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配电网规划中电力负荷预测方法探究

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄元生董玉琳

[导读] 摘要：伴随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，对于电力的需求也在迅速增长，配电网络逐步完善。

        华北电力大学（保定）经济管理系河北保定 071000
        摘要：伴随着社会经济的发展，人们的生活水平不断提高，对于电力的需求也在迅速增长，配电网络逐步完善。在配电网规划中，电力负荷预测非常关键，合理的负荷预测结果能够为配电网规范和运行管理提供数据支撑。因此，选择恰当的电力负荷预测方法，保证电力负荷预测结果的可靠性和有效性，是配电网规划中的一项重要内容，必须得到足够重视。
        关键词：配电网规划；电力负荷；预测方法
        1 引言
        随着经济与社会的快速发展，人们的生活水平不断的提高，各种电气设备被广泛的应用在社会生产与生活中，人们对电能的需求量不断的增加，这给配电网设计与规划带来了严峻的挑战。电力系统负荷预测是配电网规划的重要组成部分，同时也是保证电力系统能够安全、稳定以及经济运行的重要保障。通过将电力系统负荷预测方法应用在配电网规划中，通过考虑气候、经济、政治以及其他因素，能够准确的预测未来的电力系统负荷，为配电网规划提供可靠、有效的参考。
        2 实例概况
        文章以某城市的配电网为例，该城市是以工业为主导的城市，随着产业结构的变化，该城市呈现出城市化和工业化进程快速发展的典型用电特点，工业用电负荷最大，商业负荷、农业负荷以及居民用电负荷相对较小，在2012年，该城市的全市用电量为22.72kWh，电力系统负荷为366.64MW，其中工业用电负荷超过全部负荷的55%。为了能够有效的提高电力系统负荷预测的准确性，该市配电网的规划人员决定采用电力系统负荷预测方法进行负荷预测，并通过实践取得了非常好的效果。
        3 电力负荷预测内涵
        负荷预测在电力调度环节非常重要，主要是结合电力系统运行历史数据和实时数据，对系统负荷变化情况进行分析和判断，继而合理预测电力系统在未来一段时间内的运行情况。在实际应用环节，电力负荷预测的内容需要包括系统功率及节点负荷，而在以往的电力负荷预测中，采用确定性方法，利用方程对历史电力负荷的相关数据进行描述，将电力负荷和时间变量的关系通过函数方程来表示。不过，伴随着电力系统的逐步完善，电力负荷与时间变量的关系变得越发复杂，在许多时候，确定性方法并不能对其进行准确表示，也因此出现了许多新的电力预测方法，主要是以类比对应关系进行预测，属于非确定性预测。电力负荷预测在电力系统中占据至关重要的位置，通过合理的电力负荷预测，能够保证电网规划的科学性，强化用电管理，促进电网稳定运行，也可以及时发现电力系统运行中存在的各种问题，提升用电效率，降低配网运行成本，为电力资源开发和建设提供数据支持，促进电力系统运行经济效益和社会效益的提高。
        4 电力系统负荷预测方法在配电网规划中的实践应用分析
        4.1 人工神经网络法
        由于电力系统负荷受到众多因素的影响，导致电力负荷产生许多变化，含有大量的非线性和随机性关系，这些因素对电力系统负荷预测精度造成非常大的影响。因此，通过将人工神经网络模型引入到负荷预测中，形成了一种全兴的电力系统负荷预测方法—人工神经网络法，该电力系统负荷预测方法的原理表现为：利用人工神经网络，将电力系统的一段历史负荷当做训练样本，创建相应的神经网络结构，然后采用训练算法进行训练，当满足了相关的精度要求之后，采用神经网络对电力负荷进行预测。
        4.2 回归分析法
        回归分析法预测电力系统负荷的原理表现为：通过对历史负荷数据进行分析，以负荷变化规律以及相应的影响因素为依据，确定回归方程式的模型参数，创建分析因变量和自变量之间的关系的数学模型，实现对电力系统负荷的预测。回归模型的抽闲表达公式表现为：Y=F（S，X），其中S表示自变量；X表示模型参数向量；Y表示因变量。回归分析法按照回归方程类型可以分为非线性回归和线性回归两种；按照自变量的多少可以划分为多远回归和一元回归两种。

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回归分析法的优点在于模型参数估计的方法非常成熟、对负荷数据的拟合能力相对较强、外推性能良好、速度快、过程简单等，能够快速的反映负荷变化趋势和相应影响因素之间的关系。同时，该种电力系统负荷预测方法的缺点在于对负荷历史数据样本量以及分布规律的要求相对较高，难以详细的描述负荷影响因素以及确定回归方程。
        4.3 指数平滑法
        指数平滑法主要是通过对电力系统历史数据相关知识的组合，完成电力负荷预测工作。这种方法要求对指数衰减情况进行明确，以更加精确的反映远期数据在预测结构中的影响，若指数衰减偏大，则近期数据局和远期数据的系数变化相对较快，极端情况会导致历史数据影响归零，换言之，历史电力负荷数据不会对电力负荷预测结果产生影响。从这个方面考虑，在运用指数平滑法进行电力负荷预测时，需要对近期电力数据进行重点关注，想要保证电力负荷预测结果的准确性，就必须首先保证数据本身具备较高的精确度。
        4.4 负荷密度法
        不同功能分区的用电量存在很大差异，对于电能的需求也有所不同，例如，工业区用电量巨大，住宅区用电量相对而言要小得多，加上不同产业用电费用的不同，给电力负荷预测增加了难度，准确性也难以保证。从保证电力负荷预测效果的角度，电力部门可以将辖区内的用电区域划分为不同的功能分区，如工业区、商业区、住宅区、高新区等，针对每一个区域的特点，做好用电状况的预测分析。负荷密度法正是在这样的情况下产生和发展起来的，其基本原理，是结合区域土地面积，乘以不同功能分区的用电密度系数，得到区域总用电量，相对于其他方法，这种方法的效率更高，而即使区域内存在特殊用户，也可以通过构建计算模型的方式进行单独计算，保证预测结果的可靠性。
        4.5 专家预测法
        专家预测法主要是以专家系统为依托，进行电力负荷预测。通过从大量的实践中，提取电力技术人员和专家对于电力系统事故处理的感性认知，以此为基础构建专家数据库，通过数据库信息的实时更新，确保其可以与电力系统实际运行数据保持同步，对电力专家的思维方式进行模拟，以计算机系统实现与电力专家预测相同的结果，保证电力负荷预测真实准确。
        4.6 弹性系数法
        电力弹性系数是反映国民经济的年平均增长率以及电力消费的平均增长率之间关系的宏观指标，电力弹性系数的公式表示为：e=Ky/Kx，其中e表示电力弹性系数；Kx表示国民经济年平均增长率；Ky表示电力消费年平均增长率。根据国内生产总值以及全社会历史用电量等数据，能够分别计算出两者在近五年的平均增长率，获得电力弹性系数的历史序列值。因为功率弹性系数是根据当地电力系统负荷的性质和结构，以及通过分析当地历史用电数据和各用电比例的发展趋势来确定的，所以，弹性系数法通常应用在电力系统的远、中期负荷预测分析中。
        4.7 灰色模拟法
        灰色理论是一种在缺乏完备信息时的模拟方法，可以将部分信息已知、部分信息未知的系统称为灰色系统，结合模糊控制理论，将自动控制和运筹学结合在一起开展数学分析，在这种分析方法下，对历史数据的选择不同，数据处理方法不同，得到的电力负荷预测结果也有所不同。灰色模拟法预测结果精度高，计算简单，而且对样本没有很高的需求。
        5 结语
        综上所述，配电网规划需要做好负荷预测工作，以保证规划设计方案的合理性和可靠性。电力企业应该重视起来，从配电网工程的具体情况出发，做好电力负荷预测方法的选择，提升电力负荷预测结果的准确性，配合有效的计算模型，为配电网规划设计提供科学的理论依据，推动配电网的稳定可靠运行。
        参考文献：
        [1]叶锡滔.浅析配电网规划中电力负荷预测方法[J].数字通信世界，2015（10）：203，310.
        [2]杨方圆.配网规划中电力负荷预测方法的应用[J].工程建设与设计，2015（2）：88~90.