電力系統(tǒng)負荷預(yù)測方法的探討

劉洪志　張銘昕

摘要：負荷預(yù)測是電力系統(tǒng)調(diào)度、實時控制、運行計劃和發(fā)展規(guī)劃的前提，是一個電網(wǎng)調(diào)度部門和規(guī)劃部門所必須具有的基本信息。提高負荷預(yù)測技術(shù)水平，有利于計劃用電管理，有利于合理安排電網(wǎng)運行方式和變電站布點，有利于節(jié)煤、節(jié)油和降低發(fā)電成本，有利于制定合理的電源建設(shè)規(guī)劃，有利于提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，負荷預(yù)測已成為實現(xiàn)電力系統(tǒng)管理現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 ：負荷預(yù)測;電力系統(tǒng);方法探討

1 引言

電力系統(tǒng)負荷預(yù)測是指在考慮電力系統(tǒng)的運行特點、增容的決策、自然的條件和社會的影響條件下，研究出的一套可用于系統(tǒng)處理過去和未來負荷的數(shù)學(xué)的方法，它在滿足一定的精度要求前提條件下，確定將來某個特定時刻的負荷的值。本文介紹了負荷預(yù)測的特點以及幾種較為普遍的預(yù)測方法。

2 ?負荷預(yù)測基本情況?2.1 ?負荷預(yù)測的概念?電力系統(tǒng)負荷預(yù)測是基于歷史負荷數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、經(jīng)濟數(shù)據(jù)等對電力負荷變化具有影響的因素，尋找負荷及各影響因素之間的映射關(guān)系，對未來的電力負荷做出預(yù)測。???? 2.2 負荷預(yù)測的意義?電力負荷預(yù)測面向電力負荷，以用電量和負荷曲線為主要預(yù)測目標(biāo)，可以對電力負荷在時間上和空間上的變化做出預(yù)先估計，對電網(wǎng)規(guī)劃和運行，指導(dǎo)發(fā)電廠合理安排發(fā)電機組檢修都具有重要意義。???? 2.3 負荷預(yù)測分類?按照預(yù)測期限的長短可將負荷預(yù)測分為中長期、短期、超短期負荷預(yù)測。中長期負荷預(yù)測以年或月為預(yù)測期限，它對電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃、發(fā)電廠和變電站選址都具有指導(dǎo)性作用。短期負荷預(yù)測主要對未來一周內(nèi)的電力負荷做出預(yù)測，在電力市場環(huán)境下，短期負荷預(yù)測對電力調(diào)度、電力交易都具有重要作用。超短期負荷預(yù)測主要是對未來幾個小時內(nèi)的電力負荷進行預(yù)測，主要用于對電力系統(tǒng)進行實時安全分析與調(diào)度。

3 負荷預(yù)測的作用和要求?提高負荷預(yù)測的精準(zhǔn)度是電力系統(tǒng)正常規(guī)劃和運行的必然要求，對電力系統(tǒng)的各個部門都起著十分重要的作用。諸如電力企業(yè)制定的中長期負荷預(yù)測是電力系統(tǒng)實施燃料計劃的前提，而短期負荷預(yù)測則是制定發(fā)電計劃的基礎(chǔ)，通過符合預(yù)測能夠更加準(zhǔn)確地分析電力系統(tǒng)的經(jīng)濟性，并且還能預(yù)測電力系統(tǒng)的潛在運行風(fēng)險，其目的就是為了提高負荷預(yù)測的準(zhǔn)確性，進而為電力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟性提供可靠保障。?關(guān)于負荷預(yù)測的具體分類存在有很多種分法，按照預(yù)測期限的不同可以將其分為長期預(yù)測、中期預(yù)測以及短期預(yù)測，其相對應(yīng)的方式為年度預(yù)測、月度預(yù)測等。從國外的一些負荷預(yù)測發(fā)展趨勢可以得知，其長期預(yù)測研究比重遠遠高于短期預(yù)測。無論在哪一種期限類別負荷預(yù)測中，其內(nèi)容通常包括負荷曲線以及電量的預(yù)測。

4 負荷預(yù)測的方法?4.1 時間序列法

利用時間序列法預(yù)測負荷的結(jié)果具有很好的延續(xù)性，計算速度快。但是由于存在負荷的穩(wěn)定假設(shè)，必須在較長的時間區(qū)域內(nèi)保持穩(wěn)定性，模擬的函數(shù)才有效。時間序列法是在過去的負荷變化規(guī)律會一直延續(xù)或者循環(huán)到將來的假設(shè)下進行的，尋找過去的負荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)隨時間變化的規(guī)律，擬合出負荷數(shù)據(jù)隨時間變化的函數(shù)，進而預(yù)測未來負荷數(shù)值的方法。另外，時間序列法缺乏對對環(huán)境等因素的充分考慮。因此該方法只適合短期內(nèi)的模擬。此類模型的建模必須在平穩(wěn)隨機性的前提條件下進行。在實際負荷中，首先要將一般序列轉(zhuǎn)化成平穩(wěn)隨機序列，對平穩(wěn)時間序列均值、自相關(guān)和偏相關(guān)函數(shù)，從而確定模型的類型的相關(guān)分析。最后進行模型辨識，利用序列有關(guān)的樣本數(shù)據(jù)，對模型參數(shù)進行估計。

4.2最大負荷利用小時數(shù)法?年最大負荷是全年中負荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最大的半小時的平均功率。在一定的時間段內(nèi)，假設(shè)電力負荷按年最大負荷持續(xù)運行，所消耗的電能等于該電力負荷全年消耗的電能，改時間段就是最大負荷利用小時數(shù)。一般根據(jù)已有數(shù)據(jù)和對地區(qū)用電結(jié)構(gòu)的變化趨勢加以大致的分析判斷。當(dāng)年最大負荷預(yù)測值為規(guī)劃水平年需求電量與最大負荷利用小時的比值。負荷與電量增長的具有一定的相關(guān)性，其的年均增長速度也有一定的規(guī)律性。?4.3趨勢增長法?根據(jù)擬合函數(shù)的性質(zhì)可以分為比例系數(shù)負荷預(yù)測法、指數(shù)函數(shù)負荷預(yù)測法和二次多項式負荷預(yù)測法。趨勢增長法是在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，擬合出和已有數(shù)據(jù)一致的，能代表數(shù)據(jù)變化趨勢的函數(shù)，實現(xiàn)對未知時間和區(qū)域負荷的估計。其中，比例系數(shù)負荷預(yù)測法的原理是根據(jù)平穩(wěn)的歷史數(shù)據(jù)計算其相鄰時間間隔的的負荷增長速度。前提是負荷的增長速度是由規(guī)律的，從而才能依據(jù)這段數(shù)據(jù)進行相鄰時間間隔內(nèi)負荷的外推預(yù)測。在實際的擬合過程中，首先利用原始數(shù)據(jù)對預(yù)測模型進行檢驗，進行誤差分析和修正，最后取修正后的結(jié)果作為負荷預(yù)測的結(jié)果。

5 問題的解決及影響的因素

5.1 ?問題的解決1）我們在進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理的分析和建立負荷預(yù)測模型的過程中，必須充分地考慮外界環(huán)境因素（經(jīng)濟，政策）的變化，和相關(guān)因素的不確定性對于中長期的負荷預(yù)測結(jié)果造成的影響。2）要注意負荷模型的參數(shù)隨著環(huán)境和相關(guān)因數(shù)改變將出現(xiàn)趨勢的適應(yīng)問題，并且在負荷模型使用的過程中，對于預(yù)測的專家經(jīng)驗和意見要加以有效利用。3）對受影響的中長期的負荷變化多方面因數(shù)綜合考慮，必須運用不同的方法來組合開展研究的工作。

5.2 影響的因素影響的因素主要有以下幾方面。1）氣候的變化及自然災(zāi)害影響。2）國家的政策、工農(nóng)業(yè)等其他宏觀產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整造成的影響。3）能源市場的經(jīng)濟變化對負荷影響。而且，因為上述負荷預(yù)測方法自身就存在著一定的不確定性，所以，我們必須把負荷預(yù)測的結(jié)果來相互的驗證及補充。

6 ?結(jié)語

電力系統(tǒng)負荷的預(yù)測是電網(wǎng)的調(diào)度、信息管理等方面的前提，他是一個電力系統(tǒng)調(diào)度部門及規(guī)劃部門必須具備的基本的信息。提高電力系統(tǒng)負荷預(yù)測的技術(shù)水平，十分有利于計劃用電的管理，十分有利于合理的安排電力系統(tǒng)的運行方式及機組的檢修計劃，十分有利于節(jié)約煤、節(jié)約油和降低發(fā)電的成本，十分有利于制定經(jīng)濟合理的電源的建設(shè)規(guī)劃，十分有利于提高我們電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益及社會效益。所以，電力系統(tǒng)負荷預(yù)測將成為實現(xiàn)現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容。

參考文獻?：

[1]牛東曉，曹樹華，趙磊等.電力負荷預(yù)測技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，1998.?

[2]康重慶，夏清，張伯明.電力系統(tǒng)負荷預(yù)測研究綜述與發(fā)展方向探討[J].電力系統(tǒng)自動化，2004，28（17）1-10.

[3]王錫凡.電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃[M].北京：水利電力出版社，1990.

[4]Arroyo J R.Espinola.Different approaches to forecast interval time series：a comparison in financ [J].Computational Economics， 2011，37（2）：169-191.

[5]周小謙.電力彈性系數(shù)淺議——一個很有魅力的課題[J].中國電力企業(yè)管理，2000，10：6-8.