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

周公順

（國網(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)測分析及其計(jì)算方法

周公順

（國網(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，都是在未來時刻的負(fù)荷不斷預(yù)測基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測也對確保電網(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)如今各個電力企業(yè)紛紛加大了對負(fù)荷預(yù)測分析及其計(jì)算方法的研究。本文筆者結(jié)合個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)測分析及其計(jì)算方法進(jìn)行粗略地探討，提出幾點(diǎn)個人的粗淺建議，以供參考。

配電設(shè)計(jì)；負(fù)荷預(yù)測；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，其實(shí)質(zhì)就是利用一套處理過去與未來負(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)的方法對未來電荷的可能發(fā)展趨勢與變化規(guī)律進(jìn)行有依據(jù)的預(yù)測。因此，做好電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測則對整個電網(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)測工作上提供有力的理論支持。

1.對配電設(shè)計(jì)中電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測研究內(nèi)容的分析

電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測就是以已知經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、社會發(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)合對過去歷史數(shù)據(jù)所作出的進(jìn)一步分析，探索在未來一定時間周期內(nèi)事物存在的內(nèi)在聯(lián)系與發(fā)展變化規(guī)律，并以為未來年份的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況與社會需求情況的預(yù)測結(jié)果為計(jì)算依據(jù)，對未來的電力需求所開展的預(yù)先評估、預(yù)測。因此，也可以說電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測，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，對整個電力系統(tǒng)而言都有著至關(guān)重要的作用。

通過對電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測研究內(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，歸納為以下4個方面，分為是：長期負(fù)荷預(yù)測、中期負(fù)荷預(yù)測、短期負(fù)荷預(yù)測、超短期負(fù)荷預(yù)測。尤其通過分析，可以看到針對這4類的負(fù)荷預(yù)測，在對其原始量進(jìn)行選取時，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)該針對每一個變電取最大值、最小值、平均值。

如若對此4類負(fù)荷預(yù)測進(jìn)行研究，則具體如下：

第一，針對電力系統(tǒng)長期負(fù)荷預(yù)測的分析。通過調(diào)查與分析，我們可以得知，長期負(fù)荷預(yù)測主要是指對在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測中，針對時間上已經(jīng)超過了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性意義的負(fù)荷預(yù)測工作?？梢哉f該種負(fù)荷預(yù)測方法，目前常常應(yīng)用在對電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，對電網(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)測水平需求。

第二，針對電力系統(tǒng)的中期負(fù)荷預(yù)測分析。我們這里所說的中期負(fù)荷預(yù)測，其主要就是指在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測中，針對那些時間大概在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性意義的負(fù)荷預(yù)測工作?？梢哉f該種方法，目前常常被應(yīng)用在對電網(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)測方法與上述長期負(fù)荷預(yù)測相比，在精確度上要高出很多。

第三，針對電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測的分析。通過調(diào)查與分析，我們可以得知，短期負(fù)荷預(yù)測是指在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測中，針對那些時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性意義負(fù)荷預(yù)測工作。該種預(yù)測方法其重點(diǎn)在于能夠很好地解決在電網(wǎng)運(yùn)行過程中可能存在故障問題，進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與供電質(zhì)量，可以說在預(yù)測精度上是最高的。

第四，針對電力系統(tǒng)超短期負(fù)荷預(yù)測的分析。通過調(diào)查與分析，我們可以得知，超短期負(fù)荷預(yù)測是指在對電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測中，針對未來1個小時以內(nèi)或者是半個小時，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)測工作?？梢哉f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)測方法及其分析

2.1配電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的負(fù)荷預(yù)測方法通過不完全數(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，第一種是按照用電行業(yè)進(jìn)行預(yù)測；第二種則是按照負(fù)荷的最大功率進(jìn)行預(yù)測。如若對其進(jìn)行詳細(xì)地分析，則具體的預(yù)測方法如下：

第一，負(fù)荷預(yù)測方法——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，該種方法就是通過對某一單位產(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)測方法——電力彈性系數(shù)法。對電量平均增長率與國內(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)測方法——分區(qū)負(fù)荷密度法。負(fù)荷密度預(yù)測法就是指從地區(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)測的根本依據(jù)，從而對未來某一時段內(nèi)土地面積和單位面積的用電密度所進(jìn)行的預(yù)測，之后在乘以面積，最終得到用電量預(yù)測值。可以說該種方法就是根據(jù)近些年來該地區(qū)的實(shí)際發(fā)展情況以及電力規(guī)劃目標(biāo)對該待測區(qū)域所劃分的多個功能區(qū)域，用負(fù)荷密度法所進(jìn)行的預(yù)測，最后進(jìn)行相加，得到的總用電量預(yù)測值。

第四，負(fù)荷預(yù)測方法——時間序列法。該種方法就是通過負(fù)荷過去的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，找出其伴隨時間所產(chǎn)生的規(guī)律變化，建立相應(yīng)的時序模型，從而對未來負(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間序列用X1，X2……XM來表示，那么在一次移動平均值的計(jì)算上則如下計(jì)算公式所示：

第五，負(fù)荷預(yù)測方法——灰色預(yù)測法。近些年來，灰色系統(tǒng)模型在電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測領(lǐng)域中的使用，更是在電力系統(tǒng)預(yù)測工作的有效開展上取得了十分優(yōu)異的成效。如若對其進(jìn)行詳細(xì)的分析，我們則可以清楚地看到，灰色預(yù)測其實(shí)質(zhì)就是將電力系統(tǒng)行為特征量的變化過程看作是一個灰色的過程，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?；疑到y(tǒng)理論在建設(shè)的過程中，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)測結(jié)果，其預(yù)測模型具體如下所示：

第六，負(fù)荷預(yù)測方法——模糊預(yù)測法。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)測中，且取得了十分矚目的成績。模糊預(yù)測法主要包括：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)測方法分析

通過筆者對上文負(fù)荷預(yù)測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對負(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，并且通過對歷史數(shù)據(jù)的評估得到這些模型的基本參數(shù)。尤其是由于中長期電力負(fù)荷普遍具有非線性、時變性、不確定性等特點(diǎn)，因此，在預(yù)防方法分析上，要通過數(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

綜上所述，本文筆者結(jié)合個人實(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)測的計(jì)算方法，也是希望通過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)測上提供全新的思路與理論支持，并且更加清楚地認(rèn)識到負(fù)荷預(yù)測工作的重要性，從而在今后的電力工作中，為不斷地提高負(fù)荷預(yù)測工作的準(zhǔn)確性做有益的鋪墊。

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