電力系統負荷預測方法綜述

吳丹

摘 要：負荷預測對電力系統的調度運行和生產計劃有著前瞻性的作用，準確的負荷預測在當前的電網運行中扮演越來越重要的角色。負荷預測在電力系統中指的是在充分考慮一些重要的自然條件、社會影響、增容決策、系統運行特性等情況下，利用數學方法對過去或者未來的負荷進行處理，在滿足一定精度的情況下，可以預測出某一特定時刻的負荷值。該文給出了電力系統負荷預測的概念，并論述了其意義，對現有的負荷預測方法進行了分類與原理性的介紹，并對未來的發展方向做出了展望。

關鍵詞：電力系統 負荷預測 新發展

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0098-01

電力系統負荷預測的結果可以在某種程度上反映負荷的發展現狀。通過預測結果，調度部門可以確定各規劃年用電負荷構成、供用電量最大負荷、各供電區域各規劃年供用電量及規劃地區總的發展水平。負荷預測對于電源的建設規劃、發電機組的安裝和容量確定、電網的增容等都有重要的意義，同時也是推進電力市場化合調控運行的基礎。

1 負荷預測的概念

電網、供電區域或發電廠在某個時刻所承擔的用戶功率消耗之和稱為負荷。按照負荷在電力系統中所處的位置又可將負荷分為發電負荷、供電負荷和用電負荷；對于負荷檢測部分來說，負荷在時間上可分為年、月、日、時、分負荷。

2 負荷預測的作用和現狀

從電力系統發展到現在，負荷預測的地位也經歷了從輕到重的變化。在1970年至1996年這近30年的缺電時間內，由于當時的技術缺陷以及對于控制用電的力度等客觀存在的原因，負荷預測的準確度并不高。而在1997年之后，我國的電力市場上供求關系發生了極大的變化，局部地區出現了供電的負增長等，而有的地區的用電卻仍處于十分低迷的狀態，因而在當下，我國對于負荷預測的高精度有了迫切的需要。

3 負荷預測的常用方法

3.1 單耗法

單耗法可分為“產品單耗法”和“產值單耗法”，一般在電力系統的負荷預測中采用的是“產品單耗法”。具體來說，產品單耗法指的是單位產品電耗法，通過產量和平均單位產品耗電量可以計算該產品的總電力需求量。由此得到總電力需求量的計算公式為：

式中A代表總電力需求量；b為產品需求量；q為產品單位的耗電量。

從單耗法的計算思路可以看出，由于短期內產品耗能和產量等是可以通過現有的跡象判斷分析得出的，但是在實際操作中，每個產品的耗電量很難都有非常精確的結果，因此存在一定的局限性，且工作量也很大。

3.2 彈性系數法

國民經濟平均增長率和區域總用電量的平均年增長率比值稱為電力彈性系數，計算方法如下：

其中，表示電力彈性系數，表示國民經濟平均年增長率，表示總用電量的平均年用電增長率，表示規劃初期的總電力需求量，表示規劃末期的總電力需求量。

根據當前社會的變化規律，電力彈性系數在一般情況下大于1。但是并不能簡單的確定電力彈性系數的具體值，因而盡管彈性系數法方法簡單、計算方便，但也存在工作量和結果精確度的問題。

3.3 回歸分析法

對歷史負荷進行整理，可以發現負荷的變化規律以及引起負荷改變的原因，從而確定出回歸分析模型中的因變量、自變量和回歸方程。

數學模型的一般表達式為：

回歸分析法是通過純數學理論和建模的思想而確立的，預測速度快且過程簡單，具有平滑的外推性能，對負荷有很強的擬合能力，各參數的估計方法成熟，能夠綜合考慮各個影響因素，適合預測中期負荷。回歸分析法的缺點是當變化趨勢和分布律的穩定性要求過高或者數據樣本不足時，無法確定回歸方程，并且難以詳細的描述負荷的各影響因素，精度也變得不能滿足要求。

4 電力系統負荷預測技術的新發展

4.1 人工神經預測技術

解決時間序列預測問題（尤其是平穩隨機過程的預測）多用ANN（人工神經元網絡），因此在預測電力系統負荷時也可以用ANN。負荷預測是ANN在電力系統應用中最為合適的一個領域，也是目前為止研究的較多的一個課題，已經在現階段取得了明顯的成果。研究表明，與其他方法相比，ANN的預測結果更精確，具有良好的發展前景。但是因為技術不成熟，還有一些問題存在。如，把針對一個系統設計的ANN直接的應用在另一個系統上時，原來性能良好的ANN預測的準確性會明顯減低。所以對于不同的系統，需要根據氣象和負荷變化規律選取不同的ANN結構和模型、不同的數據處理方法和不同的特征參數。總而言之，需要做到具體系統具體分析。

4.2 小波分析預測技術

小波分析是一種時域—頻域分析法，對于不同頻段的成分可以進行逐步精細和較小步長的采樣，甚至可以聚焦到一個信號的任意細節點上，且對奇異信號非常敏感，具有很強的處理突變或微弱信號的能力。具體的說，小波分析法就是把一個信號的信息轉化成小波系數，從而可以更方便的進行分析、處理、傳遞、儲存或重建原始信號。由于上述特點，小波分析法被廣泛的應用在預測負荷等問題上。

通過對主要負荷的特征進行提取，小波分析法可以對將來的負荷進行預測。并且除了考慮運行頻率、次序時間、負荷出現的時段等常規特征，還需要考慮負荷產生的無功功率因素等其他特征，從而利用小波分析法來識別和細分不同的負荷，這也是小波分析法進一步需要研究的方向。

5 結語

負荷預測是電力系統安全可靠經濟運行規劃的基礎與前提，負荷預測的精確與否很大程度上影響著電網的穩定運行。現有的負荷預測方法盡管已經非常多元化，但是每個方法都有缺點和優點。負荷預測的未來工作包括：提高預測模型參數估計的精確度、挖掘負荷變化的規律、加強對負荷歷史數據的處理、把多種預測方法相結合、探索新的模型等。

參考文獻

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