城市配電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)方法分析

黃文杰

（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，廣東 佛山 528000）

負(fù)荷預(yù)測(cè)作為城市配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的基礎(chǔ)，其主要是在對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性、自然條件及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等綜合因素進(jìn)行充分考慮的情況下，利用數(shù)學(xué)方法預(yù)測(cè)未來(lái)的、滿足一定精度的系統(tǒng)負(fù)荷數(shù)值[1]。負(fù)荷預(yù)測(cè)是電力系統(tǒng)中非常重要的一項(xiàng)工作，其在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制、規(guī)劃建設(shè)等方面都具有基礎(chǔ)和核心的作用，是保障系統(tǒng)網(wǎng)架健康穩(wěn)定發(fā)展的重要內(nèi)容。因此，負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度就顯得尤為重要[2]。傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法主要是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析和計(jì)算，難以表示負(fù)荷的實(shí)際空間分布，因此，利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)無(wú)法滿足城市電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的要求。本文提出了一種不但能從時(shí)間上對(duì)未來(lái)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，而且可以從空間上預(yù)測(cè)負(fù)荷分布情況的新型空間信息方法，其能夠?qū)Σ淮_定性因素進(jìn)行優(yōu)化處理。結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)例進(jìn)行了負(fù)荷預(yù)測(cè)，結(jié)果表明在實(shí)踐中該預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確性。

1 傳統(tǒng)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)方法

傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法有類比預(yù)測(cè)法、“S”曲線法和同時(shí)系數(shù)法[3]等，下面對(duì)這些方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1）類比預(yù)測(cè)法

所謂類比預(yù)測(cè)法，就是將負(fù)荷影響因素進(jìn)行分類，然后針對(duì)不同地區(qū)比較這些因素的差異，找到最相似的典型類，以該典型類為所預(yù)測(cè)地區(qū)的負(fù)荷增長(zhǎng)水平。類比預(yù)測(cè)法主要適用于原始數(shù)據(jù)不足的情況，同時(shí)其也作為其他負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的校驗(yàn)方法。采用類比預(yù)測(cè)法對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，所比較的區(qū)域應(yīng)具有相似的特征，這是類比預(yù)測(cè)法的基礎(chǔ)。

2）“S”曲線法

“S”曲線法就是利用數(shù)學(xué)方法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)將負(fù)荷進(jìn)行趨勢(shì)外推的方法?！癝”曲線法通常將行業(yè)的負(fù)荷增長(zhǎng)等效為一個(gè)生長(zhǎng)的模型，其初始階段往往發(fā)展較慢，中期階段增長(zhǎng)較快，當(dāng)負(fù)荷增長(zhǎng)到一定水平后將進(jìn)入緩慢發(fā)展的飽和階段，整個(gè)過(guò)程呈現(xiàn)“S”形[4]。

3）同時(shí)系數(shù)法

所謂同時(shí)系數(shù)，就是指系統(tǒng)中的變電站負(fù)荷達(dá)到最大值時(shí)，各個(gè)特性負(fù)荷所占最大負(fù)荷的比重，計(jì)算公式如下：

式中，l為同時(shí)系數(shù)；ps為變電站中的各特性負(fù)荷；pm為最大負(fù)荷。

2 空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法

空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法是根據(jù)負(fù)荷特性將所預(yù)測(cè)的區(qū)域劃分為若干的功能分區(qū)，通過(guò)各個(gè)功能分區(qū)土地發(fā)展規(guī)律，預(yù)測(cè)電力用戶數(shù)及負(fù)荷分布情況?？臻g信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法是一個(gè)收集匯總負(fù)荷的過(guò)程，分為地區(qū)空間信息收集、功能分區(qū)和負(fù)荷分區(qū)預(yù)測(cè)和匯總分析三個(gè)階段。

1）空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法的模型

空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法在是根據(jù)如下映射進(jìn)行的：

f1首先將區(qū)域(x,y)的特征F(x,y)映射為土地的使用面積L(x,y)，其次f2將土地的使用面積L(x,y)映射成區(qū)域的負(fù)荷S(x,y)。

式中，m為功能區(qū)域的個(gè)數(shù)，LCi為第i類的功能區(qū)域的負(fù)荷密度；分別為區(qū)域(x,y)中第i類土地的使用面積和負(fù)荷值；通過(guò)映射f3將區(qū)域的負(fù)荷累成系統(tǒng)的負(fù)荷：

相比f(wàn)1，f2和f3是兩個(gè)簡(jiǎn)單的映射，而f1是一個(gè)非線性的隨機(jī)映射，其與空間和時(shí)間都有關(guān)系，并受主客觀的雙重影響，通常只能根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，無(wú)法找到精確的數(shù)學(xué)關(guān)系。

2）空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法的流程分析

（1）功能分區(qū)

首先應(yīng)根據(jù)區(qū)域整體規(guī)劃要求，將城市進(jìn)行功能分區(qū)，在各個(gè)功能區(qū)內(nèi)收集小地塊負(fù)荷的歷史資料及規(guī)劃資料。

（2）計(jì)算地塊負(fù)荷

根據(jù)相關(guān)資料，得到各個(gè)地塊與規(guī)劃相適應(yīng)的遠(yuǎn)期負(fù)荷值：

式中，Li為第f1個(gè)地塊的遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)值；Si為第i個(gè)地塊的面積；R i為第i個(gè)地塊的容積率；pi為第i個(gè)地塊的負(fù)荷密度。

（3）功能負(fù)荷的匯總

將各個(gè)功能區(qū)的負(fù)荷進(jìn)行匯總，此時(shí)需要考慮到同時(shí)系數(shù)的問(wèn)題，不同功能區(qū)的負(fù)荷不同直接相加，可以根據(jù)負(fù)荷特性的曲線對(duì)不同類型的負(fù)荷進(jìn)行疊加。

（4）預(yù)測(cè)結(jié)果的分析

通過(guò)上述步驟即可得到區(qū)域的遠(yuǎn)期負(fù)荷，可根據(jù)當(dāng)前區(qū)域的發(fā)展情況及未來(lái)5～10年內(nèi)區(qū)域的規(guī)劃情況，對(duì)功能區(qū)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，得到適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果。

3 實(shí)例分析

本文結(jié)合某城市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)現(xiàn)狀及規(guī)劃情況，利用空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法進(jìn)行了負(fù)荷預(yù)測(cè)。該地區(qū)劃分為A、B、C 共3 個(gè)功能分區(qū)，各個(gè)分區(qū)的預(yù)測(cè)過(guò)程如下：

1）A 功能區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)

A 分區(qū)可分為三部分，即A1、A2 和A3，本區(qū)域可看作為商業(yè)區(qū)，根據(jù)商業(yè)負(fù)荷的特性，得到負(fù)荷計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 A 區(qū)2030年負(fù)荷預(yù)測(cè)表

2）B 功能區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)

B 功能區(qū)可分為B1、B2、B3 三個(gè)部分，其主要是工業(yè)負(fù)荷。根據(jù)工業(yè)負(fù)荷的特性，得到負(fù)荷計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

3）C 功能區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)

C 功能區(qū)可分為C1、C2、C3 三個(gè)部分，其主要是居民用電負(fù)荷。居民用電負(fù)荷的最大值一般出現(xiàn)在晚上，同時(shí)受季節(jié)和天氣影響較大，根據(jù)其特性得的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 B 區(qū)2030年負(fù)荷預(yù)測(cè)表

表3 C 區(qū)2030年負(fù)荷預(yù)測(cè)表

4）區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)匯總和校核

在確定該區(qū)域各個(gè)功能分區(qū)的負(fù)荷后，根據(jù)區(qū)域當(dāng)前發(fā)展及規(guī)劃情況，取同時(shí)系數(shù)為0.9，并通過(guò)加權(quán)求和得到該區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，如表4所示。

表4 分區(qū)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)匯總表

根據(jù)區(qū)域發(fā)展規(guī)模，采用人均用量法對(duì)所預(yù)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行校核，結(jié)果詳見(jiàn)表5。

表5 2030年負(fù)荷預(yù)測(cè)校核表

通過(guò)校核，誤差范圍在允許的±5%以內(nèi)，可看出進(jìn)行中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，采用空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法比傳統(tǒng)的方法更具有科學(xué)性和實(shí)用性。

4 結(jié)論

空間信息負(fù)荷預(yù)測(cè)法能夠?qū)Ω鱾€(gè)小區(qū)的發(fā)展情況進(jìn)行模擬，同時(shí)考慮了市政的總體規(guī)劃，其預(yù)測(cè)精度較高，能夠滿足城市電網(wǎng)規(guī)劃及長(zhǎng)期發(fā)展的需要，有效減少了傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法對(duì)歷史數(shù)據(jù)的高度依賴，提高了預(yù)測(cè)方法的魯棒性和預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)在某地區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用證明了該方法具有很強(qiáng)的科學(xué)性和實(shí)用性。

[1] 王天華，王平洋.遺傳算法、模糊邏輯和運(yùn)輸模型在配電網(wǎng)空間負(fù)荷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，23（1）：24-28.

[2] 牛東曉.電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社,1998.

[3] 程浩忠，張焰.電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的方法與應(yīng)用[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2002.

[4] 王天華，范明天，王平洋，等.基于地理信息系統(tǒng)平臺(tái)的配電網(wǎng)空間負(fù)荷預(yù)測(cè)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，23（5）：42-47.