電力系統負荷預測分類研究

國網鄂州供電公司 楊 英 胡函武 魏 晗 蘇 威

電力系統負荷預測是指以準確的調查資料和統計數據為依據，從歷史用電情況及現狀出發，將社會需求、電網后期規劃、自然環境及電力系統特征等諸多因素考慮在內，在保證一定精度的前提下，對未來某時段的負荷用量進行一個相對比較完美和科學的預測。根據負荷預測所表現的特點本文就其分類方法進行了研究和概述。

1.引言

伴隨著煤、石油等一次能源的日趨枯竭和近年來各地頻繁出現的霧霾現象，人們的節約和環保意識也在不斷增強。電力作為推動國民經濟快速發展的強大動力，已滲透到各個領域和行業，與人民的日常生活更是密不可分。目前，太陽能和風能等新能源的開發和利用還沒有得到普及，火力發電仍然是主要的發電方式。精準的負荷預測不但可以節約化石燃料，還能減少污染物的排放，有助于社會的可持續發展。根據使用性質的不同可將負荷分為四類：民用負荷、農業負荷、商業負荷、及工業負荷，每類負荷因其要求不同呈現出的規律和特征也不盡相同，但是其預測方法互為體系，相互通用。

通常人們根據預測時間的長短不同又將負荷預測分為短期，中期及長期等三大類，短則幾分鐘，長的可達幾個月甚至幾年。

2.負荷預測的分類

2.1 長期負荷預測

長期負荷預測用于對未來較長一段時間后的用電量進行預測，以年為單位，一般可達3～5年甚至更長，主要用于電網增容改建等中大型電網規劃，其中包括新能源并網、新站投運、高一級電壓等級發展等。由于涉及到當地人口數量變化、城市經濟發展、自然環境變遷等眾多不確定因素的影響，因此長期負荷預測的難度較大。

2.2 中期負荷預測

中期負荷預測相比長期負荷預測周期較短，但也短則數月，長則一年，主要用于機組的檢修、燃料計劃和交換計劃、水庫的調度、安排制定長期的運行方式和電網改造擴建計劃，另外精確的中期負荷預測對于變電設備的大修計劃、發電機組的檢修計劃、燃料的供應計劃、水庫的優化調度計劃、電力市場交易等環節同樣是十分必要的。工程人員利用數個月乃至一年的歷史負荷值，將設備停電檢修計劃、環境影響、氣候條件等諸多影響因素考慮在內進行中期負荷預測，從而做出長期電網運行計劃。

2.3 短期負荷預測

短期負荷預測周期一般較短，通常是電力調度人員利用近期負荷趨勢變化以及往年同期負荷情況對未來一天或一周內的負荷值進行預測。短期負荷預測在確定最優機組組合、減少旋轉備用容量、避免安全事故中起著至關重要的作用。由于短期負荷預測具有周期性和連續性的特點，因此呈現出一定的規律性，且波動范圍一般不大，主要受氣候因素的影響。

3.負荷預測的特點

電力系統負荷預測是通過對其歷史負荷數據及現狀進行分析總結來對它未來某段時間的發展趨勢做出一定程度的推理和猜測，從概率學上來講負荷預測的結果是一個不確定事件。同時也只有不確定事件才需要人們使用現代的技術手段（如數學方法和人工智能算法等）對未來的用電量進行預測。負荷預測的特征主要有以下幾點：

3.1 不準確性

事物的發展往往受到多種多樣其他因素的影響，而不是簡單的重復，因此其真實結果和預測值不會完全重合，總會出現一定程度的偏差，這是事物的隨機性所引起的。負荷預測作為一個不確定事件同樣也具有隨機性的特點，尤其是中長期負荷預測，其影響因素多種多樣，比如地區發展、人口增量、環境變遷、氣候變化等不確定性因素眾多且十分復雜，人們無法精確的推測所有的變化趨勢，而像設備年度檢修計劃、電網工程擴建等卻在人們的掌控范圍之內。因此諸多不確定性因素和某些確定性因素的組合使得負荷預測的結果在一定程度上呈現出不確定性或不準確性。

一般來說，影響負荷預測的不確定性因素越多越復雜，其預測精度必然越低。因此，人們對于不同類型負荷預測的精度要求也各不相同。其中短期負荷預測的精度要求為小于3%，中期負荷預測的精度誤差則一般不超過5%，而長期負荷預測由于自身所受的影響因素較多，其允許誤差在15%以內。表1列出了其他幾種短期負荷預測的精度要求。

表1 幾類短期負荷預測精度要求Tab.1 Several types of short-term load forecasting accuracy

3.2 條件性

為了盡量減少不確定性因素對事件結果的影響從而提高預測精度，工程人員往往需要針對其中的某些因素做出假設，比如地區人口以某一固定的速率增長，每年同期的環境溫濕度保持一致等。這些假設必須建立在研究分析上，再結合各種情況來確定，而不能是毫無依據的憑空捏造。只有經過充分的調查和大量的研究，再加上一定的前提條件才能使預測結果盡可能的接近實際值，并應用于電力調度當中。

3.3 時間性

不同類型的負荷預測對其預測速度要求各不相同，且在一定的區間范圍內，比如超短期負荷預測中的安全監視，其預測速度一般不超過五分鐘，而短期負荷預測的預測速度則要求在十分鐘以內，另外日負荷預測時差通常小于十五分鐘，日負荷谷荷預測時差最多為三十分鐘。

3.4 多方案性

短期負荷預測具有一定的連續性和波動性，而中長期負荷預測由于受到各種不確定性因素的影響呈現出不準確性和條件性，因此需要根據各種不同條件對負荷值未來發展趨勢的影響進行分別預測，從而得到各種不同情況下的負荷預測方案。

4.結語

由于電能在發、輸、變、配、用等五大環節是瞬時完成的，且電能不能進行大規模儲存，因此通過負荷預測來保持電力系統的供需平衡是十分必要的。研究了電力系統負荷預測的特點并根據預測周期的不同將其分為了長期、中期、短期和超短期四大類，方便電力工作者結合自身需求選取相應的預測種類。