芻議電力系統(tǒng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測(cè)

王潤(rùn)陽(yáng)

摘 要：針對(duì)我國(guó)電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)中的問(wèn)題進(jìn)行了電力負(fù)荷的影響因素的分析，根據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)提出了幾種負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法，最后總結(jié)了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的流程。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷預(yù)測(cè)；因素；方法；流程；

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-08-00-02

負(fù)荷預(yù)測(cè)是電網(wǎng)規(guī)劃中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性決定了電網(wǎng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性；負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果為電網(wǎng)后續(xù)規(guī)劃提供指導(dǎo)，因?yàn)轭A(yù)測(cè)是從電網(wǎng)規(guī)劃的目的出發(fā)。首先是對(duì)整個(gè)區(qū)域總的負(fù)荷量進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)分區(qū)的負(fù)荷量進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，必須做好電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確合理性具有重要的研究意義。

一、負(fù)荷預(yù)測(cè)的問(wèn)題

（一）預(yù)測(cè)精度不高

目前電力負(fù)荷最大的問(wèn)題就是不能確保負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度，造成預(yù)測(cè)困難的原因是多方面的，首先是人為因素，即面對(duì)預(yù)測(cè)時(shí)的實(shí)際問(wèn)題，工作人員主要依靠自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷能。其次是不確定的因素，未來(lái)各種不可預(yù)知的能引起負(fù)荷變化的因素，這些都不能全部在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確的掌握和預(yù)測(cè)，例如氣候環(huán)境，對(duì)負(fù)荷的影響就很明顯。第三是任何理論方法都無(wú)法滿足所有的電力負(fù)荷環(huán)境條件的預(yù)測(cè)。此外，由于條件有限，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)所必須的數(shù)據(jù)資料不全，也會(huì)為負(fù)荷預(yù)測(cè)造成很大的困難。

（二）負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程復(fù)雜

電網(wǎng)規(guī)劃中負(fù)荷預(yù)測(cè)所需要收集的數(shù)據(jù)眾多，包括負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的歷史與規(guī)劃數(shù)據(jù)，在實(shí)際規(guī)劃過(guò)程中，有些數(shù)據(jù)不能直接得到，有些數(shù)據(jù)能得到但不精確，甚至有些根本得不到，這些都將給負(fù)荷預(yù)測(cè)工作帶來(lái)麻煩，對(duì)預(yù)測(cè)的精度有一定的影響。負(fù)荷預(yù)測(cè)的復(fù)雜性主要表現(xiàn)為預(yù)測(cè)時(shí)計(jì)算過(guò)程的的復(fù)雜性，盡管目前的計(jì)算機(jī)計(jì)算能力和計(jì)算軟件為負(fù)荷預(yù)測(cè)提高了計(jì)算效率，但是在預(yù)測(cè)過(guò)程中要進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)，就需要迭代計(jì)算，預(yù)測(cè)精度只提高一倍時(shí)計(jì)算量可能就要成千上百倍的增加。此外，影響負(fù)荷發(fā)展的不確定因素較多，城市規(guī)劃項(xiàng)目在具體實(shí)施過(guò)程中經(jīng)常遇到政策、資金、建設(shè)環(huán)境等方面的不穩(wěn)定因素增加了城市電網(wǎng)負(fù)荷的發(fā)展存在較大的不確定性。

二、負(fù)荷預(yù)測(cè)內(nèi)容

電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測(cè)要按照以下流程和步驟進(jìn)行，下圖是負(fù)荷預(yù)測(cè)的完整流程圖：

負(fù)荷預(yù)測(cè)流程圖

整個(gè)流程包括確定負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的、收集資料、整理資料、初步分析資料、建立預(yù)測(cè)模型、分析預(yù)測(cè)結(jié)果和說(shuō)明預(yù)測(cè)結(jié)果等步驟。

（一）制定預(yù)測(cè)計(jì)劃，確定負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的是負(fù)荷預(yù)測(cè)是個(gè)首要也是非常重要的步驟，只有確定了目的才會(huì)有方向性。負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的要聯(lián)系電力系統(tǒng)實(shí)際需要，結(jié)合所需要的歷史資料，選擇合適的預(yù)測(cè)方法，畢竟不同地區(qū)、不同的規(guī)劃要求都會(huì)使得負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的不同。

（二）需要收集的資料包括用電大用戶及其用電發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃新增和待建的大用戶名單、裝接容量、合同電力需量、時(shí)間地點(diǎn)以及國(guó)家及地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中的重點(diǎn)項(xiàng)目、城市總體規(guī)劃中有關(guān)人口、產(chǎn)值、消費(fèi)結(jié)構(gòu)和大用戶的歷年裝接容量、用電量、負(fù)荷、合同電力需量等。然后對(duì)所收集的各方面資料進(jìn)行審核和篩選，提高預(yù)測(cè)的效率，另外對(duì)關(guān)鍵資料進(jìn)行加工整理，確保預(yù)測(cè)效果。

（三）根據(jù)收集的資料畫出動(dòng)態(tài)折線圖和散點(diǎn)圖，計(jì)算如自相關(guān)系數(shù)等常用統(tǒng)計(jì)系數(shù)，為建立模型做準(zhǔn)備。通過(guò)動(dòng)態(tài)折線形態(tài)可以明確數(shù)據(jù)變動(dòng)的軌跡，尤其是注意離群的數(shù)值和轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分析其產(chǎn)生的原因。

（四）建立預(yù)測(cè)模型。正確的選擇預(yù)測(cè)模型十分關(guān)鍵，負(fù)荷模型軌跡具有多樣性，如果在不同時(shí)間段，區(qū)域內(nèi)只選擇一種模型，會(huì)造成預(yù)測(cè)誤差過(guò)大，必須對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算，做出橫向比較以優(yōu)選最佳。負(fù)荷預(yù)測(cè)模型遵循原始資料，反映了數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，表現(xiàn)為一個(gè)數(shù)學(xué)公式。負(fù)荷預(yù)測(cè)模型多種多樣，它們各自使用不同結(jié)構(gòu)的資料，因此對(duì)一個(gè)具體資料，就有選擇適當(dāng)預(yù)測(cè)模型問(wèn)題。

（五）分析預(yù)測(cè)結(jié)果。對(duì)于預(yù)測(cè)模型模擬出的結(jié)果要根據(jù)已有的可能性，對(duì)新的趨勢(shì)和發(fā)展進(jìn)行綜合分析，對(duì)于影響預(yù)測(cè)結(jié)果的因素進(jìn)行分析，最終對(duì)初步預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正。

（六）預(yù)測(cè)說(shuō)明。根據(jù)負(fù)荷模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果，進(jìn)行預(yù)測(cè)說(shuō)明，說(shuō)明的內(nèi)容包括得到結(jié)果的預(yù)測(cè)條件、假設(shè)環(huán)境。報(bào)告分析、數(shù)學(xué)模型、預(yù)測(cè)結(jié)果及必要圖標(biāo)。

三、負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法

（一）時(shí)間序列法

利用時(shí)間序列法預(yù)測(cè)負(fù)荷的結(jié)果具有很好的延續(xù)性，計(jì)算速度快。但是由于存在負(fù)荷的穩(wěn)定假設(shè)，必須在較長(zhǎng)的時(shí)間區(qū)域內(nèi)保持穩(wěn)定性，模擬的函數(shù)才有效。時(shí)間序列法是在過(guò)去的負(fù)荷變化規(guī)律會(huì)一直延續(xù)或者循環(huán)到將來(lái)的假設(shè)下進(jìn)行的，尋找過(guò)去的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的規(guī)律，擬合出負(fù)荷數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的函數(shù)，進(jìn)而預(yù)測(cè)未來(lái)負(fù)荷數(shù)值的方法。另外，時(shí)間序列法缺乏對(duì)對(duì)環(huán)境等因素的充分考慮。因此該方法只適合短期內(nèi)的模擬。此類模型的建模必須在平穩(wěn)隨機(jī)性的前提條件下進(jìn)行。在實(shí)際負(fù)荷中，首先要將一般序列轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)隨機(jī)序列，對(duì)平穩(wěn)時(shí)間序列均值、自相關(guān)和偏相關(guān)函數(shù)，從而確定模型的類型的相關(guān)分析。最后進(jìn)行模型辨識(shí)，利用序列有關(guān)的樣本數(shù)據(jù)，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。

（二）趨勢(shì)增長(zhǎng)法

根據(jù)擬合函數(shù)的性質(zhì)可以分為比例系數(shù)負(fù)荷預(yù)測(cè)法、指數(shù)函數(shù)負(fù)荷預(yù)測(cè)法和二次多項(xiàng)式負(fù)荷預(yù)測(cè)法。趨勢(shì)增長(zhǎng)法是在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬合出和已有數(shù)據(jù)一致的，能代表數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知時(shí)間和區(qū)域負(fù)荷的估計(jì)。其中，比例系數(shù)負(fù)荷預(yù)測(cè)法的原理是根據(jù)平穩(wěn)的歷史數(shù)據(jù)計(jì)算其相鄰時(shí)間間隔的的負(fù)荷增長(zhǎng)速度。前提是負(fù)荷的增長(zhǎng)速度是由規(guī)律的，從而才能依據(jù)這段數(shù)據(jù)進(jìn)行相鄰時(shí)間間隔內(nèi)負(fù)荷的外推預(yù)測(cè)。在實(shí)際的擬合過(guò)程中，首先利用原始數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)行誤差分析和修正，最后取修正后的結(jié)果作為負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果。

（三）最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)法

年最大負(fù)荷是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時(shí)的平均功率。在一定的時(shí)間段內(nèi)，假設(shè)電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，所消耗的電能等于該電力負(fù)荷全年消耗的電能，改時(shí)間段就是最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。一般根據(jù)已有數(shù)據(jù)和對(duì)地區(qū)用電結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)加以大致的分析判斷。當(dāng)年最大負(fù)荷預(yù)測(cè)值為規(guī)劃水平年需求電量與最大負(fù)荷利用小時(shí)的比值。負(fù)荷與電量增長(zhǎng)的具有一定的相關(guān)性，其的年均增長(zhǎng)速度也有一定的規(guī)律性。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，做好電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測(cè)關(guān)鍵在于提供高預(yù)測(cè)精度，展望未來(lái)電力系統(tǒng)的規(guī)劃，就如何提高預(yù)測(cè)精度是目前甚至較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)研究電力負(fù)荷預(yù)測(cè)理論與方法的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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