芻議電力負(fù)荷預(yù)測在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

薛敏

摘 要：智能電網(wǎng)是未來電網(wǎng)的發(fā)展方向，隨著國家能源戰(zhàn)略的調(diào)整，大量新能源設(shè)備投入電網(wǎng)中，電力負(fù)荷組成越來月復(fù)雜，為電網(wǎng)負(fù)荷分析和預(yù)測帶來了新的問題和挑戰(zhàn)。負(fù)荷水平與負(fù)荷特性是評價電網(wǎng)負(fù)荷狀況的兩個主要特征指標(biāo)，從負(fù)荷水平可以看出電網(wǎng)用電負(fù)荷高低的現(xiàn)狀以及增長的趨勢。

關(guān)鍵詞：負(fù)荷預(yù)測；智能電網(wǎng)；應(yīng)用

一、智能電網(wǎng)及電力負(fù)荷預(yù)測概述

智能電網(wǎng)也就是電網(wǎng)系統(tǒng)的智能化，以集成、高速雙向通行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為依托，借助傳感技術(shù)及自動控制技術(shù)為依托，能夠?qū)崿F(xiàn)各類電力需求提供決策支持，具有較高的信息化水平。智能電網(wǎng)不僅能夠電力需求對其供電過程進行合理調(diào)整，最大限度上滿足用戶的需求，還能夠自動檢測故障問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動修復(fù)。在硬件設(shè)備產(chǎn)生問題的情況下，也可以實現(xiàn)對故障點的精準(zhǔn)定位，同時為操作人員檢修工作的開展給以充分的數(shù)據(jù)支持。

開展電力負(fù)荷的預(yù)測工作，是以建立起來的電力負(fù)荷模型為研究對象，其最主要的構(gòu)成包括，電力負(fù)荷的時空特性、電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷電壓以及電力的頻率特性等內(nèi)容。所謂的電力負(fù)荷的時空特性：是指隨著空間位置改變和時間變動，電網(wǎng)負(fù)荷也會發(fā)生改變，而且通常這一改變較為復(fù)雜，需要通過分析負(fù)荷時間的曲線體現(xiàn)時空的特性，所以根據(jù)時間的區(qū)別，負(fù)荷曲線可以被劃分為年負(fù)荷、季負(fù)荷、月負(fù)荷和日負(fù)荷；根據(jù)用電性質(zhì)又可以劃分為生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和市政4個研究領(lǐng)域等。關(guān)于電力負(fù)荷預(yù)測的模型，不僅要對短期實時電力負(fù)荷進行預(yù)測分析，還要發(fā)揮對電網(wǎng)規(guī)劃以及電力發(fā)展進行長期預(yù)測的作用，一般情況下會通過概率統(tǒng)計對負(fù)荷進行評估。值得注意的是預(yù)測電網(wǎng)長期的負(fù)荷情況時，存在客觀上的誤差，而導(dǎo)致這一誤差出現(xiàn)的原因是電網(wǎng)運行的不穩(wěn)定、負(fù)荷變化的不確定。但是總體而言，負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確度還是非常高的。

二、負(fù)荷預(yù)測方法

2.1傳統(tǒng)電力負(fù)荷預(yù)測方法

常用的傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測方法包括趨勢外推法、時間序列法、回歸模型法等。具體方法如下：

趨勢外推法是指通過對一段時間的電力負(fù)荷的變化趨勢進行推測達到預(yù)測未來負(fù)荷的方法。雖然電力負(fù)荷處于不斷變化的狀態(tài)，但依然有固定的變化規(guī)律存在。常見規(guī)律有線性、非線性、周期性等，一般可以通過算法處理，得到未來電力負(fù)荷的發(fā)展趨勢。這種方法比較適用于短期電力負(fù)荷預(yù)測，由于該方法使用固定算法，不能隨著負(fù)荷變化作出相應(yīng)調(diào)整，對于長周期的負(fù)荷預(yù)測存在較大誤差。

時間序列法是指根據(jù)電力負(fù)荷的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計負(fù)荷在隨時間變化中的規(guī)律，并將其用數(shù)學(xué)模型描述出來。該方法以月、周、天、小時等時間單位對負(fù)荷數(shù)據(jù)進行實際值和預(yù)測值的對比。具體流程為模型識別、模型參數(shù)計算、模型檢驗、負(fù)荷預(yù)測、精度校正幾個步驟。這種方法算法較少，適合電力負(fù)荷分布均勻的短期預(yù)測。

回歸模型法是指通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計建立合理的數(shù)學(xué)模型，以一元線性回歸方程為基礎(chǔ)，對其中各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。對于非線性回歸方程則需通過一定的數(shù)學(xué)手段將其轉(zhuǎn)換為線性方程。該方法精度較高適用于中期負(fù)荷預(yù)測。

2.2現(xiàn)代負(fù)荷預(yù)測方法

目前較為成熟的現(xiàn)代負(fù)荷預(yù)測方法有專家系統(tǒng)預(yù)測法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法、模糊預(yù)測法、小波分析法等。具體情況如下：專家系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測是指通過歷史數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并由專業(yè)人員進行數(shù)據(jù)提取和分析。這種方法充分發(fā)揮了專業(yè)人員的工作經(jīng)驗，并且可以人為加入一些影響因素進行分析，使得分析結(jié)果更加實際和具體。但是該方法不能提供定量的分析結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測方法是指參考生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)特性，建立分布并行式的數(shù)學(xué)模型進行數(shù)據(jù)處理。這種方法擁有自主更新、優(yōu)化計算等優(yōu)點，可以提供精度較高的分析結(jié)果。但是該方法對歷史數(shù)據(jù)要求較高，并且不能很好的處理突發(fā)事件的處理和預(yù)測。上述方法各有優(yōu)缺點，只有將幾種方法有機結(jié)合起來，相輔相成，才能更好的提高分析精確度和可靠性。

三、智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷預(yù)測

3.1儲能裝置對負(fù)荷預(yù)測的影響

近年來，電力行業(yè)逐漸增加了對風(fēng)能、太陽能等清潔、安全能源的研究，智能電網(wǎng)對于清潔性能源的引入，將改變傳統(tǒng)電網(wǎng)中對于負(fù)荷和電源的定義。智能電網(wǎng)有新型集中發(fā)電設(shè)備也有小型分布的發(fā)電設(shè)備，相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)中負(fù)荷、電源的單向流動，智能電網(wǎng)中用戶有使用電能和輸送電能兩個功能，電源流向也從單向流動，變成了雙向流動。智能電網(wǎng)的負(fù)荷變化相比于傳統(tǒng)電網(wǎng)更加復(fù)雜多變，負(fù)荷預(yù)測更加困難。智能電網(wǎng)中的儲能裝置多出現(xiàn)在風(fēng)能、太陽能等間歇性輸出能源的電力系統(tǒng)中。儲能裝置在電力低峰儲存電能，電力高峰則將儲存的電能釋放出來。儲能裝置在電網(wǎng)系統(tǒng)中既是負(fù)荷也是電源，這就要求負(fù)荷預(yù)測時要充分考慮儲能裝置的負(fù)荷特性。

3.2基于智能電網(wǎng)測量體系的電力負(fù)荷預(yù)測

智能電網(wǎng)測量體系具體功能是收集、存儲并分析用電數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)主要由智能電表、通信設(shè)備、測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及用戶網(wǎng)絡(luò)組成。該系統(tǒng)以用戶智能用電管理中心為核心，智能電表將收集來的數(shù)據(jù)傳輸給用電管理中心，用電管理中心通過對數(shù)據(jù)的計算分析，將結(jié)果傳輸給智能用電信息顯示終端、用戶智能電器、用戶儲能裝置等終端裝置中，并對這些裝置反饋的數(shù)據(jù)進行進一步的整理分析。與此同時，智能電表還會將采集的數(shù)據(jù)通過雙向通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給數(shù)據(jù)管理中心，為智能配電和智能輸電提供數(shù)據(jù)支持。此外，用戶智能用電管理中心處理數(shù)據(jù)之后還可以提供更加高級的服務(wù)功能，如特助裝置充放電等。

一個用電網(wǎng)絡(luò)的總負(fù)荷是由該電網(wǎng)所有種類的負(fù)荷匯總而成的，而每個負(fù)荷的運行特性和影響因素都不盡相同。如果對各個負(fù)荷進行分別預(yù)測來完成對整個電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測必將極大的提高系統(tǒng)預(yù)測精度。傳統(tǒng)電網(wǎng)沒有統(tǒng)一的用電信息收集分析平臺，沒有辦法對所有負(fù)荷進行分析預(yù)測。智能電網(wǎng)測量體系的構(gòu)建，為電網(wǎng)所有負(fù)荷分別進行預(yù)測提供了基礎(chǔ)，完善了負(fù)荷體系。通過對智能電表采集數(shù)據(jù)的分析計算，切實考慮負(fù)荷具體特性，采用合適的預(yù)測方法，并對各負(fù)荷預(yù)測結(jié)果進行統(tǒng)一整理匯總，從而得到整個電網(wǎng)的預(yù)測結(jié)果。

結(jié)語

負(fù)荷預(yù)測主要通過科學(xué)合理的數(shù)學(xué)計算方法對歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)進行分析計算，從而得到未來某時段的負(fù)荷預(yù)測。電力系統(tǒng)為了滿足日益增長的供電需求，其預(yù)測的計算精度必將越來越高。電力負(fù)荷預(yù)測作為電力系統(tǒng)分析功能的基礎(chǔ)，負(fù)荷建模分析的精度直接影響到仿真的最后結(jié)果。隨著智能電網(wǎng)應(yīng)用的普及，負(fù)荷預(yù)測的數(shù)據(jù)采集體系也更加完善，預(yù)測方法也日趨成熟。智能電網(wǎng)測量體系可以為負(fù)荷預(yù)測提供一個良好的數(shù)據(jù)平臺，通過對負(fù)荷點精確的特性分析和計算，將極大的提高負(fù)荷預(yù)測精度。

參考文獻：

[1]曹金山.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測研究綜述與發(fā)展方向的探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013.

[2]袁柏秋.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測方法分析及應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011.

[3]李俊芳，張步涵，謝光龍，等.基于灰色模型的風(fēng)速———風(fēng)電功率預(yù)測研究[J].電力系統(tǒng)保護與控，2010.