城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究

張樹(shù)杰

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴州貴陽(yáng)550002）

城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究

張樹(shù)杰

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴州貴陽(yáng)550002）

介紹了不同負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的適用范圍，分析城市電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展的特點(diǎn)；在此基礎(chǔ)上，提出了城市規(guī)劃不同階段和城市不同地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)一步研究提高城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的措施。

城市電網(wǎng)；負(fù)荷預(yù)測(cè)

負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)的前提和基礎(chǔ)。隨著城鎮(zhèn)化率的不斷提高，城市電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)工作愈發(fā)重要。影響城市電網(wǎng)負(fù)荷變化的因素較多，與全網(wǎng)負(fù)荷相較，城市電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng)性更大、不確定因素更多。為提高城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，根據(jù)城市電網(wǎng)的負(fù)荷特點(diǎn)，研究相應(yīng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法是有必要的。

1 城市電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)展的特點(diǎn)

一些起點(diǎn)較低、發(fā)展較快的城市，雖然目前用電水平較低，但隨著城市開(kāi)發(fā)力度的加大，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，城市用電量將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)；而對(duì)于發(fā)展較為成熟的特大型城市，隨著城市用電負(fù)荷逐漸進(jìn)入平穩(wěn)發(fā)展階段，其用電量的年增長(zhǎng)率明顯要低于快速發(fā)展的中小城市。電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)與分析，可通過(guò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行綜合識(shí)別，自動(dòng)對(duì)城市用電荷載大小進(jìn)行調(diào)控，確保區(qū)域用電荷載大小與預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)一致，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷的智能安全管理，此管理系統(tǒng)不但提高了智能化管理程度、保證了電網(wǎng)運(yùn)輸安全，而且此項(xiàng)系統(tǒng)的研究在電網(wǎng)信號(hào)設(shè)備管理中的使用尚屬首例。

2 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)基本過(guò)程

電能資源是國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃重點(diǎn)，在保持區(qū)域正常用電情況下，維持電力資源分配與使用協(xié)調(diào)運(yùn)行，體現(xiàn)了社會(huì)用電負(fù)荷控制的一體化建設(shè)。由于早期電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的滯后性，導(dǎo)致電力負(fù)荷預(yù)測(cè)缺乏先進(jìn)性，電能資源利用率偏低，限制了區(qū)域供電傳輸作業(yè)發(fā)展。為了更好地利用電能，要建立科學(xué)有序的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方案，解決早期用電規(guī)劃中潛在的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，電力負(fù)荷預(yù)測(cè)要按照標(biāo)準(zhǔn)流程操作：①收集，結(jié)合地區(qū)用電歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，收錄大量歷史用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，為后期預(yù)測(cè)分析做好準(zhǔn)備；②建模，結(jié)合原始數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模型，以預(yù)測(cè)性模型為主，保持?jǐn)?shù)據(jù)分析與控制的一體化，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)一致；③算法，選擇與電力負(fù)荷預(yù)測(cè)相對(duì)應(yīng)的算法，為數(shù)據(jù)分析及控制提供指導(dǎo)依據(jù)，對(duì)模型或數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)、分析，掌握其規(guī)律性。

3 負(fù)荷預(yù)測(cè)的基本方法及其適用性

3.1 電力彈性系數(shù)法、回歸分析法

此類方法是通過(guò)對(duì)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析而建立的外推模型，通常用于對(duì)中遠(yuǎn)期規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的相互補(bǔ)充和校核。電力負(fù)荷預(yù)測(cè)所用方法要符合實(shí)際情況，回歸分析法中可按照時(shí)間順序進(jìn)行研究，以某個(gè)時(shí)間段為中心，收集歷史資料數(shù)據(jù)后展開(kāi)預(yù)測(cè)。通常，時(shí)間序列可以反映出用電負(fù)荷的波動(dòng)，在正常情況或特殊情況下，某個(gè)原始數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)的用電荷載動(dòng)態(tài)，對(duì)數(shù)學(xué)模型建設(shè)提供相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐，再利用數(shù)學(xué)分析法進(jìn)行延伸、推算，所得數(shù)據(jù)結(jié)果的精確度更高。回歸分析法具有歷史性特點(diǎn)，與歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合，體現(xiàn)了電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

3.2 灰色理論法

該方法可用于貧信息條件下的分析和預(yù)測(cè)，但因其構(gòu)造模型較為復(fù)雜，且數(shù)據(jù)離散程度越大預(yù)測(cè)精度越差，故僅用于短期負(fù)荷預(yù)測(cè)。灰色理論法用于電力負(fù)荷預(yù)測(cè)中，可以不考慮各項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，可按照負(fù)荷指標(biāo)大小進(jìn)行獨(dú)立計(jì)算，不會(huì)對(duì)最終的負(fù)荷結(jié)果形成影響，大大控制了數(shù)據(jù)結(jié)果的誤差。同時(shí)，在預(yù)測(cè)過(guò)程中，灰色理論法以短期預(yù)測(cè)為主，不適用于長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，這是由于數(shù)據(jù)的時(shí)效性決定性的，若間隔周期太長(zhǎng)，最終數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果的誤差更大，需在短時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)預(yù)測(cè)與分析。

3.3 人均用電法、單耗法、負(fù)荷密度法

此類方法一般適用于分項(xiàng)、分類的局部預(yù)測(cè)以及對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的橫向比較。用電負(fù)荷預(yù)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜工程，要考慮多個(gè)因素對(duì)區(qū)域用電產(chǎn)生的影響，同時(shí)選擇多個(gè)用電負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，確保用電負(fù)荷控制達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在人均用電法預(yù)測(cè)中，可選用橫向比較法進(jìn)行研究，按照地區(qū)綜合用電水平及需求情況，確定未來(lái)地區(qū)綜合用電規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)發(fā)電生產(chǎn)及供輸電進(jìn)行嚴(yán)格控制，這樣能夠提高區(qū)域電能綜合分配效率，避免各種因素造成的耗損。此外，也要考慮經(jīng)濟(jì)、資源、氣候、人居等因素，對(duì)生活用電負(fù)荷產(chǎn)生的不利影響，這些都是預(yù)測(cè)中要考慮的問(wèn)題。

3.4 空間負(fù)荷預(yù)測(cè)法

該方法由于對(duì)城市規(guī)劃內(nèi)容深度的要求較高，多用于城市各功能區(qū)地塊用地性質(zhì)比較明確的情況。不同的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法適用范圍不同，在具體應(yīng)用于城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，必須結(jié)合城市負(fù)荷發(fā)展的特點(diǎn)、要求以及預(yù)測(cè)條件，選擇合適的預(yù)測(cè)方法，才能達(dá)到滿足預(yù)測(cè)精度的要求。對(duì)于城市電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方案設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，要綜合多種因素進(jìn)行分析，空間負(fù)荷預(yù)測(cè)法使用過(guò)程中，必須以充分的預(yù)測(cè)條件為中心，確保預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)符合規(guī)定的指標(biāo)要求。例如，供電公司要實(shí)現(xiàn)手機(jī)大量用電數(shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)查與收集獲得原始數(shù)據(jù)，確保城市用電負(fù)荷預(yù)測(cè)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于預(yù)測(cè)模型構(gòu)建之后，要進(jìn)行綜合檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)，對(duì)數(shù)據(jù)誤差、指標(biāo)結(jié)果、空間布局等進(jìn)一步探討，確定電力負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)相吻合，才能落實(shí)城市電網(wǎng)負(fù)荷控制標(biāo)準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)精度指數(shù)。

4 城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)注意事項(xiàng)

4.1 差異性

城市規(guī)劃不同階段負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的選擇，由于在城市規(guī)劃的不同階段，其用地性質(zhì)及產(chǎn)業(yè)功能的規(guī)劃清晰程度不同，所以城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)原則上需要采用不同的方法。在城市總體規(guī)劃和分區(qū)規(guī)劃階段，負(fù)荷預(yù)測(cè)可采用電力彈性系數(shù)法、回歸分析法等。在城市詳細(xì)規(guī)劃階段，對(duì)地域范圍較小的居住區(qū)、工業(yè)區(qū)等局部范圍的負(fù)荷預(yù)測(cè)可選用人均用電法、單耗法、空間負(fù)荷預(yù)測(cè)法。

4.2 區(qū)域性

城市不同地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的選擇，按照建設(shè)時(shí)期的不同，城市可大致分為老城區(qū)和新區(qū)（開(kāi)發(fā)區(qū)）。不良數(shù)據(jù)的存在將給正常數(shù)據(jù)的運(yùn)用帶來(lái)較大的干擾，影響預(yù)測(cè)體系的精度。如果不良數(shù)據(jù)的影響過(guò)大，則可能誤導(dǎo)預(yù)測(cè)體系的預(yù)測(cè)結(jié)果。一般可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)分析及邏輯判斷排除由不良數(shù)據(jù)帶來(lái)的不良影響。敏感性分析要考慮具體情況，例如，城市功能定位不十分明確或城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展受國(guó)家政策等因素影響較大，需要根據(jù)不同情況做出多種方案的預(yù)測(cè)。

4.3 科技性

電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)可設(shè)置數(shù)字控制器，用其參與遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)控制及傳輸調(diào)度，對(duì)遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)置，開(kāi)發(fā)出了綜合性的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)負(fù)荷控制檢測(cè)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸是城市電網(wǎng)負(fù)荷控制數(shù)字化控制重點(diǎn)，借助負(fù)荷控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳輸智能化維修，加快了新型城市電網(wǎng)負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)程，滿足了各類負(fù)荷控制運(yùn)行要求。因此，掌握智能網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特點(diǎn)，設(shè)計(jì)城市電網(wǎng)負(fù)荷控制數(shù)字化智能系統(tǒng)模式，將會(huì)是智能網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的技術(shù)革新要點(diǎn)。

5 結(jié)論

總之，隨著用電負(fù)荷預(yù)算方法的多元化發(fā)展，城市電力負(fù)荷預(yù)測(cè)可采用不同類型的方式，按照現(xiàn)有用電規(guī)劃方向進(jìn)行控制，確保電能資源綜合利用與控制。例如，模糊邏輯法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、組合預(yù)測(cè)法等，這些都是城市電力負(fù)荷預(yù)測(cè)可選用的方式。城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)需嚴(yán)格控制誤差率，在保證數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確性前提下，提出切實(shí)可行的節(jié)能降耗措施，以免用電負(fù)荷超標(biāo)而造成資源浪費(fèi)。

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TM76

A

1004-7344（2016）28-0123-02

2016-9-23

張樹(shù)杰（1987-），男，貴州貴陽(yáng)人，工程師，工學(xué)學(xué)士，主要從事電力系統(tǒng)規(guī)劃研究工作。