芻議電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

白巖

[摘要]電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)是電力工程前期工作的核心組成部分，企業(yè)只有發(fā)揮系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性、安全性及經(jīng)濟(jì)性，電力工程設(shè)計(jì)建設(shè)才可能收到成效。文章以單項(xiàng)的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)為主，圍繞數(shù)據(jù)預(yù)處理及精度檢驗(yàn)兩點(diǎn)內(nèi)容展開(kāi)課題，深入探討了它在電力工程設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。最后為當(dāng)前電力企業(yè)在電力工程中如何開(kāi)展系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作給出建設(shè)性意見(jiàn)。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)；短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)；數(shù)據(jù)預(yù)處理；精度檢驗(yàn)

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.055

1 短期電力負(fù)荷特性

電力負(fù)荷存在多變性特點(diǎn)，而且其單位每天都在持續(xù)起伏，周期性變化特征極強(qiáng)。在這種連續(xù)變化的過(guò)程中，通常情況下都不會(huì)出現(xiàn)較大躍動(dòng)，但它對(duì)溫度、天氣和季節(jié)較為敏感。所以按照這些特征，可以將任意時(shí)刻的短期電力負(fù)荷劃分為4種成分組合。

第一種是典型負(fù)荷分量，它也被稱(chēng)為正常負(fù)荷，是具有線性與周期變化特征、與氣象無(wú)關(guān)的短期負(fù)荷類(lèi)型。這種負(fù)荷基于本地負(fù)荷組合方式的不同而存在一定差異性體現(xiàn)，各類(lèi)負(fù)荷成分的所占比重也不盡相同。因此不同組成成分的負(fù)荷決定了它們的負(fù)荷特性與對(duì)外界的影響因素，整體來(lái)看變化性較大。[1]

第二種是天氣敏感負(fù)荷分量，它與氣象因素有關(guān)，例如溫濕度、風(fēng)力等都能影響到它的變化。隨著氣候、季節(jié)的變化，這種負(fù)荷也會(huì)形成季節(jié)性周期變化規(guī)律。

第三種是特殊事件負(fù)荷分量，這種短期負(fù)荷發(fā)生在重大民間節(jié)日、社會(huì)事件、系統(tǒng)故障以及限電等特殊時(shí)間段中。此時(shí)的負(fù)荷分量會(huì)出現(xiàn)明顯偏離典型負(fù)荷的特性，考慮到該類(lèi)負(fù)荷具有較強(qiáng)隨機(jī)性，所以就需要技術(shù)調(diào)度人員自行判斷，在短期負(fù)荷預(yù)測(cè)模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)中通過(guò)技術(shù)分析來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷變化規(guī)律。

第四種是隨機(jī)負(fù)荷分量，它是短期負(fù)荷中難以被解釋的成分，只有通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)模型算法才能解釋這些隨機(jī)負(fù)荷分量。比如說(shuō)在時(shí)間序列算法中，就可以通過(guò)剩余殘差來(lái)進(jìn)行隨機(jī)時(shí)間序列排列，并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型來(lái)體現(xiàn)非線性能力，最后得到隨機(jī)負(fù)荷分量。[2]

2 X市電力工程設(shè)計(jì)中短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

短期負(fù)荷預(yù)測(cè)是具有明顯周期性特性的，所以X市對(duì)該市的短期電力負(fù)荷進(jìn)行了特性分析，并給出預(yù)測(cè)模型。

X市典型每日短期負(fù)荷曲線走勢(shì)圖

下圖所顯示的是X市在每一天的典型日負(fù)荷曲線，可以看出從凌晨0～4點(diǎn)這段時(shí)間里，負(fù)荷組成均為基礎(chǔ)部分，由于大部分人都處于休息狀態(tài)，所以該時(shí)段負(fù)荷呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，是一天中負(fù)荷的最低點(diǎn)。負(fù)荷峰值出現(xiàn)在上午8點(diǎn)～下午5點(diǎn)的工作時(shí)段，該段時(shí)間內(nèi)處于人們的工作活動(dòng)頻繁期，總體負(fù)荷呈現(xiàn)上升趨勢(shì)且穩(wěn)定，明顯高于任何其他時(shí)段。

2.1 短期負(fù)荷原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理

如上文所述如此觀察一年后發(fā)現(xiàn)X市的短期負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)呈現(xiàn)兩種異常狀況，第一種，它的數(shù)據(jù)存在缺損，數(shù)據(jù)在曲線圖中表現(xiàn)出跳變現(xiàn)象。為此所作出的數(shù)據(jù)預(yù)處理方法為首先假設(shè)某一天的負(fù)荷為L(zhǎng)，則有：

2.2 基于短期負(fù)荷的預(yù)測(cè)模型建立

由于短期負(fù)荷預(yù)測(cè)是基于原始數(shù)據(jù)展開(kāi)的，所以預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建就相當(dāng)重要，本文基于X市的氣象因素來(lái)為其建立預(yù)測(cè)模型。首先根據(jù)X市某一時(shí)間段的最高氣溫與最低氣溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)推測(cè)它的短期負(fù)荷變化情況。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)在持續(xù)不下的高溫環(huán)境中，X市的短期電力負(fù)荷常常會(huì)引發(fā)尖峰負(fù)荷，所以應(yīng)該將該因素納入到電力工程設(shè)計(jì)規(guī)劃中，在指定氣溫狀況下考慮短期負(fù)荷變量n（n=3），x（0）1表示短期負(fù)荷歷史序列，x（0）2表示歷史最高氣溫序列，x（0）3表示歷史降雨量序列，所以由以上數(shù)據(jù)可以為X市建立短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型[3]：

按照電力工程設(shè)計(jì)實(shí)踐驗(yàn)證也表明，短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)所產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)能一定程度反映當(dāng)時(shí)符合變化的規(guī)律性與隨機(jī)性，但也要注意到日合格點(diǎn)下短期電力負(fù)荷的隨機(jī)性變化相當(dāng)敏感，如果在電力系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中能夠滿足每日短期符合預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率需求，就能證明短期負(fù)荷變化在某種程度上是存在規(guī)律性的。相比較而言，如果短期負(fù)荷考核指標(biāo)具有相同數(shù)值，則說(shuō)明每日合格點(diǎn)百分?jǐn)?shù)考核標(biāo)準(zhǔn)相比于短期符合預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率考核標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，它體現(xiàn)了電力工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。[3]

3 企業(yè)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)工作中的建設(shè)性意見(jiàn)提出

近年來(lái)，我國(guó)電網(wǎng)電壓隨社會(huì)市場(chǎng)發(fā)展需求而逐漸升高，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷延伸擴(kuò)大，這主要體現(xiàn)在電源裝機(jī)總?cè)萘康闹鹉晟仙碗娏ο到y(tǒng)的成熟發(fā)展上。如果以單項(xiàng)電力工程設(shè)計(jì)應(yīng)用來(lái)看，它的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)該為電力企業(yè)整體發(fā)展起到一定的技術(shù)性指導(dǎo)作用，例如對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作的獨(dú)立展開(kāi)，幫助中小規(guī)模電力設(shè)計(jì)單位解決各種問(wèn)題等。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該從電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段與工作開(kāi)展階段兩方面來(lái)給出建設(shè)性意見(jiàn)。

3.1 準(zhǔn)備階段建議

在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備階段，應(yīng)該首先致力于對(duì)電力系統(tǒng)所管轄區(qū)域內(nèi)電力數(shù)據(jù)及相關(guān)資料的收集，明確大電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的基本運(yùn)營(yíng)狀況及特征，分析并調(diào)整、整理歸納相關(guān)系統(tǒng)資料。就比如說(shuō)積極收集現(xiàn)有變電站、現(xiàn)有線路與系統(tǒng)的電源資料，形成統(tǒng)計(jì)列表并逐一錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，為構(gòu)建城市電網(wǎng)網(wǎng)架數(shù)據(jù)庫(kù)打好先期基礎(chǔ)。其次，也要做好電力主網(wǎng)規(guī)劃的信息收集工作，以促成電力主網(wǎng)規(guī)劃報(bào)告，從報(bào)告中明確了解區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展的主力方向及電力工程變化特點(diǎn)。同時(shí)也將這些有利數(shù)據(jù)歸納錄入到電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平年網(wǎng)架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，形成每一年的橫向信息聯(lián)動(dòng)，促進(jìn)數(shù)據(jù)對(duì)比以鞭策企業(yè)技術(shù)進(jìn)步。[4]

3.2 開(kāi)展工作階段建議

開(kāi)展工作階段主要是要關(guān)注電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)變化，并根據(jù)這些變化來(lái)規(guī)劃設(shè)計(jì)，更新數(shù)據(jù)庫(kù)資料內(nèi)容，收集和研究區(qū)域負(fù)荷特征狀況，掌握各個(gè)變電站、電力線路的地理分布狀況與實(shí)際數(shù)據(jù)，這些都稱(chēng)之為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作。在開(kāi)展工作階段，電力工程設(shè)計(jì)中的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃至關(guān)重要，因?yàn)橐?guī)劃設(shè)計(jì)中的電氣計(jì)算就是電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中最重要的一環(huán)。作為電力企業(yè)必須要做到對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的持續(xù)更新與完善，為電力系統(tǒng)規(guī)劃長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行做好技術(shù)鋪墊。

4 結(jié) 論

本文以城市電力工程設(shè)計(jì)為背景，探討了電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中短期負(fù)荷預(yù)測(cè)在工程中的實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用流程。它證明了當(dāng)前電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的高技術(shù)性需求，也體現(xiàn)了電力工程設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)單項(xiàng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的高要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘俊強(qiáng).分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].廣東科技，2012（3）：66-67.

[2] 吳禮偉.電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法在配網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，2014（28）：3492.

[3] 崔和瑞，宋秀莉，葛曼倩，等.基于數(shù)據(jù)挖掘的FNN短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37（22）：54-57.

[4] 吳松.淺析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)在電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].大科技，2014（3）：57-58.