城市配電網(wǎng)規(guī)劃中電力負(fù)荷預(yù)測實(shí)踐研究

黃奕忠

摘 要：電力負(fù)荷預(yù)測是配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是電力系統(tǒng)調(diào)度、實(shí)時(shí)控制的前提，電力負(fù)荷預(yù)測是否準(zhǔn)確直接影響城市配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；電力負(fù)荷預(yù)測；灰色預(yù)測法；負(fù)荷密度法

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0150-01

隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電力市場化改革的逐漸深化，我國電網(wǎng)逐漸朝著智能化方向發(fā)展，在此過程中，配電網(wǎng)系統(tǒng)也越來越受關(guān)注。作為電力系統(tǒng)的主要負(fù)荷中心，城市配電網(wǎng)具有點(diǎn)多、面廣、現(xiàn)場、用電量大、電力負(fù)荷密度高、供電質(zhì)量和可靠性要求高等特征。電力負(fù)荷預(yù)測是配電網(wǎng)運(yùn)行和規(guī)劃的基礎(chǔ)，也是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，負(fù)荷預(yù)測是否準(zhǔn)確直接關(guān)系著配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。

1 城市配電網(wǎng)規(guī)劃中電力負(fù)荷預(yù)測方法

1.1 灰色預(yù)測法

灰色預(yù)測法為電力負(fù)荷預(yù)測提供了全新的解決方法和數(shù)學(xué)方法。由于在城市配電網(wǎng)運(yùn)行和改造中，影響電力負(fù)荷因數(shù)較為繁雜，各個(gè)影響因素之間的關(guān)系也無法采用定量模型來描述，從總體上看，電力負(fù)荷在穩(wěn)定的環(huán)境下呈現(xiàn)著一種非負(fù)遞減序列，這些特點(diǎn)與灰色預(yù)測理論和模型較為一致，因此，可根據(jù)城市配電網(wǎng)規(guī)劃實(shí)際情況將灰色模型應(yīng)用到電力負(fù)荷預(yù)測中。灰色預(yù)測法對電力負(fù)荷原始數(shù)據(jù)要求不高，不需要計(jì)算統(tǒng)計(jì)特征量，同時(shí)也無需考慮分布規(guī)律和運(yùn)算的方便性。在實(shí)際負(fù)荷預(yù)測中，應(yīng)用較多的是包含一個(gè)變量的GM（1，1）模型，該模型由一階微方程構(gòu)成，對于具有增長規(guī)律的數(shù)列來說預(yù)測精度較高，當(dāng)然，該模型也有其自身缺點(diǎn)，比如若數(shù)據(jù)增長速度較快，模型應(yīng)用效果就會(huì)較差，為了進(jìn)一步提高模型預(yù)測精度，可針對每個(gè)建模流程提出改進(jìn)方法。經(jīng)過改進(jìn)后的方法在進(jìn)行模型創(chuàng)建時(shí)只需要時(shí)間序列即可，其算法流程如下。

通過上述流程，可得到原始序列的歷史擬合值和未來預(yù)測值。但是灰色模型只適應(yīng)于非線性變化的負(fù)荷指標(biāo)預(yù)測，對其他趨勢的負(fù)荷指標(biāo)的預(yù)測精度就比較差。在誤差檢驗(yàn)方面可利用殘差檢驗(yàn)法進(jìn)行后期處理。

1.2 負(fù)荷密度法

負(fù)荷密度法中的衡量指標(biāo)則是規(guī)劃區(qū)域或建筑面積的平均用電負(fù)荷，通過對某一段時(shí)期內(nèi)該區(qū)域面積內(nèi)的用電密度進(jìn)行預(yù)測進(jìn)而將用電量計(jì)算出來，計(jì)算公式如下：

L=ap（10）

其中，L為規(guī)劃區(qū)域面積內(nèi)的用電負(fù)荷，a為配電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)面積，p為規(guī)劃區(qū)負(fù)荷密度。

采用負(fù)荷密度預(yù)測法時(shí)，應(yīng)注意配電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)子功能的劃分，根據(jù)規(guī)劃區(qū)用地性質(zhì)、預(yù)測期限內(nèi)規(guī)劃區(qū)域的實(shí)際發(fā)展情況，同時(shí)結(jié)合有關(guān)負(fù)荷水平恰當(dāng)選擇子功能區(qū)的負(fù)荷密度，選取的負(fù)荷密度必須能夠?qū)㈩A(yù)測期限內(nèi)的實(shí)際用電水平和電力負(fù)荷情況真實(shí)反映出來。

2 電力負(fù)荷預(yù)測流程和實(shí)例分析

對于城市配電網(wǎng)規(guī)劃來說，更為重要的是電力負(fù)荷的空間分布情況，也就是說在規(guī)劃過程中，不僅要對負(fù)荷飽和值進(jìn)行預(yù)測，還要對負(fù)荷的增長時(shí)間和空間進(jìn)行預(yù)測，空間負(fù)荷密度法中所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)易于獲得，靈活性較強(qiáng)，能夠很好適應(yīng)城市配電網(wǎng)規(guī)劃方案的變化，根據(jù)城市規(guī)劃部門的城市規(guī)劃結(jié)果，并利用專家的經(jīng)驗(yàn)、技能和知識(shí)進(jìn)行預(yù)測工作，就能夠?qū)⒁?guī)劃年限內(nèi)空間比如小區(qū)的電力負(fù)荷分布情況預(yù)測出來。下面以空間負(fù)荷密度法為研究要點(diǎn)探討城市配電網(wǎng)規(guī)劃中的電力負(fù)荷預(yù)測流程。

2.1 劃分負(fù)荷單元區(qū)塊

首先，根據(jù)規(guī)劃原則和用地性質(zhì)將規(guī)劃區(qū)劃分成若干單元區(qū)塊，根據(jù)單元區(qū)塊性質(zhì)確定每個(gè)區(qū)塊的密度指標(biāo)，進(jìn)而通過負(fù)荷密度法預(yù)測單元區(qū)塊內(nèi)負(fù)荷增長的位置和負(fù)荷分布情況，從而為城市配電網(wǎng)的規(guī)劃提供精確的地理空間信息。在此過程中，單元區(qū)塊的劃分越細(xì)，電力負(fù)荷預(yù)測的空間分辨率就越高，同時(shí)，必須保證單元區(qū)塊劃分的合理性以及負(fù)荷密度指標(biāo)選取的合理性，確保選取的負(fù)荷密度指標(biāo)能將預(yù)測年限內(nèi)的實(shí)際情況和用電水平真實(shí)反映出來，能代表未來發(fā)展變化情況，這樣有利于提高配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量。其次，定義每個(gè)區(qū)塊的類型和性質(zhì)，一般城市配電網(wǎng)負(fù)荷類型包括居民、工業(yè)、商業(yè)負(fù)荷等，每個(gè)小區(qū)必須有且只能有一種用地類型，一種電力負(fù)荷性質(zhì)。計(jì)算預(yù)測規(guī)劃區(qū)內(nèi)電力負(fù)荷需求量的公式如下：

式中，P代表的是預(yù)測的負(fù)荷值，Pi為單元區(qū)塊的負(fù)荷密度，Qi為單元區(qū)塊面積。計(jì)算完畢后，結(jié)合專家預(yù)測法對分區(qū)負(fù)荷、分類負(fù)荷、分電壓等級負(fù)荷進(jìn)行校驗(yàn)和修正，取長補(bǔ)短，將預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)降到最低，最大限度提高預(yù)測精度。

2.2 電力負(fù)荷預(yù)測實(shí)例

以某市區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃為例，該區(qū)域總面積約為18.3 km2，規(guī)劃區(qū)的用地類型包括科研教育、二類居民、一二類工業(yè)、物流加工、商業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、娛樂、市政基礎(chǔ)設(shè)施和體育用地等，對不同用地的負(fù)荷密度情況進(jìn)行了深入調(diào)查，同時(shí)采納專家意見確定了預(yù)測規(guī)劃區(qū)域的負(fù)荷密度指標(biāo)。根據(jù)規(guī)劃區(qū)的面積大小和用地性質(zhì)將該區(qū)域劃分成了100個(gè)單元區(qū)塊，通過空間負(fù)荷密度法預(yù)測了到2020年各種分類用地負(fù)荷情況，最后預(yù)測出居民用地負(fù)荷約為96.10 MW、工業(yè)用地負(fù)荷約為32.14 MW、商業(yè)用地負(fù)荷約為13.24 MW、行政辦公用地負(fù)荷約為13.27 MW。通過詳細(xì)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)并考慮同時(shí)率，預(yù)測出該規(guī)劃區(qū)總負(fù)荷為285、33 MW，為了確保配電網(wǎng)供電靈活性，10 kV配電網(wǎng)負(fù)荷所占比例約為90%，35 kV配電網(wǎng)負(fù)荷約為10%，最后結(jié)合預(yù)測出的總負(fù)荷結(jié)果和城市配電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)塊類型，預(yù)測出10 kV配電網(wǎng)直供負(fù)荷為256.80 MW，35 kV配電網(wǎng)直供負(fù)荷為28.53 MW。

3 結(jié) 語

總之，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電力市場化改革的逐漸深化，城市居民對供電質(zhì)量和供電可靠性要求越來越高，我們必須科學(xué)地進(jìn)行電力負(fù)荷預(yù)測，確保城市配電網(wǎng)規(guī)劃質(zhì)量，提高供電質(zhì)量，同時(shí)避免不必要的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳振蓮.淺析配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測規(guī)劃信息[J].科學(xué)時(shí)代，2013，（2）.