算法，選擇與電力負(fù)荷預(yù)測相對應(yīng)的算法，為數(shù)據(jù)分析及控制提供指導(dǎo)依據(jù)，對模型或數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗、分析，掌握其規(guī)律性。

3 負(fù)荷預(yù)測的基本方法及其適用性

3.1 電力彈性系數(shù)法、回歸分析法

此類方法是通過對歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析而建立的外推模型，通常用于對中遠(yuǎn)期規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測結(jié)果的相互補(bǔ)充和校核。電力負(fù)荷預(yù)測所用方法要符合實際情況，回歸分析法中可按照時間順序進(jìn)行研究，以某個時間段為中心，收集歷史資料數(shù)據(jù)后展開預(yù)測。通常，時間序列可以反映出用電負(fù)荷的波動，在正常情況或特殊情況下，某個原始數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來的用電荷載動態(tài)，對數(shù)學(xué)模型建設(shè)提供相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐，再利用數(shù)學(xué)分析法進(jìn)行延伸、推算，所得數(shù)據(jù)結(jié)果的精確度更高?；貧w分析法具有歷史性特點，與歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合，體現(xiàn)了電力負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性。

3.2 灰色理論法

該方法可用于貧信息條件下的分析和預(yù)測，但因其構(gòu)造模型較為復(fù)雜，且數(shù)據(jù)離散程度越大預(yù)測精度越差，故僅用于短期負(fù)荷預(yù)測。灰色理論法用于電力負(fù)荷預(yù)測中，可以不考慮各項指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，可按照負(fù)荷指標(biāo)大小進(jìn)行獨立計算，不會對最終的負(fù)荷結(jié)果形成影響，大大控制了數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差。同時，在預(yù)測過程中，灰色理論法以短期預(yù)測為主，不適用于長期負(fù)荷預(yù)測，這是由于數(shù)據(jù)的時效性決定性的，若間隔周期太長，最終數(shù)據(jù)預(yù)測結(jié)果的誤差更大，需在短時間內(nèi)完成相關(guān)預(yù)測與分析。

3.3 人均用電法、單耗法、負(fù)荷密度法

此類方法一般適用于分項、分類的局部預(yù)測以及對預(yù)測結(jié)果的橫向比較。用電負(fù)荷預(yù)測是一項復(fù)雜工程，要考慮多個因素對區(qū)域用電產(chǎn)生的影響，同時選擇多個用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，確保用電負(fù)荷控制達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在人均用電法預(yù)測中，可選用橫向比較法進(jìn)行研究，按照地區(qū)綜合用電水平及需求情況，確定未來地區(qū)綜合用電規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，對發(fā)電生產(chǎn)及供輸電進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣能夠提高區(qū)域電能綜合分配效率，避免各種因素造成的耗損。此外，也要考慮經(jīng)濟(jì)、資源、氣候、人居等因素，對生活用電負(fù)荷產(chǎn)生的不利影響，這些都是預(yù)測中要考慮的問題。

3.4 空間負(fù)荷預(yù)測法

該方法由于對城市規(guī)劃內(nèi)容深度的要求較高，多用于城市各功能區(qū)地塊用地性質(zhì)比較明確的情況。不同的負(fù)荷預(yù)測方法適用范圍不同，在具體應(yīng)用于城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測時，必須結(jié)合城市負(fù)荷發(fā)展的特點、要求以及預(yù)測條件，選擇合適的預(yù)測方法，才能達(dá)到滿足預(yù)測精度的要求。對于城市電力負(fù)荷預(yù)測方案設(shè)計來說，要綜合多種因素進(jìn)行分析，空間負(fù)荷預(yù)測法使用過程中，必須以充分的預(yù)測條件為中心，確保預(yù)測數(shù)據(jù)符合規(guī)定的指標(biāo)要求。例如，供電公司要實現(xiàn)手機(jī)大量用電數(shù)據(jù)，通過調(diào)查與收集獲得原始數(shù)據(jù)，確保城市用電負(fù)荷預(yù)測達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對于預(yù)測模型構(gòu)建之后，要進(jìn)行綜合檢驗與評價，對數(shù)據(jù)誤差、指標(biāo)結(jié)果、空間布局等進(jìn)一步探討，確定電力負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)與動態(tài)數(shù)據(jù)相吻合，才能落實城市電網(wǎng)負(fù)荷控制標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)預(yù)測精度指數(shù)。

4 城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測注意事項

4.1 差異性

城市規(guī)劃不同階段負(fù)荷預(yù)測方法的選擇，由于在城市規(guī)劃的不同階段，其用地性質(zhì)及產(chǎn)業(yè)功能的規(guī)劃清晰程度不同，所以城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測原則上需要采用不同的方法。在城市總體規(guī)劃和分區(qū)規(guī)劃階段，負(fù)荷預(yù)測可采用電力彈性系數(shù)法、回歸分析法等。在城市詳細(xì)規(guī)劃階段，對地域范圍較小的居住區(qū)、工業(yè)區(qū)等局部范圍的負(fù)荷預(yù)測可選用人均用電法、單耗法、空間負(fù)荷預(yù)測法。

4.2 區(qū)域性

城市不同地區(qū)負(fù)荷預(yù)測方法的選擇，按照建設(shè)時期的不同，城市可大致分為老城區(qū)和新區(qū)（開發(fā)區(qū)）。不良數(shù)據(jù)的存在將給正常數(shù)據(jù)的運(yùn)用帶來較大的干擾，影響預(yù)測體系的精度。如果不良數(shù)據(jù)的影響過大，則可能誤導(dǎo)預(yù)測體系的預(yù)測結(jié)果。一般可通過經(jīng)驗分析及邏輯判斷排除由不良數(shù)據(jù)帶來的不良影響。敏感性分析要考慮具體情況，例如，城市功能定位不十分明確或城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展受國家政策等因素影響較大，需要根據(jù)不同情況做出多種方案的預(yù)測。

4.3 科技性

電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測可設(shè)置數(shù)字控制器，用其參與遠(yuǎn)程現(xiàn)場作業(yè)控制及傳輸調(diào)度，對遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺進(jìn)行設(shè)置，開發(fā)出了綜合性的現(xiàn)場作業(yè)負(fù)荷控制檢測系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸是城市電網(wǎng)負(fù)荷控制數(shù)字化控制重點，借助負(fù)荷控制系統(tǒng)實現(xiàn)了信號傳輸智能化維修，加快了新型城市電網(wǎng)負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)程，滿足了各類負(fù)荷控制運(yùn)行要求。因此，掌握智能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特點，設(shè)計城市電網(wǎng)負(fù)荷控制數(shù)字化智能系統(tǒng)模式，將會是智能網(wǎng)絡(luò)時代的技術(shù)革新要點。

5 結(jié)論

總之，隨著用電負(fù)荷預(yù)算方法的多元化發(fā)展，城市電力負(fù)荷預(yù)測可采用不同類型的方式，按照現(xiàn)有用電規(guī)劃方向進(jìn)行控制，確保電能資源綜合利用與控制。例如，模糊邏輯法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、組合預(yù)測法等，這些都是城市電力負(fù)荷預(yù)測可選用的方式。城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測需嚴(yán)格控制誤差率，在保證數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性前提下，提出切實可行的節(jié)能降耗措施，以免用電負(fù)荷超標(biāo)而造成資源浪費。

[1]李晶，王恕.遼寧電網(wǎng)負(fù)荷與氣象要素相關(guān)分析[J].遼寧氣象，2005（02）.

[2]胡明穎.地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測與優(yōu)化模式理論及應(yīng)用研究[J].通訊世界，2015（13）.

[3]馬鈞，龔夏冰.適應(yīng)于電網(wǎng)負(fù)荷的電動汽車運(yùn)營模式研究[J].上海汽車，2013（03）.

[4]葛延峰，孔祥勇.遼寧電網(wǎng)負(fù)荷與氣象信息相關(guān)性研究[J].東北電力技術(shù)，2013（06）.

[5]張勇，姚建光.江蘇泰州地區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷率特性分析[J].電力需求側(cè)管理，2011（03）.

TM76

A

1004-7344（2016）28-0123-02

2016-9-23

張樹杰（1987-），男，貴州貴陽人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電力系統(tǒng)規(guī)劃研究工作。