電網(wǎng)規(guī)劃中長期負(fù)荷預(yù)測技術(shù)的研究

黃偉橋

摘 要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了我國電網(wǎng)的建設(shè)，電能來是不能夠進(jìn)行儲存的，因此，電能的生產(chǎn)、傳輸以及銷售等環(huán)節(jié)都是同時進(jìn)行的，因此，保持電能在各個階段能夠穩(wěn)定地滿足任何時刻的需要是至關(guān)重要的，但是電能也是隨時發(fā)生變化的，因此如何對電能做出一個預(yù)測和判斷，需要相關(guān)更加關(guān)注，以便能夠提前對電能進(jìn)行安排，保證滿足生產(chǎn)所需，保證供電能夠正常進(jìn)行，預(yù)測過程中根據(jù)以往的數(shù)據(jù)分析及影響的相關(guān)因素，總結(jié)變化發(fā)展規(guī)律，運(yùn)用一定的預(yù)測方式，達(dá)到時間以及空間的統(tǒng)一。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)工程 中長期 負(fù)荷預(yù)測

中圖分類號：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（b）-0013-02

該文將會對電力負(fù)荷預(yù)測的概念以及方式進(jìn)行簡要的闡述，對中長期電力負(fù)荷在預(yù)測中所表現(xiàn)出的特點進(jìn)行明確，同時對于這項工作中存在的一些問題進(jìn)行研究，并指出了其對于電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，希望能夠為國家電網(wǎng)的發(fā)展和壯大提供一些理論方面的指導(dǎo)和基礎(chǔ)，加強(qiáng)相關(guān)學(xué)者對于這方面工作的重視和研究。

1 電力負(fù)荷概念

在電力的整個運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中，負(fù)荷是其中一個基本概念，主要是在發(fā)電廠以及電網(wǎng)或者是用戶中進(jìn)行運(yùn)用，是將其在某個時刻所需要消耗的電功率的概念，我們稱它為電力負(fù)荷，也就是負(fù)荷。

1.1 有功負(fù)荷和無功負(fù)荷概念

在電能發(fā)生轉(zhuǎn)換或者在傳動電能的過程中，負(fù)荷會發(fā)生很大變化，主要是將負(fù)荷內(nèi)容分為兩種，一種是有功負(fù)荷，另外一種是無功負(fù)荷，前者顧名思義，就是指電能在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了一些熱能或者是機(jī)械能，而后者是一種只起阻性作用，對有功功率進(jìn)行消耗的復(fù)合，例如電熱、照明等會產(chǎn)生能量的是有功負(fù)荷，而同步電動機(jī)或者是異步電動機(jī)等對有功以及無功功率都會產(chǎn)生消耗，但是其中能夠產(chǎn)生機(jī)械能的部分我們將其稱為有功負(fù)荷，主要是通過其中產(chǎn)生的有功功率來進(jìn)行供應(yīng)，而無功負(fù)荷消耗無功功率，像是空調(diào)或者是冰箱等都在這個范疇內(nèi)。

1.2 發(fā)電負(fù)荷、廠用負(fù)荷、供電負(fù)荷、損失負(fù)荷和用電負(fù)荷概念

電能主要是在生產(chǎn)、運(yùn)輸以及消費(fèi)等各個環(huán)節(jié)中存在著，因此，根據(jù)所處環(huán)節(jié)的不同，對負(fù)荷有著不同的分類。用電負(fù)荷也就是消耗電能的用戶在某個時間內(nèi)在電力系統(tǒng)中通過某種設(shè)備對電功率進(jìn)行選用，也就是用戶在這個時間段內(nèi)消耗的電功率的總和。發(fā)電廠通過電網(wǎng)對電能進(jìn)行輸送，在輸送過程中難免會發(fā)生一定的消耗或者是損失，也就是損失負(fù)荷，用電負(fù)荷和損失負(fù)荷相加，總稱為供電負(fù)荷，發(fā)電廠對其進(jìn)行的消耗即是廠用負(fù)荷，而發(fā)電負(fù)荷就是全部總和，也就是在某個時間內(nèi)功率的輸出總和。

2 中長期負(fù)荷預(yù)測

2.1 明確預(yù)測目的

對于電力負(fù)荷進(jìn)行中長期的預(yù)測工作需要根據(jù)電力系統(tǒng)的實際需要來進(jìn)行，要想進(jìn)行這項工作，首先就要對預(yù)測目的進(jìn)行明確，預(yù)測工程的目標(biāo)以及所得的結(jié)果能夠在不同的場所中使用，需要運(yùn)用不同的預(yù)測方式，同時對于負(fù)荷所需要的數(shù)據(jù)和資料需要及時進(jìn)行收集和整理，同時將相關(guān)人員或者是工作中所需的費(fèi)用準(zhǔn)備充足，從而支撐整個工作計劃。

2.2 確定預(yù)測的內(nèi)容

中長期負(fù)荷預(yù)測包括電量預(yù)測和電力預(yù)測，一般包括以下內(nèi)容。

（1）年（月）電量。

（2）年（月）最大負(fù)荷。

（3）分地區(qū)年（月）最大負(fù)荷。

（4）典型日、周負(fù)荷曲線，月、年負(fù)荷曲線。

（5）年平均日負(fù)荷率、年最小負(fù)荷率、年最大峰谷差、年最大負(fù)荷利用小時數(shù)、典型日平均負(fù)荷率和最小負(fù)荷率。

但是，在實際預(yù)測工作中，需要結(jié)合實際情況對電力情況進(jìn)行預(yù)測，根據(jù)上面所介紹的內(nèi)容進(jìn)行一定的調(diào)整。

2.3 收集和整理資料

任何建設(shè)工作都需要基礎(chǔ)工作，對于電力負(fù)荷預(yù)測工作來說更是如此，預(yù)測工作需要非常嚴(yán)格的準(zhǔn)確度，因此所用的資料要運(yùn)用最新的，可靠的信息和數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，后續(xù)的工作也是以此為基礎(chǔ)，同時，主要是對一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及水平進(jìn)行預(yù)測，像是城鎮(zhèn)中人口數(shù)量以及城鎮(zhèn)可支配收入或者是收入比重等要素，在預(yù)測過程中可以采用國家或者相關(guān)研究部門最新的報告和資料，數(shù)字要精準(zhǔn)，這方面的資料可以通過一些權(quán)威網(wǎng)站或者是一些珍貴出版刊物來獲取，也可以在相關(guān)部門中獲取。

2.4 選擇預(yù)測的方法進(jìn)行預(yù)測

預(yù)測要采用科學(xué)合理的方式進(jìn)行，對預(yù)測內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計和檢驗，其中一些對負(fù)荷預(yù)測產(chǎn)生影響的內(nèi)外部因素要進(jìn)行評價工作，分析其影響因素，同時對之后的發(fā)展趨勢以及是否能夠在之后繼續(xù)有應(yīng)用價值進(jìn)行測算，在當(dāng)前運(yùn)用的方式中有各自的優(yōu)勢和確定，因此，要根據(jù)所在區(qū)域的人口或者是經(jīng)濟(jì)水平等數(shù)據(jù)以及資料作為基礎(chǔ)，根據(jù)預(yù)測時間的長短來對預(yù)測方法進(jìn)行選擇，然后根據(jù)實際情況進(jìn)行驗證，以便能夠獲得最好的效果。

2.5 分析評價預(yù)測結(jié)果

對電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測的整個階段都相對比較復(fù)雜，同時影響因素也很多，方法的選型也很多，因此如何根據(jù)實際情況來對相關(guān)工作內(nèi)容進(jìn)行確定，需要進(jìn)行評價工作，對其優(yōu)劣和所遇到的問題都進(jìn)行評定，并且對預(yù)測結(jié)果要適時進(jìn)行修改，從而得到最終結(jié)果。

3 電力負(fù)荷預(yù)測技術(shù)

3.1 概況

某地區(qū)具備豐富的礦產(chǎn)資源，因而在礦產(chǎn)開發(fā)產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)下，該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升，礦產(chǎn)以及冶煉等產(chǎn)業(yè)形成鏈條式發(fā)展，但是在用電量上，這些產(chǎn)業(yè)占到了85%，而該市工業(yè)用電約占總耗電量的90%左右且各項負(fù)荷特性指標(biāo)為優(yōu)。但是近年來，伴隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展比重更高，因此，平均負(fù)荷率產(chǎn)生了波動，在這樣的發(fā)展背景下，有必要借助中長期電力負(fù)荷預(yù)測進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃。

3.2 中長期電力負(fù)荷預(yù)測

在2015—2025年對這個地區(qū)的電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容進(jìn)行復(fù)核的預(yù)測，將這個地區(qū)之前的歷史資料和數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，根據(jù)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實際情況通過回歸法、分區(qū)預(yù)測法等比較傳統(tǒng)的方式進(jìn)行預(yù)測，同時建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)社會預(yù)測中最小的值，對電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，確定出各個方案，之后對負(fù)荷預(yù)測結(jié)果進(jìn)行判定，通過預(yù)測結(jié)果對該地區(qū)的預(yù)測結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

3.3 確定權(quán)重系數(shù)

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及各個模型中所反映出來的值數(shù)，可以對各個單模式系數(shù)進(jìn)行確定，線性回歸模型的權(quán)重系數(shù)為0.157，指數(shù)平滑模型的權(quán)重系數(shù)為0.202，灰色模型的權(quán)重系數(shù)為0.641。

3.4 精度比較

為了能夠更加直觀地對各個預(yù)測方式以及模型誤差進(jìn)行預(yù)測，需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從數(shù)據(jù)結(jié)果中我們可以看出，線性回歸模型所產(chǎn)生的誤差值數(shù)為1.42，指數(shù)平滑模型的誤差在灰色模型中產(chǎn)生的誤差指數(shù)為1.00，而采用組合方式所得出的誤差在0.49和1.32之間，從數(shù)據(jù)我們就可以看出，組合模型得出的誤差是最小的，精確度也更高。

4 中長期電力負(fù)荷的組合預(yù)測模型

在實際預(yù)測工作中，常常會針對同一個問題采用不同的預(yù)測方法，這也是為了得到一個最優(yōu)系統(tǒng)，但是不同的預(yù)測方法有各自的優(yōu)點和劣勢，從目前的相關(guān)研究中可以看出，還沒有任何一種預(yù)測方式能夠有更高的效率，因此，預(yù)測中對于誤差的評定方式以及精度預(yù)測方式也是各不相同，不同預(yù)測方法的應(yīng)用往往可以得到并不相同的有價值信息，如果我們摒棄簡單的平方預(yù)測等誤差較大的方法，這是不科學(xué)的，負(fù)電荷的精度評價方法簡單且變化本身具有很大的隨機(jī)性。最為科學(xué)的預(yù)測方式就是通過對不同種類的預(yù)測方法進(jìn)行利用，將這些方式進(jìn)行組合，將誤差降到最低，同時運(yùn)用不同預(yù)測方法所得到的不同數(shù)據(jù)信息，通過合理處理，能夠提升預(yù)測精度。

4.1 最優(yōu)組合的預(yù)測方法

預(yù)測方法中一種是最優(yōu)組合方式，主要是根據(jù)之前某一個時間段內(nèi)容產(chǎn)生誤差值最小的情況作為基礎(chǔ)的根據(jù)，通過這個值來對其進(jìn)行預(yù)測，從而確定權(quán)重系統(tǒng)，這種方式在目前運(yùn)用得比較多，但是這種方式也有其缺點，首先就是可能會得出并不是最優(yōu)的系統(tǒng)，還有可能會出現(xiàn)負(fù)重的結(jié)構(gòu)，因此，這種方法最為核心內(nèi)容就是權(quán)重系統(tǒng)的選擇，因此，為了保證權(quán)重系統(tǒng)能夠最有代表性和準(zhǔn)確性，可以制定不同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

4.2 變權(quán)重組合預(yù)測方法

對于權(quán)重來說，變化中的狀態(tài)永遠(yuǎn)要比傳統(tǒng)不變的具備更高的優(yōu)勢，無論對任何一種模型進(jìn)行預(yù)測，都可能出現(xiàn)一些其他狀況，但是，這種變權(quán)重組合方式非常復(fù)雜，因此對于它的運(yùn)用相對比較少，還需要經(jīng)過大量的研究和考證才能進(jìn)行。

4.3 其他一些方法

除了上文中介紹的方法，還可以利用一些數(shù)學(xué)方法來對權(quán)重系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算和解答，這些算法困難程度各不相同，同時可以從不同方式的側(cè)面情況來處理，但是從以往經(jīng)驗上來看，這些方式需要運(yùn)用大量的運(yùn)算，同時權(quán)重的變化情況并不能全面涵蓋和考慮到，因此，這種方式會對實際應(yīng)用產(chǎn)生較大影響。

伴隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，我國對于電網(wǎng)建設(shè)中的規(guī)劃內(nèi)容更加重視，其重要性也在不斷提升，如今的電網(wǎng)規(guī)劃更加需要的就是一份中長期的電力負(fù)荷方面的預(yù)測數(shù)據(jù)，將其作為建設(shè)參考，從而制定更加優(yōu)秀的電網(wǎng)工作內(nèi)容，與短期的負(fù)荷預(yù)測相比，中長期負(fù)荷預(yù)測雖然有著眾多優(yōu)勢，但是所用方法卻更加復(fù)雜，同時還會受到更多因素的影響，因此，在制定過程中，一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H狀況，經(jīng)過反復(fù)推敲，從而得出最為合適的、科學(xué)的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳海波.基于負(fù)荷特性分析的中長期負(fù)荷預(yù)測研究[D].湖南大學(xué)，2014.

[2] 張必熙，岳雷.電網(wǎng)規(guī)劃中常規(guī)中長期負(fù)荷預(yù)測方法的探討[J].安徽電力，2011（3）：70-74.

[3] 林劍涵.電網(wǎng)規(guī)劃中長期負(fù)荷預(yù)測技術(shù)研究[J].企業(yè)導(dǎo)報，2015（21）：81，83.