淺談主動配電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測與發(fā)電預(yù)測

白 芳，徐子方

淺談主動配電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測與發(fā)電預(yù)測

白 芳1，徐子方2

（1.國網(wǎng)安徽省電力公司亳州供電公司，安徽亳州236800；2.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，安徽合肥230000）

在配電網(wǎng)規(guī)劃中，應(yīng)該做好負(fù)荷預(yù)測和發(fā)電預(yù)測這兩項(xiàng)工作。在社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，各地的用電需求普遍呈現(xiàn)出增長的趨勢，降低了電網(wǎng)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，從而產(chǎn)生了尖峰負(fù)荷的問題，加重了配電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也會降低設(shè)備的利用率。因此科學(xué)的負(fù)荷預(yù)測與發(fā)展預(yù)測非常重要，本文分別闡述了主動配電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測與發(fā)電預(yù)測，旨在為主動配電網(wǎng)規(guī)劃提供一定的參考。

發(fā)電預(yù)測；負(fù)荷預(yù)測；主動配電網(wǎng)規(guī)劃

1 主動配電網(wǎng)規(guī)劃中的負(fù)荷預(yù)測

1.1 負(fù)荷預(yù)測的類別

在主動配電網(wǎng)規(guī)劃中，電力負(fù)荷預(yù)測主要有以下幾種類別。①宏觀預(yù)測，也就是對局域地區(qū)的最大用電量和最大負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，往往通過創(chuàng)建數(shù)學(xué)模型的方式來進(jìn)行，同時(shí)參考以往數(shù)據(jù)。②微觀預(yù)測，也就是在配電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域內(nèi)選取一個(gè)局部地區(qū)，預(yù)測其負(fù)荷，大多使用線性預(yù)測法和類比法，以以往的記錄數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)指標(biāo)作為依據(jù)，常見的預(yù)測依據(jù)有產(chǎn)品耗能、電能平均增長率、負(fù)荷密度檢驗(yàn)指標(biāo)等[1]。

1.2 負(fù)荷預(yù)測的過程

1.2.1 收集負(fù)荷預(yù)測的資料

資料收集對于負(fù)荷預(yù)測非常重要，收集的資料越詳細(xì)，能夠有效地提高預(yù)測的精確度。因此應(yīng)該廣泛地收集與電力事業(yè)有關(guān)的各種資料，并對其進(jìn)行整理，篩選出具有價(jià)值的數(shù)據(jù)和信息。

1.2.2 整理負(fù)荷預(yù)測資料

由于收集到的資料涉及多種類型，如果資料缺少可比性，為了保障其真實(shí)客觀，需要對其進(jìn)行詳細(xì)的研究和討論，一旦數(shù)據(jù)誤差，將會對后續(xù)預(yù)測的效率和精確度產(chǎn)生直接的影響。要結(jié)合本地區(qū)的具體情況來分析數(shù)據(jù)值，核實(shí)數(shù)據(jù)的真實(shí)性，不得盲目套用。如遇數(shù)據(jù)丟失的問題，可以采取補(bǔ)缺推算的方法，或者使用相鄰數(shù)據(jù)分析計(jì)算來填補(bǔ)某數(shù)據(jù)的空白。

1.2.3 建立主動配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測模型

模型的質(zhì)量會直接影響預(yù)測的效果，因此在負(fù)荷預(yù)測中，建立模型是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在建立模型時(shí)應(yīng)該注意，盡可能選擇最新的資料，并創(chuàng)建多個(gè)模型。要對多個(gè)模型進(jìn)行同時(shí)計(jì)算，然后分析和比對多個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果，才能有效地保障結(jié)果的精確性[2]。

1.2.4 確立主動配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果

根據(jù)創(chuàng)建預(yù)測模型和計(jì)算，能夠?qū)㈩A(yù)測結(jié)果得出來，然而此時(shí)尚不能保證預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，還不能對其進(jìn)行積極的應(yīng)用。因此要立足于預(yù)測的結(jié)果來對已經(jīng)出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的其他結(jié)果進(jìn)行分析，推理和分析未來的發(fā)展情況，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改原有的預(yù)測結(jié)果。最后要進(jìn)行多次預(yù)算，才能將最終的預(yù)測結(jié)果確定下來。

1.3 主動配電網(wǎng)規(guī)劃中負(fù)荷預(yù)測的方法

在主動配電網(wǎng)規(guī)劃中，常用的負(fù)荷預(yù)測方法主要有回歸模型預(yù)測法、負(fù)荷密度法、單耗法、彈性系數(shù)法和比例系數(shù)法，在實(shí)際負(fù)荷預(yù)測工作中，應(yīng)該根據(jù)具體情況來選擇合適的預(yù)測方法。①回歸模型預(yù)測法，主要是立足于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，先選取一個(gè)時(shí)間段，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，然后建立包括非線性回歸和線性回歸的回歸模型和數(shù)據(jù)模型，形成對應(yīng)關(guān)系，從而將不同變量的關(guān)系呈現(xiàn)出來。②負(fù)荷密度法，主要是依據(jù)功能，對需要預(yù)測的依據(jù)進(jìn)行劃分，例如可以將其分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)和居民區(qū)。完成分區(qū)之后就能夠通過電量密度和特定區(qū)域的土地面積來對負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。③單耗法，在計(jì)算負(fù)荷時(shí)主要以計(jì)算單位產(chǎn)品的耗能為依據(jù)，將產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)值和單位產(chǎn)品的平均耗能相乘，從而得到用電總量。這種方法使用簡便、預(yù)測速度較快，是一種常用的初級負(fù)荷預(yù)測方法。④彈性系數(shù)法，通過對比的方式來預(yù)測負(fù)荷，將用電量的年平均增長率和生產(chǎn)總值的平均值進(jìn)行對比。電力彈性系數(shù)為用電量年平均增長率和生產(chǎn)總值年均增長率之比。⑤比例系數(shù)法，也就是對比過去所記錄的數(shù)據(jù)，運(yùn)用一定的比例來預(yù)測未來的負(fù)荷情況，所預(yù)測年的用電量（An）為基年的用電量（1+從基年到所預(yù)測年的增長率）×具體年數(shù)。這種方法使用簡便，但是準(zhǔn)確性較低，其結(jié)果一般作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來進(jìn)行進(jìn)一步的預(yù)測。

2 主動配電網(wǎng)規(guī)劃中的發(fā)電預(yù)測

2.1 對分布式發(fā)電概率進(jìn)行預(yù)測

友好負(fù)荷的調(diào)節(jié)作用會對主動配電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，與此同時(shí)大量接入分布式電源，也會對部分負(fù)荷進(jìn)行平衡，從而對負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果產(chǎn)生影響。電網(wǎng)企業(yè)往往難以決定分布式電源的規(guī)模，因此在進(jìn)行主動配電網(wǎng)規(guī)劃是應(yīng)該對并網(wǎng)的情況以及分布式電源的建設(shè)進(jìn)行充分的考慮，針對規(guī)劃區(qū)內(nèi)的分布式電源出力進(jìn)行預(yù)測。

裝機(jī)容量并不能對分布式電源的真實(shí)出力進(jìn)行反映，這是由于分布式電源具有波動性的出力。為了得到更為準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，先要預(yù)測規(guī)劃區(qū)規(guī)劃年的分布式電源總裝機(jī)容量，然后預(yù)測總裝機(jī)容量下分布式電源的可信出力?？尚懦隽χ傅氖窃谝欢ǖ闹眯哦然蚋怕氏路植际诫娫茨軌蜻_(dá)到的最低出力水平，以Pβ表示。可以使用分布式電源出力的累計(jì)分布函數(shù)或概率密度函數(shù)來對Pβ進(jìn)行計(jì)算，主動配電網(wǎng)的可靠性要求對于分布式電源出力的置信度又有著直接的決定作用。

2.2 預(yù)測規(guī)劃區(qū)域分布式電源的總裝機(jī)容量

很多因素都會影響分布式電源的遠(yuǎn)景年總裝機(jī)容量，而電網(wǎng)負(fù)荷情況只是其中的一個(gè)方面，分布式電源的總規(guī)劃指標(biāo)函數(shù)（Y）與負(fù)荷、政策、地理、自然等因素均有關(guān)系，因此在對Y的取值方面，應(yīng)該把握其靈活性，綜合考慮負(fù)荷預(yù)測的結(jié)果以及區(qū)域內(nèi)的遠(yuǎn)景用地規(guī)劃，在預(yù)測總裝機(jī)容量時(shí)應(yīng)該遵循先遠(yuǎn)后近的預(yù)測方法。

2.3 計(jì)算單位分布式電源可信出力

圖1為可信光強(qiáng)曲線和典型日光強(qiáng)時(shí)序曲線，其中可信光強(qiáng)曲線用虛線表示，典型日光強(qiáng)時(shí)序變化曲線用實(shí)線表示，假設(shè)夜間太陽光光照強(qiáng)度為零，白天太陽光光照強(qiáng)度與正態(tài)分布相似，從而將光強(qiáng)曲線的可信值確定下來。

圖1 可信光強(qiáng)曲線和典型日光強(qiáng)時(shí)序曲線

圖2為全天光伏出力的累積分布函數(shù)，根據(jù)圖2可知，光強(qiáng)和光伏出力的分布趨勢比較相似，如果光伏系統(tǒng)的晝夜周期性比較顯著，即使天氣條件較好，也有超過50%的可能全天出力為零，如果置信度較低，則具有較小的光伏可信出力。因此光伏發(fā)電在符合晚高峰時(shí)為零的情況可能會出現(xiàn)，削峰作用無法體現(xiàn)。在規(guī)劃中更為關(guān)心的是在負(fù)荷高峰時(shí)期分布式電源的可行出力，只有這樣才能發(fā)揮分布式電源的作用，從而使配電網(wǎng)的設(shè)備容量有所降低。此時(shí)可以采取儲能裝置來對光伏發(fā)電量進(jìn)行存儲，從而提高負(fù)荷高峰時(shí)光譜系統(tǒng)的可信出力。

3 結(jié)語

圖2 光伏系統(tǒng)日出力累積分布函數(shù)曲線

在主動配電網(wǎng)規(guī)劃中，負(fù)荷預(yù)測和發(fā)電預(yù)測非常重要，要積極應(yīng)用負(fù)荷預(yù)測和發(fā)電預(yù)測的結(jié)果來進(jìn)行主動配電網(wǎng)變電站的規(guī)劃和主動配電網(wǎng)網(wǎng)架的規(guī)劃，依據(jù)以上兩種預(yù)測的預(yù)測結(jié)果來確定接線模式、出線回?cái)?shù)、線路類型，選擇合適的線路走廊，將負(fù)荷矩最小的布線路徑選擇出來，并對線路的負(fù)荷分布情況進(jìn)行考慮，同時(shí)對主動配電網(wǎng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，提高主動配電網(wǎng)規(guī)劃的科學(xué)性。

[1]江岳春，王志剛，楊春月，李 錳，張俊鵬.微網(wǎng)中可控負(fù)荷的多目標(biāo)優(yōu)化策略[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013（10）.

[2]范明天，張祖平，蘇傲雪，蘇 劍.主動配電系統(tǒng)可行技術(shù)的研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013（22）.

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2016-12-3