关于电力系统中的负荷预测与分析

摘 要:负荷预测是编制电力规划的基础和重要内容,是合理确定电源电网规模和布局的基本依据。电力负荷分析预测工作复杂,过程繁琐,需要进行大量的收集资料,分洗等。本文依据某地区的城市电力规划的实践方法。结合实际情况探讨了如何有选择性的采用适宜的方法进行负荷预测与分析。

关键词:电力系统 负荷预测 灰色系统

中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)06(a)-0154-01

负荷预测是以用电的需求,政治、经济、气候等因素为出发点的,对未来的用电需求做出预测的一种工程。电力负荷分析预测工作复杂,过程繁琐,需要进行大量的收集资料以及分洗等重要内容。我们要根据实际工作需要和情况去选择合适的方法来开展工作,这样才会事半功倍。

1 针对地区总体规划阶段需调研收集的供电基础资料

1.1 城市综合资料

其中包括区域经济、城市人口、土地面积、国内生产总值,产业结构大型工业企业的产值产量的近5年或10年的历史规划综合资料。

1.2 城市电源电网资料

包括地区电力电气主结线系统图、城市供电电源种类、装机容量及发电厂位置,城网供电电压等级及结构、各级电压的变电所容量数量位置及用地、高压架空线路路径、走廊宽度等现状资料及城市电力部门制定的城市电力网行业规划资料,在城市现状地形图中应明确标注现状35kV以上变电站的位置和输电线路的电压等级以及地理走向。

1.3 城市用电负荷资料

包括近5年来城市供(用)电量统计表,城市用电分类统计表。

2 负荷预测

供电基础资料收集后,应根据本地电网的特点及用电特点,预测未来一定期限内(近期1～5年,中期6～10年远期20年计)的负荷增长情况。

传统负荷预测通常采用以下方法:(1)单耗法;(2)弹性系数法;(3)平均增长率法;(4)综合用电水平法;(5)负荷密度法;(6)回归分析法;(7)时间序列法。下面重点介绍几种方法。

2.1 单耗法

根据产品(或产量)用电单耗和数量推算其用电量。应注意各行业单耗指标的动态变化,它可随科技进步生产力的提高和节能技术发展而降低单耗,也会随产业结构的调整或产品改变而发生变化。单耗法的优点是方法简单,对短期负荷预测效果较好。缺点是需做大量细致的调研工作,比较笼统,很难反映现代经济、政治、气候等条件的影响。单耗法适用于预测规划近期和中期的用电负荷。

其预测公式如下:P1=WnP/T。

式中:Wn为产品产量用电单耗;

N为产品(或产量)数;

T为国内生产总值年平均增长率。

电力弹性系数法。

电力弹性系数从宏观上确定电力发展同国民经济发展的相对速度,它是衡量国民经济发展和用电需求的重要参数。

其计算式为:b=α/β。

式中:b为电力弹性系数;

α为电力消费年平均增长率;

β为国内生产总值年平均增长率。

电力弹性系数反映市场需求情况,体现市场需求变化,对电力的规划和发展有一定的意义。国内严重缺电的时候电力弹性系数大于1。经济发展平稳的时候电力弹性系数接近1,该方法的优点是方法简单,易于计算。缺点是需做大量细致的调研工作。用电力弹性系数法预测的用电量误差很大,这种方法适用于校核规划中期和远期的负荷预测。

2.2 年平均增长率法

从供电基础资料入手,把本市(县)近5年来的用电量和最大负荷进行统计,计算出负荷的年平均增长率。从而推算未来一定期限内(近期规划按5年计,远期规划按20年计)负荷的增长情况。这种方法适用于预测规划近期和中期远期的各种用电负荷。

其计算式为:A(m+n)=Am(1+a)n。

式中:α为预计规划期内年平均用电量增长率;

M为基准年份;

N为预测规划年限。

2.3 综合用电水平法

根据各规划期内的年人均综合用电水平来推算负荷的增长情况。按照以往所做的一些城市电力规划,根据人均综合用电水平乘以近期规划和远期规划的人口规模,即可得出未来一定期限内的城市用电负荷。这种方法适用于预测规划近期和中期的用电负荷。

其预测公式如下:Pl=WaP/T。

式中:Pl为用电负荷;

Wa为年人均用电量(kw/h);

P为规划期人口数;

T为年综合最大利用小时数。

2.4 负荷密度法

即单位面积功率法,这种方法适用预测各功能分区的用电负荷。适用于总图方案或初步设计的负荷预测与计算负荷的估算。首先计算现状和历史的分区负荷密度,然后根据地区发展规划对各分区负荷发展的特点推算出各分区各目标年的负荷密度预测值。对于集中的用电大户预测时可做为点负荷单独计算。

2.5 回归分析法

根据负荷的历史资料,建立可以进行数学分析的数学模型。用数理统计中的回归分析方法对变量的观测数据统计分析,从而实现对未来的负荷进行的预测。优点是预测精度较高,适用于在中、短期预测使用。缺点是:(1)规划水平年的工农业总产值很难详细统计;(2)只能测算出综合用电负荷的发展水平,无法测算出各供电区的负荷发展水平,也就无法进行具体的电网建设规划。

电力弹性系数法、年平均增长率法、回归分析法主要是根据历史统计数据进行分析而建立的预测数学模型,多用于宏观预测城市总用电负荷或校核中远期的规划负荷预测值,单耗法、负荷密度法适用于分项分类的局部预测。以上负荷预测方法中,实际应用中相互补充校核。

3 现代负荷预测方法

20世纪80年代后期,一些基于新兴学科理论的现代预测方法逐渐得到了成功应用。这其中主要有灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等。

3.1 灰色数学理论

灰色数学理论是把负荷序列通过生成变换,使其变化为有规律的生成数列再建模用于负荷预测。影响负荷因素的未知性和不确定性,成为系统的灰色特性。

3.2 专家系统方法

专家系统方法是对于数据库里存放的过去几年的负荷数据和天气数据等进行细致的分析,借助专家系统,汇集有经验的负荷预测人员的知识,按照一定的推理进行负荷预测。

3.3 神经网络理论

神经网络理论是利用神经网络的学习功能,让计算机学习包含在历史负荷数据中的映射关系,再利用这种映射关系预测未来负荷。

4 结语

负荷预测在电力系统调度、实时控制、运行计划和发展规划中具有举足轻重的作用,是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提高负荷预测技术水平,对计划用电管理有益,还有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划,有利于节煤、节油和降低发电成本,有利于制定合理的电源建设规划,有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此,负荷预测已成为实现电力系统管理现代化的重要内容。

参考文献

[1] 城市电力规划规范GB50293-2000[S].

[2] 刘展晖．电力系统负荷预测理论与方法[M]．哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2007.

[3] 何海．灰色动态建模技术与应用[J].华中科技大学学报,2004.

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