電力規(guī)劃中負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究及其優(yōu)化

孫耀光

（國(guó)網(wǎng)河南西平縣供電公司，河南 駐馬店 463900）

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電力規(guī)劃中負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究及其優(yōu)化

孫耀光

（國(guó)網(wǎng)河南西平縣供電公司，河南 駐馬店 463900）

摘 要：電力在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中作用越來(lái)越大，而保證電網(wǎng)系統(tǒng)的健康安全運(yùn)行則是重要的一個(gè)課題。穩(wěn)定的電力系統(tǒng)需要對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)，所以說(shuō)負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力規(guī)劃重要環(huán)節(jié)，只有不斷地提升對(duì)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)水平，才能保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。隨著我國(guó)電力市場(chǎng)不斷健全和完善，預(yù)測(cè)電力負(fù)荷的方法得到長(zhǎng)足發(fā)展，本文重點(diǎn)分析了我國(guó)電網(wǎng)在規(guī)劃中電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的理論，詳細(xì)介紹分析了幾種電力負(fù)荷預(yù)測(cè)應(yīng)用方法，并針對(duì)優(yōu)化問(wèn)題提出意見(jiàn)建議。

關(guān)鍵詞：電力規(guī)劃；負(fù)荷預(yù)測(cè)；優(yōu)化方法研究

目前，隨著電力系統(tǒng)發(fā)展改革的不斷深入，我國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展也越來(lái)越規(guī)范和完善。但是根本而言電力企業(yè)都是獨(dú)立經(jīng)營(yíng)且自擔(dān)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，因此，在對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)就需要考慮到方方面面，確保電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量，達(dá)到運(yùn)行安全高效的目的，而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要做好電網(wǎng)系統(tǒng)中電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作。如今關(guān)于電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作有多種多樣的方法，但是根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況不同，需要探索最適合實(shí)際的預(yù)測(cè)方法才能保證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率，進(jìn)而指導(dǎo)電網(wǎng)系統(tǒng)的健康運(yùn)行。另外，運(yùn)行過(guò)程中還要不斷摸索電網(wǎng)負(fù)荷變化的規(guī)律，對(duì)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行合理優(yōu)化，提升電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)質(zhì)量和水平。

1. 預(yù)測(cè)電力負(fù)荷背景條件

1.1 掌握準(zhǔn)確完善的資料

為保證電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的科學(xué)性，需要深入了解電網(wǎng)發(fā)展的歷史變革和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況以及城鄉(xiāng)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃等內(nèi)容。但是，在實(shí)際工作開(kāi)展過(guò)程中，由于各種原因?qū)е孪嚓P(guān)資料無(wú)法完整地收集到位，且相關(guān)資料的準(zhǔn)確度也無(wú)法進(jìn)行深入考究和保障，因此，對(duì)預(yù)測(cè)電力負(fù)荷所需的運(yùn)行資料需要進(jìn)行分析和篩選，才能確保準(zhǔn)確地、科學(xué)地預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。而與之相關(guān)的資料主要包括當(dāng)?shù)剌^為系統(tǒng)的發(fā)電量和電網(wǎng)直供量資料等，要避免出現(xiàn)遺漏和重復(fù)的現(xiàn)象，進(jìn)而保證電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果。

1.2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)我國(guó)現(xiàn)狀

一般而言，隨著預(yù)測(cè)電網(wǎng)區(qū)域的擴(kuò)大，電網(wǎng)系統(tǒng)供電負(fù)荷產(chǎn)生的變化就會(huì)越大，我國(guó)地域幅員遼闊，在這方面存在著較大的問(wèn)題。不過(guò)通過(guò)深入地分析這一現(xiàn)象具體的成因，還是有管用措施予以降低影響和規(guī)避誤差的。特別是對(duì)于條件良好的地方，可以對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)的主供電區(qū)和用量大戶進(jìn)行分別預(yù)測(cè)和計(jì)算，保證數(shù)據(jù)的合理準(zhǔn)確。

1.3 進(jìn)一步協(xié)調(diào)規(guī)劃

通過(guò)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀的分析可以看出，我國(guó)發(fā)展主要的特征就是經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，特別是第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)，發(fā)展速度驚人，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步在一定程度上推動(dòng)了城鎮(zhèn)的發(fā)展進(jìn)而工業(yè)產(chǎn)業(yè)的騰飛，這都需要電力產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁支撐。所以，能否滿足今后經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理科學(xué)地規(guī)劃，而分析電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)則是保證規(guī)劃質(zhì)量的重要工作，特別是對(duì)市縣電網(wǎng)的規(guī)劃具有積極影響。

2. 關(guān)于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)內(nèi)容

開(kāi)展電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)工作，是以建立起來(lái)的電力負(fù)荷模型為研究對(duì)象，其最主要的構(gòu)成包括，電力負(fù)荷的時(shí)空特性、電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷電壓以及電力的頻率特性等內(nèi)容。所謂的電力負(fù)荷的時(shí)空特性：是指隨著空間位置改變和時(shí)間變動(dòng)，電網(wǎng)負(fù)荷也會(huì)發(fā)生改變，而且通常這一改變較為復(fù)雜，需要通過(guò)分析負(fù)荷時(shí)間的曲線體現(xiàn)時(shí)空的特性，所以根據(jù)時(shí)間的區(qū)別，負(fù)荷曲線可以被劃分為年負(fù)荷、季負(fù)荷、月負(fù)荷和日負(fù)荷；根據(jù)用電性質(zhì)又可以劃分為生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和市政4個(gè)研究領(lǐng)域等。

關(guān)于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的模型，不僅要對(duì)短期實(shí)時(shí)電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，還要發(fā)揮對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃以及電力發(fā)展進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的作用，一般情況下會(huì)通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行評(píng)估。值得注意的是預(yù)測(cè)電網(wǎng)長(zhǎng)期的負(fù)荷情況時(shí)，存在客觀上的誤差，而導(dǎo)致這一誤差出現(xiàn)的原因是電網(wǎng)運(yùn)行的不穩(wěn)定、負(fù)荷變化的不確定。但是總體而言，負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度還是非常高的。

3. 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的主要方式

3.1 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的分類

一般電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法分類有幾種類別，如果按照時(shí)間劃分，主要可以分成4類：一是超短期預(yù)測(cè)，二是中期預(yù)測(cè)，三是短期預(yù)測(cè)，四是長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。其中的超短期預(yù)測(cè)時(shí)間單位一般為10分鐘或者1小時(shí)進(jìn)行監(jiān)控和處理；而短期的負(fù)荷預(yù)測(cè)計(jì)算單位則是月、周、天、小時(shí)等；對(duì)于中期預(yù)測(cè)是以5年時(shí)間為單位預(yù)測(cè)；而長(zhǎng)期則是以10年以上為時(shí)間計(jì)算單位預(yù)測(cè)。本文研究的預(yù)測(cè)方法主要是中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。

3.2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)主要方法

3.2.1 單耗法

所謂單耗法，則是通過(guò)測(cè)定電力負(fù)荷量的單耗進(jìn)而分析預(yù)測(cè)全面用電量，一般適用于農(nóng)業(yè)或者工業(yè)電力單耗指標(biāo)的負(fù)荷預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)效果較好。而實(shí)施單耗指標(biāo)進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，要注意區(qū)分不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)根據(jù)電力規(guī)劃期間單耗指標(biāo)開(kāi)展全面分析，結(jié)合之前單位的耗電量，根據(jù)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律預(yù)測(cè)最終單耗值。此方法特點(diǎn)是操作較為簡(jiǎn)單，在短時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)效果好，不過(guò)精度低，成本高。

3.2.2 趨勢(shì)分析法

這一方法又稱為曲線回歸法或者曲線擬合法。這種預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用最為常見(jiàn)，且研究成果在行業(yè)內(nèi)較多。所謂趨勢(shì)分析就是將之前收集的各種資料為依據(jù)，整合成為一條直線，同時(shí)以曲線趨勢(shì)為依據(jù)對(duì)某個(gè)階段電力的負(fù)荷值進(jìn)行確定。這種方法經(jīng)常用到的研究模型包括多項(xiàng)式、線性、冥函數(shù)、對(duì)數(shù)、指數(shù)、龔波茨等趨勢(shì)模型。但是盡管選擇模型相對(duì)簡(jiǎn)便，要求較高的地方是進(jìn)行曲線擬合必須保證精度與擬合區(qū)是一致的，進(jìn)而保證電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果。當(dāng)然，每種曲線模型都有誤差，因此進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)一定要把模型和當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展情況進(jìn)行結(jié)合，最終確定科學(xué)的、合理的模型。

3.2.3 回歸分析法

回歸分析法一般被稱為統(tǒng)計(jì)分析法，這種預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用較為廣泛，利用這種方法需要掌握因子間關(guān)系以及預(yù)測(cè)值。一般需要對(duì)某一地區(qū)用電量資料和影響因素進(jìn)行分析，隨后確定各影響因素和因子與用電量之間的關(guān)系，這是一種較為高效和科學(xué)的方法。但是，利用這種方法分析時(shí)，使用到的影響因素和表達(dá)方式并不容易確定，對(duì)分析結(jié)果的準(zhǔn)確造成影響。比如在某市國(guó)民生產(chǎn)總值和用電量以及人口已知情況下，可以計(jì)算該市用電量，其回歸方程式表示為：

W=-0.984+0.0727V+0.103N（V=當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)總值；N=人口）

以該公式為預(yù)測(cè)模型，該市在2015年用電量是278.23億千瓦時(shí)。

總之，所謂回歸分析也就是對(duì)歷史數(shù)據(jù)開(kāi)展匯總分析，最終確定電力負(fù)荷與影響因素之間的聯(lián)系，最終預(yù)測(cè)未來(lái)該市電力負(fù)荷。

3.2.4 灰色模擬法

灰色模擬法是我國(guó)學(xué)者鄧聚龍最先提出的預(yù)測(cè)理論，在一些掌握信息不全的情況下應(yīng)用的一種電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。所謂的灰色系統(tǒng)就是指未知信息，顯而易見(jiàn)灰色模擬法采用的是模糊思想，然后通過(guò)運(yùn)籌學(xué)以及自動(dòng)控制知識(shí)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。但是這里使用到的歷史電力數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)處理等方面的差異都會(huì)影響到最終負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果。不過(guò)這一方式操作簡(jiǎn)單，而且在樣本容量下精確度高。

3.2.5 負(fù)荷密度法

在平時(shí)預(yù)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)由于各區(qū)域的功能差異，電力負(fù)荷的密度存在很大區(qū)別。而負(fù)荷密度法則針對(duì)這一情況把區(qū)域劃分成不同的功能分區(qū)，比如商業(yè)區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)等。根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況、人民收入和人口規(guī)劃等情況，結(jié)合國(guó)際類似區(qū)域用電量對(duì)密度指標(biāo)進(jìn)行確定，最后測(cè)算用電負(fù)荷。計(jì)算公式為：

W=Ad（A=土地面積，d=用電密度）

對(duì)于土地規(guī)劃明確城鎮(zhèn)使用該方法較為高效，但是對(duì)于人口分布分散、用電類型復(fù)雜地區(qū)不建議使用該方式，因此該方法適用于對(duì)城市的新區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，影響因素較少，準(zhǔn)確度高。

結(jié)語(yǔ)

總之，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方式不同，但是各有千秋，都有著優(yōu)缺點(diǎn)以及適用領(lǐng)域，在最終確定預(yù)測(cè)方式時(shí)，要根據(jù)區(qū)域的實(shí)際情況，使用最適宜的預(yù)測(cè)方式，這樣才能夠保證預(yù)測(cè)花費(fèi)的科學(xué)準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的預(yù)測(cè)目標(biāo)。預(yù)測(cè)過(guò)程中，還應(yīng)結(jié)合具體工作情況對(duì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)估，這樣才能促進(jìn)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的提高。

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