城市配電網(wǎng)電力負(fù)荷特性分析

楊占勝

城市配電網(wǎng)電力負(fù)荷分析是對(duì)一定范圍內(nèi)電力負(fù)荷的大小、發(fā)展趨勢(shì)及其分布等特點(diǎn)的刻畫(huà)與描述。城市配電網(wǎng)電力負(fù)荷具有很多不同的特點(diǎn)，例如負(fù)荷大小、增長(zhǎng)趨勢(shì)等。空間電力負(fù)荷分析是準(zhǔn)確地進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，提出有效可行的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的關(guān)鍵，只有在進(jìn)行電力負(fù)荷特性分析之后提出的預(yù)測(cè)方法，才會(huì)得到更高的負(fù)荷預(yù)測(cè)精度。

一、電力負(fù)荷的特性分析

（1）隨機(jī)變化的特性。電力負(fù)荷的隨機(jī)性可以分為內(nèi)在隨機(jī)性和外在隨機(jī)性?xún)煞N。內(nèi)在隨機(jī)性主要是電力系統(tǒng)中非線性元件的特性決定的，所以電力系統(tǒng)本身就是一個(gè)大型的非線性系統(tǒng)，并且電力負(fù)荷是該系統(tǒng)中的重要的一部分，因此，電力負(fù)荷也具有非線性特性，外在表現(xiàn)形式就是電力負(fù)荷數(shù)據(jù)的隨機(jī)變化性。（2）周期變化的特性。電力負(fù)荷具有隨機(jī)變化的同時(shí)，還有一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是電力負(fù)荷變化的周期性，主要是由于溫度、氣候和工作規(guī)律等的影響，外在表現(xiàn)為負(fù)荷的季節(jié)性變化、周循環(huán)、工作日與節(jié)假日等特征。例如，每年的電力負(fù)荷的峰值往往出現(xiàn)在冬季和夏季，低谷出現(xiàn)在春季和秋季；每周的電力負(fù)荷周一到周五的變化具有規(guī)律性，雙休日負(fù)荷相對(duì)降低；在節(jié)假日期間，電力負(fù)荷值也會(huì)出現(xiàn)降低的情況。

二、空間電力負(fù)荷的特性分析

電力負(fù)荷特性分析是電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，把握電力負(fù)荷的特點(diǎn)，有利于負(fù)荷預(yù)測(cè)精度的提高，同時(shí)在進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，若事先對(duì)空間電力負(fù)荷進(jìn)行分析，并且針對(duì)這些特性采用一些理論來(lái)描述，也必然會(huì)改善空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)精度。（1）空間電力分辨率。在進(jìn)行空間負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，首先必須將預(yù)測(cè)區(qū)域按照一定的規(guī)則劃分小區(qū)，但是所劃分的小區(qū)的大小、類(lèi)型也會(huì)影響空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法的結(jié)果及精度，所以本文引入了空間電力分辨率的概念。所謂空間電力分辨率就是指在地理信息系統(tǒng)環(huán)境下，將預(yù)測(cè)區(qū)域按照一定規(guī)則劃分為一組供電小區(qū)，如果每一個(gè)小區(qū)負(fù)荷數(shù)據(jù)都能夠非常容易的采集和確定，則將該組供電小區(qū)面積的倒數(shù)稱(chēng)為空間電力分辨率。空間電力分辨率是對(duì)空間電力負(fù)荷的分辨電力負(fù)荷大小和分布的能力的一種描述，包括所劃分供電小區(qū)的形狀、大小以及能否合理確定小區(qū)負(fù)荷值3個(gè)要素。通常劃分小區(qū)的方式主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是按照等大小的有規(guī)則的網(wǎng)格來(lái)劃分，網(wǎng)格可以是長(zhǎng)方形、正方形等有規(guī)則的圖形，這一類(lèi)劃分方式得到的小區(qū)的負(fù)荷數(shù)據(jù)并不能直接得到，需要通過(guò)總量負(fù)荷來(lái)給劃分的這些小區(qū)進(jìn)行合理分配；另一類(lèi)小區(qū)劃分方式是按照電力設(shè)備、行政區(qū)域、供電單位等的供電區(qū)域進(jìn)行劃分小區(qū)，這一類(lèi)劃分方式得到的小區(qū)的負(fù)荷數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)電力系統(tǒng)相關(guān)的電力設(shè)計(jì)的表記來(lái)收集。（2）空間電力負(fù)荷特性分析。空間電力負(fù)荷特性分析是提出可行有效的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的前提，空間電力負(fù)荷除了具有一般電力負(fù)荷的特性（即隨機(jī)變化性和周期變化性）外，還具有空間負(fù)荷自身特有的一些特性，并且這些特性能夠?yàn)橄乱徊娇臻g負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的提出奠定基礎(chǔ)。本課題針對(duì)的主要是按照供電范圍劃分方式下的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)，因此下面主要討論該方式下劃分的小區(qū)所具有的空間特性。一是S型增長(zhǎng)特性。空間電力負(fù)荷的增長(zhǎng)與該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)有關(guān)，主要包括該地區(qū)的人均國(guó)民生產(chǎn)總值，人口數(shù)量，及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)政策等。空間電力負(fù)荷各年的增長(zhǎng)并不是平穩(wěn)的，其增長(zhǎng)曲線呈現(xiàn)S型。但是，空間電力負(fù)荷S型增長(zhǎng)曲線并不是說(shuō)明負(fù)荷增長(zhǎng)總是在S型的基礎(chǔ)上開(kāi)始的，只是說(shuō)明電力負(fù)荷可能處于S型增長(zhǎng)曲線的任一階段。另外，有的電力負(fù)荷的增長(zhǎng)速度還會(huì)出現(xiàn)多次變化的情況，即多S型曲線的形式。因此，對(duì)小區(qū)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)其實(shí)就是對(duì)小區(qū)負(fù)荷從增長(zhǎng)速度為零，到高速發(fā)展，再到低速發(fā)展的階段的確定。二是負(fù)荷轉(zhuǎn)移特性。城市配電網(wǎng)是在“閉環(huán)設(shè)計(jì)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行”的主導(dǎo)思想下建設(shè)的，所以部分饋線之間是相互聯(lián)絡(luò)的，即相互之間可以發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程中，時(shí)而會(huì)通過(guò)開(kāi)關(guān)變位來(lái)倒切負(fù)荷以降低線路損耗、減少過(guò)載負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)饋線間、變電所間的負(fù)荷轉(zhuǎn)移。在發(fā)生負(fù)荷轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，一些是永久性轉(zhuǎn)移；另一些是臨時(shí)性轉(zhuǎn)移。永久性負(fù)荷轉(zhuǎn)移會(huì)永久的改變負(fù)荷小區(qū)的負(fù)荷，可以不計(jì)負(fù)荷轉(zhuǎn)移對(duì)負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)的影響；然而，臨時(shí)性負(fù)荷轉(zhuǎn)移會(huì)使負(fù)荷小區(qū)的負(fù)荷發(fā)展趨勢(shì)發(fā)生大的波動(dòng)，從而產(chǎn)生隨機(jī)性很大的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，進(jìn)而影響負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果，所以這部分負(fù)荷轉(zhuǎn)移必須在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的過(guò)程中予以考慮。三是空間傳播特性。以上特性都是空間電力負(fù)荷在時(shí)間上所體現(xiàn)出來(lái)的，同時(shí)，在空間上具有傳播性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在一些大負(fù)荷產(chǎn)生的區(qū)域，例如居民樓集中區(qū)域、學(xué)校、醫(yī)院等，它們的負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)變化會(huì)引起其周?chē)鷧^(qū)域的負(fù)荷的變化，這就體現(xiàn)了電力負(fù)荷的空間傳播性。電力負(fù)荷的空間傳播性是指在一定尺度下的空間電力分辨率下，負(fù)荷密度較大的小區(qū)對(duì)周?chē)^(qū)負(fù)荷的影響。

三、小結(jié)

城市配電網(wǎng)電力負(fù)荷特性分析是提出可行有效的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的基礎(chǔ)。本文首先對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行了分類(lèi)，然后分析了電力負(fù)荷所具有的隨機(jī)變化性和周期變化性特點(diǎn)，最后引入了空間電力分辨率的概念，對(duì)空間電力負(fù)荷具有的S型增長(zhǎng)特性、負(fù)荷轉(zhuǎn)移特性和空間傳播特性進(jìn)行了詳細(xì)地介紹分析，為提出可行有效地的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法奠定了基礎(chǔ)。