提升茂名電網(wǎng)母線負荷預(yù)測準確度的技術(shù)及管理措施分析

摘要：闡述了茂名電網(wǎng)各個220 kV變電站負荷特性及預(yù)測的難點，提出了母線負荷預(yù)測技術(shù)及管理措施的提升思路，介紹了預(yù)測方法、技術(shù)及管理措施落地后地區(qū)母線負荷預(yù)測準確度提升的情況。

關(guān)鍵詞：母線負荷預(yù)測;電磁環(huán)網(wǎng);風功率預(yù)測;光功率預(yù)測

0? ? 引言

母線負荷預(yù)測是指對接入電網(wǎng)各母線節(jié)點的用電負荷的預(yù)測。在南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場不斷推進的背景下，電網(wǎng)系統(tǒng)母線負荷預(yù)測不僅為電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行提供了保障，還是市場環(huán)境下編排調(diào)度計劃、供電計劃、交易計劃的基礎(chǔ)，是目前市場價格與實時市場價格形成的重要基礎(chǔ)。因此，未來對負荷預(yù)測的準確性、實時性、可靠性提出了更高的要求。目前，地調(diào)母線負荷預(yù)測對象為220 kV主變高壓側(cè)的負荷。

1? ? 茂名電網(wǎng)母線負荷預(yù)測特點

1.1? ? 地區(qū)母線類型不同

系統(tǒng)中各個母線的變化規(guī)律有其各自的特點，根據(jù)是否有電源接入情況，分為兩大類：純負荷站點及非純負荷站點。由于茂名地區(qū)分布式光伏總裝機容量較低，對母線影響有限，因此各變電站接入電源情況只考慮火電、風電、集中式光伏及水電影響。

1.2? ? 影響因素不同

根據(jù)地區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、負荷特性等不同，不同類型母線考慮因素均不同，如表1所示。

2? ? 茂名電網(wǎng)母線負荷預(yù)測難點

2.1? ? 受電磁環(huán)網(wǎng)潮流影響較大

目前在用的潮流計算系統(tǒng)只能根據(jù)當前潮流情況計算一個點的結(jié)果，無法計算96點結(jié)果，對于非純負荷站點，潮流計算結(jié)果會比實際偏差大。

2.2? ? 豐水期小水電上網(wǎng)負荷預(yù)測難度大

茂名地處廣東省西南部，雨水充沛，水能資源蘊藏豐富。茂名地區(qū)有500多家小水電站，主要集中在高州及信宜片區(qū)，由于小水電多為徑流式水電站，發(fā)電出力受降雨量影響較大，出力隨機性很強。目前缺少針對小水電出力特性分析及計劃出力的有效預(yù)測手段，導(dǎo)致第二、三季度的豐水期嚴重影響利鐵站、六運站、曙光站的負荷預(yù)測準確度。

2.3? ? 受電網(wǎng)計劃操作的影響比較大

母線負荷受設(shè)備檢修、運行方式調(diào)整影響較大，電網(wǎng)拓撲變化時，如電網(wǎng)線路檢修、負荷轉(zhuǎn)供都會對母線負荷產(chǎn)生明顯的影響，因此出現(xiàn)臨時性的檢修調(diào)整、需求側(cè)管理變化等不可預(yù)見的情況時，預(yù)測人員無法及時掌握地區(qū)電網(wǎng)方式調(diào)整計劃。

2.4? ? 無法把握大用戶用電負荷計劃

茂名地區(qū)主要大用戶為茂石化公司，受茂石化公司自備機組停開機及生產(chǎn)計劃影響，調(diào)度端無法掌握第二日用電計劃，影響相關(guān)站點預(yù)測精度。

3? ? 母線負荷預(yù)測方法

3.1? ? 明確預(yù)測業(yè)務(wù)流程

母線負荷預(yù)測影響因素較多，為避免預(yù)測過程遺漏相關(guān)因素，梳理預(yù)測工作全流程鏈條成為提升預(yù)測準確度的技術(shù)措施的基本條件（圖1）。

3.2? ? 基于歷史數(shù)據(jù)研究地區(qū)各因素特性

母線負荷預(yù)測主要的影響因素包括天氣條件、節(jié)假日特性、大用戶自備機組停開機、方式調(diào)整、地方電源出力等，根據(jù)茂名電網(wǎng)實際情況，各因素存在以下特性：

（1）天氣條件：由于負荷變化存在一定的慣性，只有在遇到高溫預(yù)警、寒潮及極端天氣的情況下，負荷才會出現(xiàn)較大的變化。

（2）節(jié)假日特性：地區(qū)用電負荷占比大的變電站受傳統(tǒng)節(jié)假日影響較大，如春節(jié)、清明節(jié)、端午節(jié)、中秋節(jié)、“五一”及“十一”，且每個節(jié)假日特性均不相同。

春節(jié)：節(jié)假日期間，負荷特性呈現(xiàn)“前低后高”特性，且春節(jié)前兩周開始，負荷均開始呈現(xiàn)逐步下降趨勢;

端午節(jié)、中秋節(jié)：農(nóng)歷五月初五、八月十五負荷下降明顯，其余時間負荷與節(jié)前相比變化不大;

清明節(jié)、“五一”及“十一”：節(jié)假日期間負荷呈現(xiàn)“前低后高”特性，然后逐步恢復(fù)至節(jié)假日前水平。

（3）大用戶自備機組停開機：用戶自備機組的停開機，直接影響網(wǎng)供負荷，因此需特別關(guān)注石化、乙烯停開機情況。

（4）方式調(diào)整：母線負荷受到電網(wǎng)拓撲變化的影響較大，電網(wǎng)線路檢修、負荷轉(zhuǎn)供都會對母線負荷產(chǎn)生影響。因此需關(guān)注每周計劃檢修中涉及方式調(diào)整的安排。

（5）地方電源出力：茂名地方電類型主要為火電及新能源，新能源機組上網(wǎng)電量受天氣影響較大，因此，在對非純負荷站點曲線采取歸真純負荷后（減去地區(qū)電源），結(jié)合新能源廠站上報的風功率預(yù)測、光功率預(yù)測數(shù)據(jù)進行人工修正。

3.3? ? 準確選取相似日

相似日應(yīng)綜合考慮預(yù)測日天氣條件、節(jié)假日特性，按照“就近”原則選取，確定相似日后再根據(jù)預(yù)測日的方式調(diào)整、大用戶自備機組停開機及地方電源出力完成曲線修正，選取方法如下：（1）節(jié)假日。若預(yù)測日為節(jié)假日（不含周末），考慮到節(jié)假日樣本較少，且地區(qū)的負荷隨地方經(jīng)濟發(fā)展會有較大的變化，則按照“就近”原則，只需參考最近已發(fā)生的節(jié)假日前后負荷變化情況，再綜合近日負荷情況按照增減比例形式修正。（2）天氣條件。若預(yù)測日涉及天氣影響，則根據(jù)預(yù)測日天氣情況，如是否晴天（影響光伏出力）、是否降雨（影響小水電出力）選取相似日。

3.4? ? 預(yù)測后評價

完成曲線修正后，應(yīng)對預(yù)測日曲線進行評價，并對負荷偏差較大部分，結(jié)合地方電出力、負荷轉(zhuǎn)供進行分析。

4? ? 母線負荷預(yù)測技術(shù)措施

4.1? ? 基于歷史數(shù)據(jù)修正電磁環(huán)網(wǎng)下96點數(shù)據(jù)

由于茂名電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基于檢修方式下的各片區(qū)構(gòu)建電磁環(huán)網(wǎng)方式相對固定，因此基于歷史電磁環(huán)網(wǎng)下潮流的分析，可看出對于純負荷站點或只有火電機組上網(wǎng)的非純負荷站點構(gòu)建電磁環(huán)網(wǎng)時，PASS計算后潮流變化的百分比結(jié)果可直接應(yīng)用于96點預(yù)測;對于光伏上網(wǎng)的站點，需取早晚兩次潮流計算結(jié)果應(yīng)用于相應(yīng)時段預(yù)測。

4.2? ? 建立小水電出力對母線負荷影響的量化分析與出力預(yù)測模型

（1）建立小水電出力對母線負荷影響的量化分析。通過分析豐枯季節(jié)小水電出力特征變化，結(jié)合氣象信息，對小水電出力變化與母線負荷曲線的變化量進行分析，以獲得不同時期小水電出力變化對母線負荷變化的量化影響。

（2）參考地方電廠發(fā)電計劃修正母線負荷預(yù)測結(jié)果，建立分階段還原預(yù)測方法，將母線負荷分解為地方電廠發(fā)電功率與母線用電負荷并分別進行預(yù)測，其思路為分解→預(yù)測→還原（圖2）。

5? ? 母線負荷預(yù)測管理措施

5.1? ? 建立完整溝通機制

（1）建立設(shè)備檢修與運行方式調(diào)整計劃提前通報機制。編制《方式調(diào)整登記表》，相關(guān)人員對影響母線負荷的方式調(diào)整進行滾動登記，調(diào)度人員及時登記地方電或大用戶自備機組停開機情況，以便預(yù)測人員在預(yù)測前充分把握電網(wǎng)運行情況。（2）建立用戶側(cè)需求通報機制。制訂母線負荷預(yù)測數(shù)據(jù)表格模板，指導(dǎo)茂石化用戶按要求和時間節(jié)點上報用電需求，確保站點的母線負荷預(yù)測工作有序開展。

5.2? ? 加強地方電機組發(fā)電計劃管理

制訂地方電廠信息上報機制。要求電廠每天10：00前上報第二天機組出力計劃，及時通報機組停開機情況，加強火電、風電及光伏機組的發(fā)電計劃管理。

6? ? 結(jié)語

母線負荷預(yù)測對于提前精細化安排電網(wǎng)運行方式意義重大，需不斷加強技術(shù)及管理方面的研究。技術(shù)上應(yīng)重點保障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量，加強算法研究，提高多數(shù)據(jù)源信息整合度。管理上要優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，健全溝通制度，提升專業(yè)與專業(yè)、電網(wǎng)與用戶間的信息共享效率。上述技術(shù)改進及管理措施落實后，茂名電網(wǎng)母線負荷預(yù)測月度準確率平均值達87.43%，較上年的78%有較大提升。但技術(shù)上，在同時受到風電、光伏出力影響前提下構(gòu)建的電磁環(huán)網(wǎng)潮流，目前還是難以預(yù)測96點負荷情況，因此亟需通過更加專業(yè)的技術(shù)系統(tǒng)和先進算法來解決。

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收稿日期：2020-12-28

作者簡介：張學文（1991—），男，廣東茂名人，工程師，研究方向：負荷預(yù)測。