城市配電網規劃負荷預測方法分析

黃文杰

（廣東電網公司佛山供電局，廣東 佛山 528000）

負荷預測作為城市配電網規劃和建設的基礎，其主要是在對系統運行特性、自然條件及未來發展趨勢等綜合因素進行充分考慮的情況下，利用數學方法預測未來的、滿足一定精度的系統負荷數值[1]。負荷預測是電力系統中非常重要的一項工作，其在整個系統的運行控制、規劃建設等方面都具有基礎和核心的作用，是保障系統網架健康穩定發展的重要內容。因此，負荷預測的精度就顯得尤為重要[2]。傳統的負荷預測方法主要是根據歷史數據進行趨勢分析和計算，難以表示負荷的實際空間分布，因此，利用傳統方法進行負荷預測無法滿足城市電網規劃和建設的要求。本文提出了一種不但能從時間上對未來負荷進行預測，而且可以從空間上預測負荷分布情況的新型空間信息方法，其能夠對不確定性因素進行優化處理。結合某地區電網的實例進行了負荷預測，結果表明在實踐中該預測方法的準確性。

1 傳統預測預測方法

傳統的負荷預測方法有類比預測法、“S”曲線法和同時系數法[3]等，下面對這些方法進行簡要介紹。

1）類比預測法

所謂類比預測法，就是將負荷影響因素進行分類，然后針對不同地區比較這些因素的差異，找到最相似的典型類，以該典型類為所預測地區的負荷增長水平。類比預測法主要適用于原始數據不足的情況，同時其也作為其他負荷預測結果的校驗方法。采用類比預測法對負荷進行預測時，所比較的區域應具有相似的特征，這是類比預測法的基礎。

2）“S”曲線法

“S”曲線法就是利用數學方法，根據歷史數據將負荷進行趨勢外推的方法。“S”曲線法通常將行業的負荷增長等效為一個生長的模型，其初始階段往往發展較慢，中期階段增長較快，當負荷增長到一定水平后將進入緩慢發展的飽和階段，整個過程呈現“S”形[4]。

3）同時系數法

所謂同時系數，就是指系統中的變電站負荷達到最大值時，各個特性負荷所占最大負荷的比重，計算公式如下：

式中，l為同時系數；ps為變電站中的各特性負荷；pm為最大負荷。

2 空間信息負荷預測法

空間信息負荷預測法是根據負荷特性將所預測的區域劃分為若干的功能分區，通過各個功能分區土地發展規律，預測電力用戶數及負荷分布情況。空間信息負荷預測法是一個收集匯總負荷的過程，分為地區空間信息收集、功能分區和負荷分區預測和匯總分析三個階段。

1）空間信息負荷預測法的模型

空間信息負荷預測法在是根據如下映射進行的：

f1首先將區域(x,y)的特征F(x,y)映射為土地的使用面積L(x,y)，其次f2將土地的使用面積L(x,y)映射成區域的負荷S(x,y)。

式中，m為功能區域的個數，LCi為第i類的功能區域的負荷密度；分別為區域(x,y)中第i類土地的使用面積和負荷值；通過映射f3將區域的負荷累成系統的負荷：

相比f1，f2和f3是兩個簡單的映射，而f1是一個非線性的隨機映射，其與空間和時間都有關系，并受主客觀的雙重影響，通常只能根據電網規劃人的經驗進行判斷，無法找到精確的數學關系。

2）空間信息負荷預測法的流程分析

（1）功能分區

首先應根據區域整體規劃要求，將城市進行功能分區，在各個功能區內收集小地塊負荷的歷史資料及規劃資料。

（2）計算地塊負荷

根據相關資料，得到各個地塊與規劃相適應的遠期負荷值：

式中，Li為第f1個地塊的遠期負荷預測值；Si為第i個地塊的面積；R i為第i個地塊的容積率；pi為第i個地塊的負荷密度。

（3）功能負荷的匯總

將各個功能區的負荷進行匯總，此時需要考慮到同時系數的問題，不同功能區的負荷不同直接相加，可以根據負荷特性的曲線對不同類型的負荷進行疊加。

（4）預測結果的分析

通過上述步驟即可得到區域的遠期負荷，可根據當前區域的發展情況及未來5～10年內區域的規劃情況，對功能區負荷進行調整，得到適應當前電網發展的負荷預測結果。

3 實例分析

本文結合某城市經濟技術開發區現狀及規劃情況，利用空間信息負荷預測法進行了負荷預測。該地區劃分為A、B、C 共3 個功能分區，各個分區的預測過程如下：

1）A 功能區負荷預測

A 分區可分為三部分，即A1、A2 和A3，本區域可看作為商業區，根據商業負荷的特性，得到負荷計算結果見表1。

表1 A 區2030年負荷預測表

2）B 功能區負荷預測

B 功能區可分為B1、B2、B3 三個部分，其主要是工業負荷。根據工業負荷的特性，得到負荷計算結果見表2。

3）C 功能區負荷預測

C 功能區可分為C1、C2、C3 三個部分，其主要是居民用電負荷。居民用電負荷的最大值一般出現在晚上，同時受季節和天氣影響較大，根據其特性得的計算結果見表3。

表2 B 區2030年負荷預測表

表3 C 區2030年負荷預測表

4）區域負荷預測匯總和校核

在確定該區域各個功能分區的負荷后，根據區域當前發展及規劃情況，取同時系數為0.9，并通過加權求和得到該區域負荷預測結果，如表4所示。

表4 分區飽和負荷預測匯總表

根據區域發展規模，采用人均用量法對所預測的結果進行校核，結果詳見表5。

表5 2030年負荷預測校核表

通過校核，誤差范圍在允許的±5%以內，可看出進行中長期負荷預測時，采用空間信息負荷預測法比傳統的方法更具有科學性和實用性。

4 結論

空間信息負荷預測法能夠對各個小區的發展情況進行模擬，同時考慮了市政的總體規劃，其預測精度較高，能夠滿足城市電網規劃及長期發展的需要，有效減少了傳統負荷預測方法對歷史數據的高度依賴，提高了預測方法的魯棒性和預測結果的準確性。通過在某地區經濟技術開發區配網負荷預測中的實際應用證明了該方法具有很強的科學性和實用性。

[1] 王天華，王平洋.遺傳算法、模糊邏輯和運輸模型在配電網空間負荷預測中的應用[J].電網技術，1999，23（1）：24-28.

[2] 牛東曉.電力負荷預測技術及應用[M].北京：中國電力出版社,1998.

[3] 程浩忠，張焰.電力網絡規劃的方法與應用[M].上海：上海科學技術出版社,2002.

[4] 王天華，范明天，王平洋，等.基于地理信息系統平臺的配電網空間負荷預測[J].電網技術，1999，23（5）：42-47.