探究电力规划中负荷预测方法研究及优化

探究电力规划中负荷预测方法研究及优化

余剑

（国网咸宁供电公司湖北省咸宁市437100）

摘要：随着社会经济的发展，为避免原有硬件设施不健全，以及社会、政务、人文环境的束缚，规模化、集约化的各类大型专业经济园区、产业协作园区应运而生。如何做好新区的电力规划，避免无序发展占用规划用地、杆线迁移、反复征地等问题显得尤为重要。而负荷预测是做好新区电网规划的基础和保障，准确的负荷预测才能为合理布置电源点、电力走廊及建设时序提供科学的决策依据。

关键词:电力规划；负荷预测；优化

电力系统负荷预测不但是电力系统规划工作的主要组成部分，也是保证电力系统运行稳定和经济效益的前提，需根据当前的用电数据，结合政治、经济、气候等多种因素进行测算。负荷预测工作包括未来负荷需求量的预测以及未来用电量的预测。电力负荷需求量预测对于电力网络运行的容量数值有着直接影响，决定未来发电、输电、配电系统新增容量数值大小。

一、电力规划中负荷预测原理

建立负荷模型是电力系统负荷预测最为直接和有效的方法，这一模型包括两方面涵义：频率特性和负荷电压；负荷的时空特性。所谓负荷时空特性，主要是指负荷分布会伴随空间和时间变化而不同。基于负荷模型的复杂性，所以研究人员对这种特性进行描述通常采用的是负荷时间曲线。以时间作为依据，负荷曲线可以分为日负荷、周负荷、季负荷和年负荷。但若是划分依据定为时空角度，则该负荷曲线又有系统、用户和节点三种之分。除此之外，负荷曲线按照负荷性质划分还包括生活负荷、市政负荷、农业负荷以及工业负荷等。负荷模型在正常的安全运行中主要是指未来的时空特性，所以这也可视为负荷预测的模型。系统运行过程中负荷预测模型的内容十分广泛，既可在电力系统规划时进行长期预测，同时也可涉及到短期或实时负荷预测。概率统计是通常负荷预测所采用的方法，时间序列分析是工具，考虑到是对未来负荷的预测，因此误差的存在不可避免。比如自然灾害引起的断电就会导致事故时段负荷曲线的变化，诸如此类不确定因素以及负荷变化规律的影响，就是未来负荷预测误差产生的主要原因。因为人为干预存在，负荷预测模型所得到的结果就不可完全依靠。但需要注意，对负荷预测模型所计算而得的结果不能全盘否定，通常情况下这些结果的准确度还是较高的。

二、电力系统负荷预测分类

电力负荷预测按照预测的时间范围来划分，可分为超短期、短期、中期和长期预测。超短期负荷预测通常指对未来1h、0.5h、10min的负荷进行预测，主要用于对电力系统进行实时的安全分析与调度，满足运行要求，控制发电成本；短期负荷预测通常为1年以内的预测，它的预测单位包括月、周、天、小时，主要用于调节、指导电力部门的日常运行，合理安排月度检修计划、运行方式及日开停机、发电计划;中期负荷预测通常指5年左右的预测，长期负荷预测通常指10年以上的预测，中、长期负荷预测是以年为单位进行预测的，主要用于为电力系统规划建设为所处地区或电网电力发展的速度、电力建设的规模、电力工业的布局、能源资源的平衡、地区间的电力余额的调剂、电网资金及人力资源需求的平衡提供有效的依据。

三、电力规划中采用主要负荷预测优化方法

3.1负荷密度法

所谓负荷密度指的就是每平方千米的负荷值，该方法注重直观性。该方法的缺点在于不能对整个城市的负荷密度进行推测，但是可以将城市划分成不同的区块，然后再进行区域负荷密度的预测工作。具体工作流程为：先计算出区域内历史以及现在的负荷密度，再按照地区发展趋势以及负荷发展特征，对每个区域内目标年限的负荷密度预测值进行计算。对分区中少量用电量较大的用户单独罗列进行负荷计算。在应用该方法时需要注意地区整体经济社会和电力负荷因为外部环境变化而表现出跳跃式的发展特性。

3.2组合预测法

由于电力负荷数据具有复杂性与随机性，并且每种预测方法都有其适用范围，单一的预测模型往往难以实现准确地预测。因此，研究人员提出了组合模型预测方法，即根据各种算法的优缺点以及误差大小，将几种算法模型合理地组合起来，从而达到提高预测结果精度的目的。组合模型预测法在中长期和短期负荷预测中应用都较为广泛，其优点是克服了单一模型的不足，综合了多种预测模型的有利方面，使各种方法的优势得到互补，较好地改善了负荷预测的质量。

3.3回归分析法

借助回归法对负荷进行推测，需要依据往年的生产数据建立相应的数学模型，再对模型进行数学分析。可以使用统计学的相关方法对于数据中的变量进行分析，得出未来发展结果的预测值。通常回归模型主要包含一元线性、多元线性、非线性等。一般在对中期负荷进行预测时大多采用线性回归法，该方法预测结果比较可靠。回归分析法主要缺点是不能对规划水平年的工农业生产总值进行分析计算，同时该方法的计算结果适用于综合用电负荷预测，但是不具有区域借鉴意义。

3.4单耗法

单耗法就是通过测定电力负荷量的单耗进而分析预测全面用电量的方法，一般情况下适用于农业与工业电力单耗指标的负荷预测，预测效果较好。而实施单耗指标进行电力负荷预测时，要注意区分不同地区的经济发展状况以及发展目标，同时根据电力规划期间单耗指标开展全面分析，结合之前单位的耗电量，根据当地产业发展规律预测最终单耗值。此方法特点是操作较为简单，在短时间内预测效果好，缺点是精度低成本高。

3.5弹性系数法

电力弹性系数指的是地区总用量年平均增长率和工农业总产值的平均增长率之比，其所反映的是电力发展和国民经济发展的宏观指标。具体表达式如下所示：k=Vw/VWh-=(l+Kv)nWo

式中：Wo—计算期初的用电量；Wh—计算期末的用电量；k—电力弹性系数；Vw—国民经济生产总值平均增长的速度；n—所规划的年限。一般情况下，电力行业的发展和国民经济生产总值相比会有超前，也就是说电力弹性系数通常不小于1。但是由于电力弹性系数不会受到地区负荷结构或者是负荷性质的影响，可以对区域以往数据和各类用电比重的发展趋势进行了解和研究，然后进行宏观的负荷预测，可在校核中期符合预测中使用弹性系数法。

3.6趋势外推法

趋势外推法主要依照已有的历史负荷数据拟合一条函数曲线，使得这条曲线能够反映负荷本身的增长趋势，预测时则按照此增长曲线，估计出未来某时刻的负荷水平。趋势外推预测法一般适用于中长期负荷预测，在短期特别在超短期预测中也有应用。其优点是所需数据量少，工作量小。此外，对于同一组历史负荷数据，不同的模型的拟合及外推后的预测精度不同，所以在实际的预测过程中，可以比较各种模型的优劣，找出其中的较优者。

结语

综上所述，负荷预测是电力系统运行以及科学规划的重要工作，一般负荷预测可以为发展规划和计划决策的制定提供参考依据。高质量的负荷预测可以使电网规划更加科学，项目安排更加合理，同时可以进一步节省发电成本，提高电力工程的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]孙耀光.电力规划中负荷预测方法研究及其优化[J].中国新技术新产品,2016.

[2]卢伟东.电力规划中负荷预测方法研究及其优化[J].中国高新技术企业,2014.