配電網規劃中電力負荷預測方法的有效性探究

蔡舒毅

（國網福建惠安縣供電有限公司，福建 泉州 362100）

0 引 言

配電網規劃中，電力負荷預測作為電力系統工作的重要組成部分，保障了電力系統穩定安全的運行和經濟效益的最大化。電力負荷預測工作需要考慮經濟、氣候等多方面因素進行計算，包括對于負荷需求量和用電量的預測，對電力網絡的正常運行具有非常重要的作用。

1 電力負荷預測的重要性

1.1 電力負荷預測的概念

配電網規劃中，電力負荷預測的主要工作內容是在電力需求的基礎上，綜合外界各種環境的影響，對將來用電量進行科學有效的推測，得到的預測結果對于后期電力系統的發展具有重要意義。用電量的程度決定了發電設備的選用，而電力負荷預測工作為電力系統的運行管理提供了重要的參考數據，可保障電力系統的正常運行。

1.2 電力負荷預測的作用

電力負荷預測在電力系統的運行中具有重要作用。通常，電力系統以電力負荷預測為基礎，相關工作人員要想預測發電廠的電力，必須計算發電機組的運行情況和輸出情況，而這些計算是以負荷預測為前提的。電力系統的安全問題需要電力負荷預測做保障，負荷預測數據的準確程度直接影響電能的質量。在電力系統輸出出現故障時，還會對電網和用戶造成巨大的財產損失，嚴重時甚至威脅百姓的生命健康。雖然電力負荷預測在電力系統的運行中具有不可替代的作用，但負荷預測的計算非常困難，所以在實際工作中依然會由于各種因素出現問題。

1.3 配電網規劃中負荷預測的主要內容

在配電網規劃中，負荷預測的主要內容包括電力需求預測和電量需求預測[1]。電量需求預測主要是對規劃期內所使用的總電量進行預測，根據歷史數據計算用電量和增長趨勢，從而確定用電的總需求量。電力需求預測則通過總量負荷預測和空間負荷預測兩個方面進行綜合計算。總量負荷預測旨在計算所規劃期內每階段的最大負荷量和每階段的增長趨勢，通過計算確定總量負荷的預測結果，以指導電網貢獻最大的供電能力。

2 配電網規劃中電力負荷預測方法的選擇

2.1 組合預測法

在目前的電力負荷工作中，電力負荷預測具有一定的復雜度和隨機性。預測方法不同，適用范圍也不同，而單一的預測方式由于不能滿足不同的電氣設備，所以不能精準進行預測。對此，相關人員將多種預測方法進行組合，根據各種預測方式的優缺點，將不同的模型科學組合到一起，將誤差最小化，極大地提高了預測精準度。目前，組合預測的方法已經廣泛應用于中長期和短期負荷預測工作，完善了單一算法的缺點和不足，極大地提升了電力負荷預測的工作質量。

2.2 回歸分析法

在電力負荷預測工作中，采用回歸分析法預測負荷，需要根據歷史數據建立對應的計算方法，再采用合適的計算模型分析歷史數據。過程中也可以采用統計學的相關算法科學分析歷史數據中存在的變量，從而預測未來發展結果的相關數據。一般情況下，對于中期負荷進行預測時都采用線性回歸的方法。線性回歸法不但預測結果較為精準，也能在計算過程中對歷史數據進行二次分析[2]。但是，回歸分析法仍然存在缺點和不足，雖然適用于綜合用電的電力負荷預測，但在不具有局域借鑒的實際意義。

2.3 負荷密度法

負荷密度法即計算單位面積內的負荷值[3]。負荷密度法與其他計算方法不同，注重計算的直觀性，雖然不能預測整體區域內的負荷密度，但可以將整體劃分為不同部分，再針對每一部分進行負荷預測。計算方法為先將區域內的目前負荷密度數據和歷史負荷密度數據進行計算，然后結合地區發展的特征和具體情況進行負荷預測，單獨計算部分用電量過大的區域。在使用負荷密度法進行預測時，應當注意區域內的整體電力負荷因外界因素刺激變化時而導致出現的階段性和跳躍性的發展形勢。

2.4 單位耗電法

單位耗電法即通過對電力負荷量的單耗進行測定，得出數據后分析及預測規劃區域內整體用電量的方法。通常情況下，單耗法適用于工業電力和農業生產電力單耗指標的預測，預測結果較為精準[1]。但是，采用單耗法進行電力負荷預測時，應當注意針對不同地區的經濟發展情況做區分，同時根據規劃期間內所得到的單耗指標進行綜合性分析，結合歷史數據和規劃范圍內的發展特點進行預測。單耗法的優勢在于計算方法較其他方法簡單，且較短的時間內預測結果更準確。

2.5 趨勢外推法

趨勢外推法是根據已經計算的歷史數據繪制一個可以反映規劃內負荷本身增長趨勢的曲線，根據曲線的內容和走向判斷往后某一時間的負荷水平。此方法不單只適用于中長期的電力負荷預測，對于短期規劃內的負荷預測也可應用。趨勢外推法的優勢在于需要計算的數據量大大減少，相關人員的計算工作相對較少。但是，使用趨勢外推發計算電力負荷預測時，必須注意由于歷史負荷數據適用于不同計算方法，所得出的預測結果精準度可能略有不同，故在實際工作過程中，需要比較各種不同算法，選取更貼合實際情況的模型進行計算。

3 配電網規劃中的智能電力負荷預測方法

伴隨著電力系統的飛速進步，近年來各種智能算法和新型理論得到了廣泛應用，在電力負荷預測領域也有了較大提高。相比前文提到的5種預測方法，國內外也出現了一些根據新型研究成果而設計的智能負荷預測方法。

3.1 灰色模型預測法

灰色模型預測法主要針對灰色系統的分析、預測和控制進行研究，認為在規劃范圍內所出現的任何隨機的過程都可以視為灰色量，并把該過程稱為灰色過程[3]。雖然灰色過程在表面看是隨機出現的，但事實上灰色過程仍然具有可以預測的規律性。在負荷預測過程中，將所觀察的數據作為灰色量，通過持續增加或減少的方式使得灰色量逐漸變為白色量，以幫助相關人員建立計算模型。該預測法的優點在于需要的負荷數據少，計算方式較為簡單，且不需要統計規劃范圍內的分布規律等，非常適用于短期規劃負荷的預測。該方式的缺點在于，當數據不集中、離散程度大的時候，預測的精準度會隨之降低。

3.2 模糊預測法

模糊預測法主要針對電力負荷受到的不確定的外界因素影響所采用的預測方法，如地區經濟發展、環境氣候以及當地政策等。模糊預測法將模糊數學理論作為負荷預測基礎，以處理主觀因素較為嚴重的數據為優勢，在包括電力負荷預測以內的各項電力領域得到了廣泛推廣和應用。由于模糊預測在短期規劃內的應用較為成熟，目前已經逐漸在中廠區領域中發展應用。模糊預測的主要方法包括模糊聚類、模糊相似優先比以及最大貼進度3種計算方式。

3.3 專家系統

專家系統是一個將大量負荷預測數據和相關知識作為基礎而建立的計算機系統。一個完善的專家系統包括健全的知識庫、推理系統、輸出解釋界面以及知識存儲獲取4個獨立存在的部分。專家系統涵蓋了包括負荷預測領域在內的多個方面的相關知識和經驗，可以模擬專家運用經驗和知識，選擇和分析眾多預測算法和模型，減少了相關人員的工作量和以人工操作時所產生的失誤。該系統由于可以正確預測規劃內的電力負荷且預測結果精準，在電力負荷預測的領域內具有非常重要的應用價值。

4 結 語

綜上所述，在配電網規劃中應用電力負荷預測方法是電力系統的重要部分，保障了電力系統的正常安全運轉，為電力系統的計劃和發展規劃提供了具有指導性的參考意見，而成熟的電力負荷預測水平可以幫助配電網更加科學，同時在安全范圍內節約發電成本，使電力系統的經濟效益最大化。