新型電力系統負荷預測影響因素及策略

國網浙江省電力有限公司龍港市供電公司 趙 有 焦 穩 任雅棣

在傳統電力系統的基礎上，新型電力系統特點為清潔低碳、安全高效，承載著能源轉型的歷史使命。與傳統電力系統相比，新型電力系統清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動、智能友好。浙江新型電力系統作為省級示范區，取得了顯著的階段性成果。預計在2021年～2035年實現量變到質變，打造共同富裕的電力先行示范區[1]。

因環境、生活、事件不同，導致居民用電程度不同，電力負荷也會產生一定程度變化。電力企業會將某一時間內電網或區域產生的用電情況稱之為電力負荷，其中最小用電負荷為最小負荷，反之亦然；同時根據時間不同產生的負荷不同分為日周期、月周期、年周期等，最小負荷也以此分類。平均負荷是指某周期內用電負荷平均值，正常情況下，在時間變化的過程中用電負荷波動常用曲線表示，用來描繪某段時間內用電負荷變化及波動，橫軸為時間、縱軸為負荷絕對值，因此負荷預測的準確性受多種因素影響存在不確定性，導致社會用電不足或企業電力流失過大等問題，不利于電力企業發展。

電力系統負荷預測是指對未來一段時間內居民及企業等用戶的用電量進行預測，以時間長短分為長期、短期或中期預測等，在對電力系統進行負荷預測中需根據社會、經濟、環境等多種不確定因素進行預測。電力系統負荷預測具有不可控性，因此若想預測結果符合實際較為困難。

1 負荷分類

商業負荷。指從事商業服務的部門在運營中消耗的電能。一般情況下，商業用電負荷值較為穩定，但常會受到季節變化而產生的變化，例：夏天商場需要使用空調而滿足客戶舒適感，用電量較大；此外，隨著我國經濟不斷發展，商業逐漸受到重視，雖用電量無法比擬民用用電與工業用電，但近年來用電負荷持續增長，商業用電負荷進一步加強，在預測過程中要根據多方面因素對商業負荷進行不斷調整，尤其是節假日期間居民娛樂活動逐漸增多，商業用電負荷要進一步加強做好預測工作，避免出現供電無法滿足商業需求現象，對居民生活、娛樂造成一定影響。

工業負荷。在我國用電負荷中占據較大比例，主要內容指我國在生產、建設中為了滿足相關需求而消耗掉的電能[2]。與商業負荷相比較為穩定，不會受到氣候、環境等因素影響，在一定程度上受到季節、節日影響，但整體形象具有可控性，用電負荷較為穩定。

居民用電負荷。我國人口眾多，居民用電占據整體用電量比例較大，約為10%左右，居民用電負荷主要用電目標為城鄉居民，因此用電量受到居民人數、季節、當地經濟等多種變化影響，同時居民用電負荷存在一定周期性。例：夏季氣溫較高，居民對空調、風扇等電器使用率較大，因此用電量會呈現一定增長；居民下班后待在家中，用電量較高，其余時間用電量較少。

2 電力系統中負荷預測的影響因素

2.1 氣候因素對用電負荷預測帶來的影響

電力系統運行過程中受氣候因素影響大，同時用電負荷也受氣候影響，例：居民負荷中，浙江冬季沒有全面的取暖設備，需要用家用電器進行取暖；夏季因天氣干旱農業灌溉需要用電等。在氣候影響用電負荷過程中以溫度影響最大，因此在與氣候有關負荷中，以加熱制冷設備較多，如電熱毯、空調等，受溫度影響，濕度、風速等問題也不能忽略。

用電負荷預測中要應用具體方法進行，在超長期的預測中主要考慮季節氣候變化，甚至要根據全球氣候變化形式進行預測，而短期預測主要為溫度、濕度等。以短期預測為例，在對用電負荷的預測中要以一段時間的最高氣溫、最低氣溫、平均氣溫為基準；降雨量要以前一、二、三天為準，還要以小時為單位測試溫度、濕度、風力、降水等，對相關數據做好量化處理，便于對電力負荷的準確預測。

2.2 能源市場經濟變化對用電負荷帶來的影響

近年來，隨著浙江經濟不斷發展，本省煤價、油價不斷提升，使用煤、油進行生產、生活的單位或個人生產成本逐漸提升，大量企業、用戶轉向用電生產，因此新能源汽車、電取暖、電器做飯等相關設備較為興旺，受到了廣大群眾生活與工業生產的一致好評。當前社會中，因油價、煤價大漲，全國電廠經濟也受到了嚴重影響，如今各電廠基本以虧本情況發展，在此背景下，用電負荷極不穩定難以預測，隨時都有停機可能，從而對負荷預測造成嚴重影響。

2.3 工農業等產業對用電負荷預測的影響

工農業等產業用電量較大，且產業宏觀，主要由區域內人口、工業生產水平、工業類型、用電設備、數量及變化特征等多種因素進行用電負荷預測，預測結果也隨著負荷特性、政策、當前經濟形勢進行改變。用電負荷預測中，要根據電力系統管理政策，如電力需求側管理、電價對負荷變化產生的影響進行預測。在短期內用電負荷預測中，經濟因素對負荷影響時間較長，長達一周時間左右；在長期預測中，季節變化與年度變化因素對負荷預測的影響較大；在超長期預測中，國家政策對負荷預測影響較大，可決定一個區域或一段時間內的電力發展。

例：國家決定在我省相關地區建設大型工廠，而工廠是耗電量較大的企業，這些企業的發展雖為電力企業帶來一定收益，但其用電情況進行電力負荷預測時卻存在較大難度，因為各地區用電量一旦增多，會導致其用戶用電出現無序性，致使電力調度部門難以準確預測與掌握用戶用電的負荷情況，其中用戶停產、設備檢修等情況也難以保證，影響了負荷預測準確性。

2.4 地理因素對用電負荷預測的影響

包括區域環境內電力負荷預測。例：一個城市的新老城區在負荷預測上應用不同參數或方法對待，老城區中用電設備較為老舊，易發生故障、用電損耗較大，因此在進行用電負荷預測中要考慮這一點，同樣新城區用電設備較新，故障率、用電折損較低，但信城區發展較快，用電負荷逐年增加同時也在逐年變化，在進行負荷預測中要考慮相關因素[3]。

3 新型電力系統負荷變化影響探討

3.1 新型電力系統特點

新型電力系統是傳統電力系統的跨越升級，是清潔低碳、安全高效能源體系的重要組成部分，承載著能源轉型的歷史使命，是清潔低碳、安全可控、靈活高效、開放互動、智能友好的電力系統。國家電網有限公司賦予浙江建設新型電力系統省級示范區的重大使命，這既是浙江能源電力綠色轉型、引領“雙碳”目標的必由之路，也是公司轉型發展、蝶變升級的必要之舉。新型電力系統主要特點有：

3.1.1 零碳電源主力化

裝機、電量由化石電源占主導向零碳電源主導轉變，主體電源出力由連續可控向強不確定性、弱可控轉變，新能源將逐步演變為裝機主體、出力主體、電力供應主體；電網形態多元化。電網由單一的工頻交流組網向靈活的交直流混合組網演進，由單向逐級向多元雙向結構演進，大電網和微電網實現深層次融合發展；電力單獨組網向以電為中心的能源互聯網轉變，電力核心樞紐作用將更加顯著。

3.1.2 系統運行柔性化

靈活可控資源將得到充分應用，電網由同步機為主導的系統向由電力電子設備和同步機共同主導的混合系統轉變，電力平衡由源隨荷動的實時平衡向大規模儲能與靈活互動資源參與的時空互補互濟轉變，由大電網一體化控制模式向大電網與微電網協同控制模式轉變。

3.2 負荷建模復雜

負荷模型具有分析電力系統動態行為的作用，暫態穩定、電壓穩定及小擾動穩定有一定影響效果。新型電力系統負荷特征較為復雜，易出現負荷模型描述能力下降，表現為：電動汽車等負荷會出現更大負荷波動性、隨機性及時變性，導致負荷模型參數的選擇有一定難度；配網側用戶負荷具有單體調節容量小、時空分布零散等特征，不利大規模負荷的動態聚合；傳統負荷模型缺乏考慮電力電子負荷的非線性特征，對頻率穩定的分析結果及系統電壓分析不準確。因此應在新型電力系統負荷變化基礎上，對傳統電力系統負荷建模方法進行改良與優化。

3.3 負荷預測困難

電力市場中負荷預測是交易、發電調度的基礎，在電力系統中占據重要地位，因此需對電力進行相應的工作計劃。隨著我國新型負荷設備大力推廣，如電動汽車逐漸多元化深入市場中，為居民生活帶來較大便利，導致負荷的不確定性及隨機性逐漸增加，增大了新型負荷預測難度。而不同的負荷種類需要具有針對性和細化的負荷預測方法，在用戶用電行為逐漸復雜的當今社會，經濟與環境相結合形成多維度的耦合關系，導致用電負荷預測難度增大，無法獲得精確的用戶用電負荷特征及分布規律。在此背景下，未來負荷預測需將數據驅動與模型驅動的方式結合，應用云計算、人工智能、大數據等新技術加強預測能力。

3.4 超高次諧波注入

與傳統負荷不同，電力電子負荷具有非線性阻抗特征，工作中易出現交流電網正弦波畸變，不利于電電網側的穩定平衡，影響了用戶電能質量。半導體技術是電力電子化實現基礎，如今半導體器件開關逐漸應用于電網中，變換器注入電網，諧波向高頻化方面發展，超高次諧波引起的電能質量問題逐漸增加。超高次諧波頻傳播交互、譜跨度寬、起因多樣，正迅速衍生成為新型電能質量問題，需引起更廣泛重視。

4 提升電力系統預測結果策略

4.1 相關部門重視預測工作

落實電力系統的預測工作，首先要獲得相關部門與社會人士的重視，建設專業的預測團隊，獲得一定人力、物力支持，各級政府要認識到電力負荷預測的重要性，為電力負荷工作提供相應數據支持，并且倡導相關氣象部門、大型工商企業及時將公司動態告知電力系統預測部門，保證電力負荷預測結果更貼合實際，為電力系統工作順利開展提供有效支持。

4.2 提升預測人員綜合素質

通過宣傳、教育等方式加強工作人員的工作責任感，提升全體預測人員的警惕性與專業素養，加強其工作責任意識，使工作人員對可能影響電力負荷的因素有一定意識；其次，完善監督管理體系，加強工作人員的主動性與積極性，使其認識到各種因素對電力負荷預測的重要性，積極與其他部門進行溝通，制定嚴格的規章制度，約束和規范工作人員的工作行為與工作態度；最后，設立相應職業測評機構，完善內部管理系統，建立科學考核機制，加強用電負荷測評工作。

4.3 引進先進技術與設備

為加強電力負荷預測精度，需要應用合理技術與科學設備，保證工作人員的預測合理性[4]。首先，提升工作人員技術水平，要邀請行業專家來企業進行技術指導，了解當前預測團隊情況，對其進行定期培訓，加強工作人員技術能力；其次，以參考、交流形式令預測人員參加各種預測大賽，了解國內外先進的預測技術，加強其實用科學設備能力；最后，保證電力單位擁有足夠資金對預測設備進行革新，提升單位預測能力與預測效率。

5 結語

新型電力系統的發展規律制定、控制、系統調度前提基礎就是電力負荷預測，也是電力企業與調度部門必須具備的能力基礎。為了提升電力負荷預測水平，提升工作人員技術能力，應加強宣傳，令各級用電部門積極配合電力負荷，保證電力調配，加強用電管理，同時加強工作人員綜合能力，應用科學設備，進一步完善電力行業發展，提升電力系統工作。