負荷預測在配網規劃中的研究及應用

國網邵陽縣供電公司 李詩翰 網隆回縣供電公司 袁正文 株洲易力達機電有限公司 鄒佳洋

隨著市場化改革進一步發展，電力系統加大了運營機制以及自我效能方面的創新變革，能夠更好地滿足新時期社會電力發展需要。對于電網規劃運行研究領域來說，如何通過更加科學合理的方式對電力負荷進行預測，采用合適的負荷預測方法以及應用效果成了此領域最為關鍵的內容之一。近年來，無論是國內還是國外都針對負荷預測進行了研究，并取得了一定成果。但是現階段有關具體電網案例結合不同負荷預測方法對比分析方面的內容還有所缺失，所以針對此方面的研究能夠完善相應理論和實踐內容，可以證實負荷預測對于配網規劃的應用價值。

1 電力負荷預測的基本概述

所謂的電力負荷預測就是指以電力資源作為對象所實施的電量檢測分析工作，其所針對的是電力系統目前和今后將要承載的電量分析，對于后續可能承載的總體狀況實施預測和分析，明確區域性電量分布情況，以此為基礎能夠對電力系統規劃提供客觀、準確的參考依據。提升電力負荷預測的效果，不但能夠提升用電管理效果、第一時間發現并解決電力運行中存在的問題，同時也可以降低成本、提升經濟效益，能夠為后續電力資源規劃建設提供基礎，從而進一步提升電力系統經濟效益和社會效益。

2 影響電力負荷預測的因素

在電力負荷預測的具體操作時會受到很多因素的影響，例如當地環境氣候條件、經濟發展水平、突發性事件等，所以要根據實際發展情況采取針對性措施進行預測，從而確保數據的準確性。

2.1 環境氣候條件

環境氣候條件是對電力負荷預測影響較大的因素之一，每個國家和地區的研究人員都將此因素作為影響電力負荷預測的重要因素進行研究，特別是在利用數學模型預測方面更是要融入所在區域氣象部門所提供的相應指標，如氣候變化、溫濕度變化情況、雨量變化情況、長短期氣象預報信息等，同時要對這些因素造成電力負荷預測的影響情況進行對比分析。通過相應分析可知，隨著區域人口密度的上升，電力負荷預測的數值相對偏高，所造成的預測偏差也相對明顯。

2.2 特殊時間段

一些特殊的時間段也會對電力負荷預測造成較大的影響，如春節、國慶節等重大節日或者當地的特殊活動等關鍵時間段的電力負荷都會發生較大波動，通過參考文獻統計數據可知，這些時間段內電力負荷預測曲線會出現比較大幅度的下降趨勢。

2.3 突發性事件

實際應用時差異性的管理機制也會對電力負荷預測造成相應的影響。如某些區域對此方面工作重視程度不足，基礎性工作相對較弱，并沒有建立起有效的量化考核機制；缺少和各個用戶之間的有效信息交流，缺少長期計劃以及可行性分析，從而造成工作的無序性；相關工作人員專業能力不足，實際操作時無法進行準確的預測，預測結果偏差較大[1]。另外，某些用電規模較大的用戶用電不夠均衡，很多用電負荷較高的會對負荷預測造成較大影響，同時受到技術水平以及方法的制約，在進行電力負荷預測過程中往往會造成某些數據偏差較大，會對最終的結果造成影響。

3 電力負荷預測在配網規劃中的應用

有效的電力負荷預測需要建立在科學理論基礎上來進行，同時要根據所在區域的具體情況區別對待，這樣才可以對配網規劃提供準確的數據參考，從而充分發揮出電力負荷預測的價值。

3.1 電力負荷預測的基本原理和應用

對于電力系統規劃來說，電力負荷預測是非常重要的組成部分，充分發揮著統籌、協調的作用。想要確保電力負荷預測能夠發揮出應有的價值，一方面要充分分析所在區域的具體情況，包括這些區域前期電網運行情況、具體規劃設計情況、電力系統發展情況、區域經濟發展情況、電力和所在區綜合經濟的關聯性等，需要對涉及的資料進行充分的對比分析，確定出具有價值的信息，能夠判定出區域內一段時間電力負荷的變化趨勢，確定出特殊性用電信息，能夠為后續電力系統規劃提供相應的參考數據，從而保證配網規劃的科學性、有效性。

在進行電力負荷預測過程中，電力負荷模型是非常有效的手段之一，通過此模型可以明確電力負荷時間、空間、電壓、頻率特性等方面的內容。不同時間、不同空間背景下電力負荷也會有所差異，利用模型曲線變化能夠明確電力負荷月負荷、季度負荷、年度負荷方面的變化，同時也可以從中了解生產生活中負荷的變動情況，能夠了解不同區域范圍內負荷的發展趨勢，從而在整體上了解電力負荷的運行情況，進而可以為配網規劃和整體經濟發展提供參考[2]。

3.2 電力負荷預測方法及應用

選取某地2012—2021年的電力消費相應數據（見表1）作為基礎，將其和各個年份的電力消費情況綜合分析，通過應用單耗法、趨勢擬合法、多元線性回歸法等不同方法進行模型的分析，從而能夠對2022—2026年的電力負荷進行預測。

一是單耗法及應用。該種方法主要是按照電力負荷量的單耗量作為依據進行計算，能夠得到總體用電量。該種方法操作相對簡單，可以準確預判到短期內的電力負荷情況，更適合應用在某些區域農業生產和單耗指標工業電力負荷預測方面。但是該種方法存在一定的缺陷，例如相對較長時間段的負荷預測準確性不足，同時單耗預測的過程需要消耗大量人力物力以及財力[3]。

表1 2012—2021年電力消費情況

采取該種方法時，主要參照所在地的經濟發展情況來設定2022—2026年的國內生產總值（GDP）增長率情況，并按照高低不同分為三種情況，將其當作預測2022—2026年所在地GDP結果的參照，見表2。

表2 2022—2026年當地GDP預測情況

表3 3大產業GDP增加值預測

通過對所在區域3大產業的具體情況統計分析可知，2022—2026年階段第一產業預測增加值占到所在地GDP重量的12%，而第二產業預測增加值占到所在地GDP重量的55%，第三產業預測增加值占到所在地GDP重量的36%，具體情況見表3[4]。另外，利用對所在地2022—2026年3大產業單位內產值耗電和居民生活

年均增長率進行預測，可以計算所得3大產業和居民用電量，以此為基礎能夠對全省用電消費總量進行預測。

二是趨勢分析法及應用。該種負荷預測方法的基本原理在于參照以往電力負荷相應資料繪制出電力負荷應用變化曲線圖，以此來展現出電力負荷發生和發展的規律所在，同時能夠以此為基礎計算出不同時間、空間以及作用群體的負荷值，之后根據現階段電力以及經濟發展情況利用對比分析的方式制定出更加科學合理、符合實際的配網規劃，從而能夠保證電力可持續健康發展。趨勢分析法最為常用的模型主要包括線性擬合、指數擬合、多項式擬合等模型，具體應用時要按照實際情況選定適宜的模型，從而確保預測的準確性[5]。趨勢分析法的應用相對簡單，可以得到較為準確的預測結果，應用范圍非常廣泛。

對于案例情況來說，通過線性擬合、指數擬合、多項式擬合等方法的綜合應用來對2012—2021年的電力消費相應數據進行擬合，各個方法相對應的決定系數（R2）分別為：0.9708、0.9688、0.9795。決定系數代表趨勢線在估計值和相應實際數據，兩者所建立起的擬合度值控制在0～1范圍內，隨著決定系數逐漸接近于1，預測的可靠性也在上升。因此，選定可靠性最高的多項式擬合法來對2022—2026年的電力消費量進行預測?？梢酝ㄟ^如下公式對其進行擬合：

以此為基礎能夠對2022—2026年電力消費量進行預測，具體結果見表4。

表4 2022—2026年電力消費量預測結果

三是多元線性回歸分析法。該種方法也可以稱之為統計分析法，應用范圍較為廣泛。其基本原理在于：對特定區域用電量的過往數據和影響因素進行完備的統計分析，從而明確用電量和影響因素之間的函數關系，最終得到針對性的電量回歸方程公式。在此基礎上，按照實際情況計算得到具體的數值，從而采取針對性的措施進行預測，具有較高的準確性。但是該種方法在實際應用時需要較高的技術水平，特別是在電力負荷與影響因素內在聯系進行分析過程中，不但要應用較為合適的預測模型，同時也要應用影響因子參數，只有這樣才可以獲取準確的計算公式，能夠為后續操作打好基礎。

選擇2012—2021年中當地3個解釋變量來體現所在地的GDP、工業化率以及城鎮化率等指標，能夠得到多元回歸分析方程，具體公式為：

在預測電力消費前預測得到所在地2022—2026年之間的各個參數值，具體情況見表5。以表5為基礎，利用多元線性回歸分析法能夠對2022—2026年所在地電力消費量進行預測，所得預測結果見表6。

表5 2022—2026年所在地工業化率和城鎮率預測結果

在對所在地電力消費情況進行預測之后，通過單耗法、趨勢擬合法、多元線性回歸法等不同方法對于2022—2026年電力消費量進行預測，最終的結果見表7。從中可知，在配電網規劃過程中利用單耗值、趨勢擬合法所預測電力消費量要小于線性回歸分析法所得結果。

表7 不同方法預測2022—2026年電力消費量

3.3 預測結果分析

每一種負荷預測方法在數據樣本、應用條件、模型等方面有所差異，因此具體應用時很難做到相同判定標準下的比較結果。

一是通過單耗法進行負荷預測時重點針對的是3大產業增加值、單位產值耗電、所在地居民生活用電等方面的預測，從而得到所在地總電量消費預測結果。在配電規劃預測中應用此種方法相對簡單，但是準確性略有不足，該種方法預測的精度較差。因此，在配網規劃時此種方法更多用于工業、農業類電力消耗指標預測，可以得到較好效果。

二是應用趨勢擬合法能夠對原始數據進行觀測之后，可以找到最為合適的函數類型進行擬合，對于所得結果進行對比分析能夠得到最佳結果。雖然該種方法應用時沒有考量所在區域經濟發展、人口因素的影響，但是其準確性相對單耗法要高。在配網規劃中應用此種方法時要充分考量擬合預測精度和曲線一致性。

三是在配網規劃中應用多元線性回歸法時充分考量了影響電力消費結果的多種因素，能夠得到更加準確的預測結果。需要注意的是，應用此種方法時需要對所在地過往用電情況進行統計，明確對電力消費造成影響的多因素，確定電力消費和影響因素的關聯性，從而對電力負荷進行預測。

4 結語

電力負荷預測對于配網系統規劃具有非常重要的影響，在具體應用時要充分分析基礎條件，選擇針對性的方法進行預測，確保負荷預測能夠發揮出最大的價值，從而有效推動電力行業的發展，確保能夠為社會生產生活提供穩定的電力供應。