電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究綜述與發(fā)展方向的探討

梁毅強(qiáng) 陳觀興

摘要：隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國(guó)電力需求逐年提升，這對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)要求也更高；負(fù)荷預(yù)測(cè)作為電力系統(tǒng)規(guī)劃、計(jì)劃、用電、調(diào)度等部門的基礎(chǔ)工作，其與整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量有著直接聯(lián)系。結(jié)合實(shí)際來看，科學(xué)合理的電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，是我國(guó)電力系統(tǒng)能夠達(dá)到時(shí)代發(fā)展需求的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；負(fù)荷預(yù)測(cè)；研究及發(fā)展方向

電力系統(tǒng)負(fù)荷即是對(duì)已知電力系統(tǒng)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、氣象等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的整合設(shè)定，按照專業(yè)方法通過詳細(xì)的分析研究，來探索出各事物件所存在具體內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律，以此對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)值進(jìn)行正確有效的預(yù)測(cè)。通常電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)可對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)中規(guī)劃、用電、調(diào)度等部門做實(shí)時(shí)規(guī)劃，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量基礎(chǔ)上，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效率；近年來電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)運(yùn)用范圍逐步拓寬，預(yù)測(cè)類型和方法也呈現(xiàn)多元化，其后續(xù)發(fā)展方向和發(fā)展前景較為明朗。

一、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)要點(diǎn)

電力系統(tǒng)符合預(yù)測(cè)中的負(fù)荷主要指機(jī)器或相關(guān)主動(dòng)機(jī)所克服外界阻力，其可看做的對(duì)某一系統(tǒng)業(yè)務(wù)能力所提具體要求，也是物體本身所承載重量的直觀展現(xiàn)；電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)則主要是按照國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展各種相關(guān)因素來對(duì)電力需求之間關(guān)系進(jìn)行實(shí)時(shí)劃分，通過預(yù)測(cè)電力用戶需電量以及最大負(fù)荷，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，保障運(yùn)行指標(biāo)穩(wěn)定基礎(chǔ)上，突出其整體運(yùn)行安全性；總體來看，電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，能夠在電力事業(yè)發(fā)展期間，按照特定時(shí)間節(jié)點(diǎn)劃分，通過相關(guān)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)展情況做實(shí)時(shí)展現(xiàn)，以此對(duì)各地區(qū)供電量及最大供電負(fù)荷做合理規(guī)劃設(shè)置，其對(duì)我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展意義重大[1]。

二、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)類型分析

1、按照預(yù)測(cè)周期模式分類

當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)符合預(yù)測(cè)類型，主要是根據(jù)預(yù)測(cè)周期以及預(yù)測(cè)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)類型設(shè)置，其中按照負(fù)荷預(yù)測(cè)周期模式進(jìn)行分類時(shí)，主要是以長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)、中期負(fù)荷預(yù)測(cè)、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)來體現(xiàn)。長(zhǎng)期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)即以國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素為根本，針對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展行業(yè)進(jìn)行相應(yīng)預(yù)測(cè)，此類預(yù)測(cè)方法主要是建立在相關(guān)數(shù)據(jù)無周期變化基礎(chǔ)上進(jìn)行，其能夠?yàn)槲覈?guó)電網(wǎng)規(guī)劃提供較為有利的數(shù)據(jù)，在進(jìn)行相應(yīng)電網(wǎng)年度檢修工作時(shí)，主要借助長(zhǎng)期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)來完成。

相應(yīng)中期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)即按照相關(guān)負(fù)荷、電量變化來進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，周期性的分析相應(yīng)變化規(guī)律，其預(yù)測(cè)負(fù)荷內(nèi)容即對(duì)用電量、月平均最大負(fù)荷、月最大負(fù)荷的實(shí)時(shí)分析；與此同時(shí)中期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)往往受到氣候條件、用戶生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面影響較多，因此其主要適用于水庫調(diào)度等相關(guān)電力行業(yè)中。

按照預(yù)測(cè)周期模式所劃分的短期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，主要以日開停機(jī)以及發(fā)電計(jì)劃來體現(xiàn)，其可分析某日某個(gè)特點(diǎn)時(shí)間段用電負(fù)荷，以此得出相關(guān)日用量變化，本身周期性明顯；其在運(yùn)用期間受溫度、濕度等自然氣象影響相對(duì)較為突出。而超短期負(fù)荷電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，作為短期電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)的分支，其主要是實(shí)時(shí)分析相應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻及后續(xù)相應(yīng)時(shí)段負(fù)荷做一定分析，多在氣溫較高的暑期采用。

2、按照負(fù)荷預(yù)測(cè)內(nèi)容及負(fù)荷形式分類

按照負(fù)荷預(yù)測(cè)內(nèi)容分類而成電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，主要以系統(tǒng)型負(fù)荷預(yù)測(cè)和母線型負(fù)荷預(yù)測(cè)來體現(xiàn)。起重系統(tǒng)性負(fù)荷預(yù)測(cè)主要按照實(shí)際電力系統(tǒng)負(fù)荷需求量，做相應(yīng)預(yù)測(cè)；而母線型負(fù)荷預(yù)測(cè)則是在某個(gè)特定時(shí)刻，對(duì)相應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷值做是實(shí)時(shí)分配，來突出其實(shí)質(zhì)性特征。

按照負(fù)荷預(yù)測(cè)形式分類而成電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，即城市民用性電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、農(nóng)村型電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、商業(yè)型電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、工業(yè)型電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，其中城市民用性電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)與商業(yè)型電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)在當(dāng)前時(shí)代發(fā)展大背景下，因城市化進(jìn)程加快，而整體提升效率相對(duì)較快。

三、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法

當(dāng)前電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法主要以彈性系數(shù)法、經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)法、單耗法、實(shí)踐序列法、灰色預(yù)測(cè)法來表現(xiàn)。其中彈性系數(shù)法主要是以分析國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)速度，得出系統(tǒng)規(guī)劃電量總量數(shù)值，其說具有的操作便捷計(jì)算簡(jiǎn)單特性較為明顯。而經(jīng)濟(jì)發(fā)展預(yù)測(cè)則主要以經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為前提，來明確相應(yīng)電力變化規(guī)律，以此實(shí)時(shí)掌握市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)，繼而確定社會(huì)實(shí)際發(fā)展過程用電需求，來制定合理專業(yè)的電力系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行方案。

電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法中的單耗法及通過對(duì)相應(yīng)適當(dāng)產(chǎn)品或產(chǎn)值具體單耗分析，得出對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)結(jié)果，單耗法本身所具有的程序復(fù)雜，所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)較多特點(diǎn)，整體運(yùn)用時(shí)間成本較高，可適度的在短期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中予以使用，其與類型電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)不建議使用單耗法。時(shí)間序列法則是以電力負(fù)荷隨機(jī)變量原理，從電力負(fù)荷歷史材料等方面進(jìn)行綜合考量，通過識(shí)別相應(yīng)隨機(jī)模型估計(jì)模型參數(shù)，以此對(duì)相應(yīng)電力負(fù)荷做實(shí)時(shí)變化規(guī)律分析，得出負(fù)荷預(yù)測(cè)，其所需參考數(shù)據(jù)較少，應(yīng)用過程工作量相對(duì)較小，但與此同時(shí)其因負(fù)荷變化缺乏規(guī)律性，所存在的預(yù)測(cè)結(jié)果存在誤差性風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。

灰色預(yù)測(cè)法作為電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法中較為現(xiàn)代化的一種方法，其應(yīng)用方法原理如下圖（圖1）所述。

主要按照對(duì)重點(diǎn)數(shù)據(jù)的分析利用，明確其分布規(guī)律以及變化趨勢(shì)同時(shí)，得出相應(yīng)負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)值，其所具有的便于檢驗(yàn)容易掌握特性較為明顯，最終預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度相對(duì)較高，但其只適用于短期電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)[2]。

四、電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)影響因素及發(fā)展方向

1、影響電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)因素

結(jié)合上文對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究分析，可以看出其發(fā)展相對(duì)較為迅速，但與此同時(shí)其在發(fā)展過程中所所受影響因素也相對(duì)較為明顯。比如在溫度天氣變化、自然災(zāi)害發(fā)生情況下，其整體規(guī)律性很難把控，實(shí)際實(shí)踐期間電力負(fù)荷基本大幅度處于波動(dòng)狀，導(dǎo)致相應(yīng)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)效果無法得到保障。與此同時(shí)市場(chǎng)環(huán)境因素導(dǎo)致國(guó)家電力事業(yè)政策變化，電力需求變化，增加了整個(gè)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)工作難度；且部分地區(qū)提供數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不相符，比如虛報(bào)負(fù)荷增長(zhǎng)率等情況，使得相應(yīng)系統(tǒng)處理短期內(nèi)很難出現(xiàn)較大幅度變化，而相關(guān)預(yù)測(cè)方法的針對(duì)性較高、局限性較強(qiáng)特性，在實(shí)際運(yùn)用期間必須分析并按照?qǐng)龊献鱿鄳?yīng)使用，否則便會(huì)出現(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)果偏差較大的現(xiàn)象。

2、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)后續(xù)發(fā)展方向

電力負(fù)荷預(yù)測(cè)后續(xù)發(fā)展方向，必然要以滿足我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展要求，以電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前影響電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)因素，探究出更加科學(xué)的電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方案；這個(gè)過程中必須做好對(duì)當(dāng)前國(guó)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的實(shí)時(shí)引入和借鑒，通過持續(xù)性的創(chuàng)新預(yù)測(cè)軟件來形成專業(yè)的系統(tǒng)預(yù)測(cè)機(jī)制，使調(diào)節(jié)運(yùn)行期間所出現(xiàn)預(yù)測(cè)問題能夠第一時(shí)間得到解決優(yōu)化，最大限度提升電力負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

針對(duì)當(dāng)前長(zhǎng)期、中期、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)中存在不足和問題，做好全方位的參數(shù)估計(jì)工作，通過對(duì)客觀數(shù)據(jù)分析尋求適當(dāng)數(shù)學(xué)模型，再利用參數(shù)估計(jì)方法求解起重若干待定參數(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的程序完善。對(duì)預(yù)測(cè)中原始數(shù)據(jù)處理應(yīng)更加重視，其也是后續(xù)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)發(fā)展的主要方向，明確采樣所得歷史符合實(shí)際數(shù)據(jù)所含有異常值概率較高，其主要是因人為因素和特殊原因引起異常數(shù)據(jù)所致，因此在對(duì)原始數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的流程改進(jìn)；以此保障電力負(fù)荷預(yù)測(cè)發(fā)展能夠與時(shí)代發(fā)展形成同步統(tǒng)一性[3]。

結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究綜述與發(fā)展方向的探討，可以看出由于當(dāng)前我國(guó)電力市場(chǎng)高速發(fā)展，其對(duì)整個(gè)負(fù)荷預(yù)測(cè)精度要求更高，以往的預(yù)測(cè)方法已經(jīng)逐漸出現(xiàn)一定的滯后性，因此針對(duì)以往方法理論做一定分析，適度引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)理念做深入改進(jìn)更新，是提升電力系統(tǒng)符合預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵，也是其主要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1]楊英，胡函武，魏晗，等.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)分類研究[J].電子世界，2018（21）：109.

[2]王亦玨，沈瑛俊，劉凱.對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究綜述與發(fā)展方向的探討[J].民營(yíng)科技，2017（12）：43.

[3]劉康平.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究綜述與發(fā)展方向解析[J].黑龍江科技信息，2013（07）：75.