配電設(shè)計(jì)中的負(fù)荷預(yù)測(cè)分析及其計(jì)算方法

周公順

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司，黑龍江 佳木斯 154002）

配電設(shè)計(jì)中的負(fù)荷預(yù)測(cè)分析及其計(jì)算方法

周公順

（國(guó)網(wǎng)黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司，黑龍江 佳木斯 154002）

電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行，都是在未來(lái)時(shí)刻的負(fù)荷不斷預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)也對(duì)確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，擁有良好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益有著至關(guān)重要的影響。也正因如此，現(xiàn)如今各個(gè)電力企業(yè)紛紛加大了對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)分析及其計(jì)算方法的研究。本文筆者結(jié)合個(gè)人多年從事電力工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，就配電設(shè)計(jì)中的負(fù)荷預(yù)測(cè)分析及其計(jì)算方法進(jìn)行粗略地探討，提出幾點(diǎn)個(gè)人的粗淺建議，以供參考。

配電設(shè)計(jì)；負(fù)荷預(yù)測(cè)；計(jì)算方法

作為電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)——電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，其實(shí)質(zhì)就是利用一套處理過(guò)去與未來(lái)負(fù)荷的數(shù)學(xué)方法，在滿足一定精度要求的意義之下，用科學(xué)的方法對(duì)未來(lái)電荷的可能發(fā)展趨勢(shì)與變化規(guī)律進(jìn)行有依據(jù)的預(yù)測(cè)。因此，做好電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)則對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性則息息相關(guān)。以下筆者即結(jié)合個(gè)人多年從事電力工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)的參考文獻(xiàn)，就配電設(shè)備中負(fù)荷預(yù)測(cè)的重要性進(jìn)行粗略的探討，并提出配電設(shè)計(jì)中負(fù)荷預(yù)測(cè)計(jì)算方法。以期為廣大同行在今后配電設(shè)計(jì)負(fù)荷預(yù)測(cè)工作上提供有力的理論支持。

1.對(duì)配電設(shè)計(jì)中電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究?jī)?nèi)容的分析

電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)就是以已知經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、社會(huì)發(fā)展情況、電力系統(tǒng)的實(shí)際需求情況等信息為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合對(duì)過(guò)去歷史數(shù)據(jù)所作出的進(jìn)一步分析，探索在未來(lái)一定時(shí)間周期內(nèi)事物存在的內(nèi)在聯(lián)系與發(fā)展變化規(guī)律，并以為未來(lái)年份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況與社會(huì)需求情況的預(yù)測(cè)結(jié)果為計(jì)算依據(jù)，對(duì)未來(lái)的電力需求所開展的預(yù)先評(píng)估、預(yù)測(cè)。因此，也可以說(shuō)電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，其根本就是電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行的基本依據(jù)，是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，良好經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益的重要基礎(chǔ)所在，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)而言都有著至關(guān)重要的作用。

通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)研究?jī)?nèi)容的分析，我們可以看到，可將配電設(shè)計(jì)中電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)，歸納為以下4個(gè)方面，分為是：長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)、中期負(fù)荷預(yù)測(cè)、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)。尤其通過(guò)分析，可以看到針對(duì)這4類的負(fù)荷預(yù)測(cè)，在對(duì)其原始量進(jìn)行選取時(shí)，其可選范圍極廣，選擇樣式繁多。所以，在這些原始量的選擇上應(yīng)該針對(duì)每一個(gè)變電取最大值、最小值、平均值。

如若對(duì)此4類負(fù)荷預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，則具體如下：

第一，針對(duì)電力系統(tǒng)長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)的分析。通過(guò)調(diào)查與分析，我們可以得知，長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)主要是指對(duì)在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中，針對(duì)時(shí)間上已經(jīng)超過(guò)了10年以上的電力負(fù)荷的實(shí)際發(fā)展變化情況，所開展的一種具有針對(duì)性意義的負(fù)荷預(yù)測(cè)工作?？梢哉f(shuō)該種負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，目前常常應(yīng)用在對(duì)電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，對(duì)電網(wǎng)的實(shí)際布局與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究等方面，從而使電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)能夠滿足遠(yuǎn)期負(fù)荷的預(yù)測(cè)水平需求。

第二，針對(duì)電力系統(tǒng)的中期負(fù)荷預(yù)測(cè)分析。我們這里所說(shuō)的中期負(fù)荷預(yù)測(cè)，其主要就是指在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中，針對(duì)那些時(shí)間大概在5年左右的電力負(fù)荷的實(shí)際發(fā)展變化情況，所開展的一種具有針對(duì)性意義的負(fù)荷預(yù)測(cè)工作?？梢哉f(shuō)該種方法，目前常常被應(yīng)用在對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃以及電力規(guī)劃設(shè)計(jì)之上。并且該種預(yù)測(cè)方法與上述長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)相比，在精確度上要高出很多。

第三，針對(duì)電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的分析。通過(guò)調(diào)查與分析，我們可以得知，短期負(fù)荷預(yù)測(cè)是指在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中，針對(duì)那些時(shí)間年限在一年以上的電力負(fù)荷的實(shí)際發(fā)展變化情況，所開展的一種具有針對(duì)性意義負(fù)荷預(yù)測(cè)工作。該種預(yù)測(cè)方法其重點(diǎn)在于能夠很好地解決在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中可能存在故障問(wèn)題，進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與供電質(zhì)量，可以說(shuō)在預(yù)測(cè)精度上是最高的。

第四，針對(duì)電力系統(tǒng)超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的分析。通過(guò)調(diào)查與分析，我們可以得知，超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)是指在對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中，針對(duì)未來(lái)1個(gè)小時(shí)以內(nèi)或者是半個(gè)小時(shí)，10分鐘之內(nèi)的電力負(fù)荷的實(shí)際發(fā)展變化情況所展開的預(yù)測(cè)工作?？梢哉f(shuō)該種方法目前往往被應(yīng)用在計(jì)算機(jī)在線監(jiān)控工作上。

2.配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中負(fù)荷預(yù)測(cè)方法及其分析

2.1配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法通過(guò)不完全數(shù)據(jù)分析，我們可以看到，在電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)之中，電力工作人員往往選用兩種負(fù)荷變量進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，第一種是按照用電行業(yè)進(jìn)行預(yù)測(cè)；第二種則是按照負(fù)荷的最大功率進(jìn)行預(yù)測(cè)。如若對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)地分析，則具體的預(yù)測(cè)方法如下：

第一，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法——產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值單耗法。目前，我們將單耗法也稱為單位產(chǎn)品耗電法，該種方法就是通過(guò)對(duì)某一單位產(chǎn)品平均單位產(chǎn)品用量以及該產(chǎn)品產(chǎn)量的分析與計(jì)算，得到該產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)總用量。而因?yàn)樵趩魏姆ǖ膶?shí)際使用前，必須對(duì)單耗法進(jìn)行詳細(xì)且全面的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)，然而在實(shí)際工作中根本無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)，因此該種方法的工作量十分巨大。

第二，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法——電力彈性系數(shù)法。對(duì)電量平均增長(zhǎng)率與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值之間的比值關(guān)系進(jìn)行分析就是電力彈性系數(shù)法的求解方法。與上述單耗法相同，在使用前必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量且細(xì)致的統(tǒng)計(jì)，因此，所費(fèi)工量巨大。

第三，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法——分區(qū)負(fù)荷密度法。負(fù)荷密度預(yù)測(cè)法就是指從地區(qū)土地面積的平均耗電量入手，以期實(shí)際數(shù)字作為負(fù)荷預(yù)測(cè)的根本依據(jù)，從而對(duì)未來(lái)某一時(shí)段內(nèi)土地面積和單位面積的用電密度所進(jìn)行的預(yù)測(cè)，之后在乘以面積，最終得到用電量預(yù)測(cè)值。可以說(shuō)該種方法就是根據(jù)近些年來(lái)該地區(qū)的實(shí)際發(fā)展情況以及電力規(guī)劃目標(biāo)對(duì)該待測(cè)區(qū)域所劃分的多個(gè)功能區(qū)域，用負(fù)荷密度法所進(jìn)行的預(yù)測(cè)，最后進(jìn)行相加，得到的總用電量預(yù)測(cè)值。

第四，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法——時(shí)間序列法。該種方法就是通過(guò)負(fù)荷過(guò)去的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，找出其伴隨時(shí)間所產(chǎn)生的規(guī)律變化，建立相應(yīng)的時(shí)序模型，從而對(duì)未來(lái)負(fù)荷數(shù)值進(jìn)行推斷的一種方法。如若我們將每一次的時(shí)間序列用X1，X2……XM來(lái)表示，那么在一次移動(dòng)平均值的計(jì)算上則如下計(jì)算公式所示：

第五，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法——灰色預(yù)測(cè)法。近些年來(lái)，灰色系統(tǒng)模型在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)領(lǐng)域中的使用，更是在電力系統(tǒng)預(yù)測(cè)工作的有效開展上取得了十分優(yōu)異的成效。如若對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的分析，我們則可以清楚地看到，灰色預(yù)測(cè)其實(shí)質(zhì)就是將電力系統(tǒng)行為特征量的變化過(guò)程看作是一個(gè)灰色的過(guò)程，并且利用灰色系統(tǒng)理論的微分方程模型進(jìn)行的預(yù)測(cè)?；疑到y(tǒng)理論在建設(shè)的過(guò)程中，依靠的并不是原始數(shù)據(jù)模型，而是生成數(shù)據(jù)模型，也就是說(shuō)由生成數(shù)據(jù)建立的灰色模型，其預(yù)算結(jié)果必須要做到逆生處理，才能夠得到原始數(shù)據(jù)X（0）的預(yù)測(cè)結(jié)果，其預(yù)測(cè)模型具體如下所示：

第六，負(fù)荷預(yù)測(cè)方法——模糊預(yù)測(cè)法。模糊數(shù)學(xué)是由扎德教授創(chuàng)立的全新理論，一門全新的學(xué)科，而截止到今日已經(jīng)通過(guò)諸多學(xué)者的研究與分析，模糊數(shù)學(xué)法儼然已經(jīng)具備了一套相當(dāng)完整的理論體系框架，并且被應(yīng)用在電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中，且取得了十分矚目的成績(jī)。模糊預(yù)測(cè)法主要包括：模糊聚類法、模糊線性回歸法，兩種。

2.2配電設(shè)計(jì)中的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法分析

通過(guò)筆者對(duì)上文負(fù)荷預(yù)測(cè)諸多方法的研究分析，我們可以將其總結(jié)為兩類：一類是基于參數(shù)模型的方法，一類是基于非參數(shù)模型的方法?；趨?shù)模型的方法主要是通過(guò)對(duì)負(fù)荷和影響負(fù)荷定性之間的關(guān)系進(jìn)行分析，構(gòu)建符合數(shù)學(xué)模型或者是統(tǒng)計(jì)模型，并且通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的評(píng)估得到這些模型的基本參數(shù)。尤其是由于中長(zhǎng)期電力負(fù)荷普遍具有非線性、時(shí)變性、不確定性等特點(diǎn)，因此，在預(yù)防方法分析上，要通過(guò)數(shù)學(xué)方程的輸入與輸出之間的非線性關(guān)系進(jìn)行表示。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文筆者結(jié)合個(gè)人實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)參考文獻(xiàn)，從配電設(shè)計(jì)中負(fù)荷預(yù)測(cè)的重要性入手進(jìn)行了粗略的探討，并提出了負(fù)荷預(yù)測(cè)的計(jì)算方法，也是希望通過(guò)本文筆者的粗略闡述，所總結(jié)出的幾點(diǎn)常見的應(yīng)用與計(jì)算方法，能夠進(jìn)一步為廣大同行在今后配電設(shè)計(jì)的負(fù)荷預(yù)測(cè)上提供全新的思路與理論支持，并且更加清楚地認(rèn)識(shí)到負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的重要性，從而在今后的電力工作中，為不斷地提高負(fù)荷預(yù)測(cè)工作的準(zhǔn)確性做有益的鋪墊。

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