（蘇州供電公司）

母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)影響的研究

周夢(mèng)璇

（蘇州供電公司）

智能電網(wǎng)的快速發(fā)展很好地解決了當(dāng)下電能供應(yīng)日益緊張的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電能的智能化管理。智能電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及負(fù)荷特性的有效把握，能夠保證對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行較好的處理，從而保證母線負(fù)荷處于一個(gè)正常水平，保證供電的安全性和穩(wěn)定性。同時(shí)，從當(dāng)下電力系統(tǒng)逐年增長(zhǎng)的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，母線負(fù)荷量的大幅度增加，加上歷史信息缺乏，可能導(dǎo)致母線負(fù)荷差異較大的問(wèn)題，進(jìn)而影響到智能電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展?；谶@一問(wèn)題，加強(qiáng)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及負(fù)荷特性的把握，也成為電網(wǎng)建設(shè)必須關(guān)注的重點(diǎn)議題。

母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)；負(fù)荷特性；電網(wǎng)建設(shè)

0 引言

母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)在當(dāng)下電網(wǎng)發(fā)展中的作用越顯突出。在對(duì)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要注重構(gòu)建完善的負(fù)荷預(yù)測(cè)管理體系，能夠?qū)δ妇€負(fù)荷量進(jìn)行較好的把握，以確保智能電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段管理過(guò)程中，各母線之間的差異相對(duì)較大，缺乏對(duì)負(fù)荷特性的有效把握，這樣一來(lái)，勢(shì)必給智能電網(wǎng)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。智能電網(wǎng)快速發(fā)展形勢(shì)下，立足于母線負(fù)荷特性，能夠?qū)δ妇€負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行較好把握，從而有效消除負(fù)荷特性中的不良因素，以促進(jìn)智能電網(wǎng)的快速發(fā)展和進(jìn)步。

1 關(guān)于母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)的分析

母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，是在當(dāng)下智能電網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)中母線差異性問(wèn)題進(jìn)行有效解決的一種技術(shù)手段。母線負(fù)荷受到變電站變壓器終端負(fù)荷之和影響，通過(guò)對(duì)母線負(fù)荷的把握，能夠?qū)ψ冸娬咀儔浩鞯男阅苓M(jìn)行有效分析，以保證供電的平穩(wěn)性和可靠性。母線負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)包括了短期負(fù)荷預(yù)測(cè)和母線負(fù)荷預(yù)測(cè)兩個(gè)方面內(nèi)容，具體情況如下。

1.1 短期負(fù)荷預(yù)測(cè)

在進(jìn)行短期負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中，需要對(duì)預(yù)測(cè)的對(duì)象進(jìn)行把握，主要涉及到了母線下網(wǎng)負(fù)荷。短期負(fù)荷預(yù)測(cè)涉及到了傳統(tǒng)方法預(yù)測(cè)和現(xiàn)代方法預(yù)測(cè)兩種。傳統(tǒng)預(yù)測(cè)過(guò)程中，主要以回歸分析法和時(shí)間序列法為主。其中，回歸分析法預(yù)測(cè)時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，就母線負(fù)荷的影響因素進(jìn)行把握，形成一種線性關(guān)系，從而利用回歸模型，對(duì)母線負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。時(shí)間序列法應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)問(wèn)題假設(shè)的方式，列舉時(shí)間序列與對(duì)應(yīng)隨機(jī)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，之后利用數(shù)據(jù)變化過(guò)程模型，對(duì)時(shí)間序列的預(yù)測(cè)值進(jìn)行求解?，F(xiàn)代負(fù)荷法相對(duì)于傳統(tǒng)方法而言，對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化，能夠?qū)?wèn)題進(jìn)行更好的解決。

1.2 母線負(fù)荷預(yù)測(cè)

在進(jìn)行母線負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中，如何對(duì)壞數(shù)據(jù)進(jìn)行較好的處理，成為母線負(fù)荷預(yù)測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵。母線負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中，由于信息的不完備、掌握較為困難等問(wèn)題，導(dǎo)致歷史數(shù)據(jù)獲取不準(zhǔn)確，還涉及到了一些壞數(shù)據(jù)，無(wú)法對(duì)母線負(fù)荷預(yù)測(cè)起到實(shí)質(zhì)性的幫助。這樣一來(lái)，在進(jìn)行母線負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)程中，為了保證取得較好的預(yù)測(cè)效果，就需要提升對(duì)壞數(shù)據(jù)的處理。壞數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，首先利用母線節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)歷史數(shù)據(jù)與時(shí)序數(shù)據(jù)的關(guān)系進(jìn)行把握，以剔除無(wú)用的壞數(shù)據(jù)。

2 負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)影響的研究

負(fù)荷特性對(duì)于電網(wǎng)有著一定的影響，可能會(huì)對(duì)智能電網(wǎng)的運(yùn)行及發(fā)展產(chǎn)生作用。在對(duì)負(fù)荷特性把握過(guò)程中，要從負(fù)荷特性的內(nèi)涵入手，保證對(duì)其合理利用后，能夠更好地對(duì)電網(wǎng)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行有效解決。

2.1 負(fù)荷特性分析

（1）負(fù)荷預(yù)測(cè)壞數(shù)據(jù)的處理

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷特性進(jìn)行較好的把握，就需要保證負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)樣本具有較高的精確性和可靠性。在測(cè)量過(guò)程中，要保證相關(guān)測(cè)量方法更加準(zhǔn)確，能夠?qū)臄?shù)據(jù)以及缺損數(shù)據(jù)進(jìn)行彌補(bǔ)，從而保證數(shù)據(jù)信息具有較大的功能和作用。負(fù)荷預(yù)測(cè)壞數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，首先需要對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行彌補(bǔ)，其次利用時(shí)間序列得到一條曲線，對(duì)比實(shí)際數(shù)據(jù)曲線，對(duì)缺損點(diǎn)值進(jìn)行計(jì)算。

（2）母線負(fù)荷水平

母線負(fù)荷水平對(duì)負(fù)荷特性有著較為直觀的反應(yīng)，它表示為日負(fù)荷曲線的走向，數(shù)據(jù)信息受到季節(jié)以及氣候影響相對(duì)較大。在這一過(guò)程中，對(duì)負(fù)荷特性研究和分析時(shí)，需要對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行把握，能夠?qū)ο嚓P(guān)因素的影響程度有一個(gè)較好的認(rèn)知?，F(xiàn)階段在進(jìn)行母線負(fù)荷水平預(yù)測(cè)時(shí)，主要以SVM算法和LS-SVM算法為主。LS-SVM算法能夠?qū)Χ唐谪?fù)荷問(wèn)題進(jìn)行較好的處理。

2.2 負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)的影響分析

負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)的影響較大。在對(duì)該問(wèn)題解決過(guò)程中，需要考慮到負(fù)荷的電能質(zhì)量特性，以此把握其性質(zhì)可能對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。母線在工作過(guò)程中具有一定的獨(dú)特性，電能在通過(guò)母線傳輸過(guò)程中，會(huì)受到電網(wǎng)負(fù)荷因素影響，導(dǎo)致電能質(zhì)量出現(xiàn)一定的變化。具體內(nèi)容可以從下圖中看出。

圖 母線對(duì)電能質(zhì)量的影響

負(fù)荷特性影響下，電能質(zhì)量會(huì)受到不同程度的影響。這樣一來(lái)，電能在傳輸過(guò)程中，將會(huì)與預(yù)期目標(biāo)發(fā)生一定的偏差。當(dāng)電能質(zhì)量受到負(fù)荷特性影響較大時(shí)，可能導(dǎo)致其無(wú)法滿足供電需求，從而給智能電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)不利影響。一般來(lái)說(shuō)，負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)的影響，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)穩(wěn)定性與電壓水平有著密切的關(guān)聯(lián)性。當(dāng)電壓水平較低時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性會(huì)變差。電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于在某種程度上會(huì)缺乏無(wú)功功率，這一過(guò)程中沒(méi)有對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行較好的調(diào)整，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓出現(xiàn)崩潰的問(wèn)題，進(jìn)而引起大范圍停電的故障。第二，電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，若是出現(xiàn)頻率過(guò)高的問(wèn)題，輸電線路和電力設(shè)備的電抗壓降會(huì)增大，電壓的調(diào)整效率會(huì)隨之降低。這種現(xiàn)象出現(xiàn)后，電力系統(tǒng)運(yùn)行將變得十分危險(xiǎn)，可能會(huì)引起電力系統(tǒng)崩潰，并對(duì)智能電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行帶來(lái)較大的隱患。第三，負(fù)荷特性的變化，還會(huì)引起三相不平衡問(wèn)題，從而產(chǎn)生大量的負(fù)序電流，導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)裝置功能無(wú)法發(fā)揮，給智能電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來(lái)較大隱患。上述分析中可以看出，負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行有著較大的影響，為了保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行，必須對(duì)其不利影響進(jìn)行清除。

2.3 負(fù)荷特性影響的解決對(duì)策分析

解決負(fù)荷特性對(duì)電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的影響，在具體操作過(guò)程中，要注重對(duì)電力負(fù)荷特性進(jìn)行較好的分析，通過(guò)設(shè)置電力負(fù)荷特性分析系統(tǒng)，保證對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理。關(guān)于負(fù)荷特性影響的解決對(duì)策，具體內(nèi)容可以從下面分析中看出：

（1）加強(qiáng)負(fù)荷特性分析

電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，管理人員能夠?qū)﹄娏ω?fù)荷特性問(wèn)題予以認(rèn)真對(duì)待，能夠從電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際情況入手，對(duì)供電方案進(jìn)行有效設(shè)計(jì)。供電方案設(shè)計(jì)的好壞，直接關(guān)系到了電網(wǎng)供電的可靠性。在供電方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到電力負(fù)荷可能產(chǎn)生的不利影響，并就這一問(wèn)題采取相應(yīng)對(duì)策進(jìn)行解決。同時(shí)，注重對(duì)負(fù)荷特性規(guī)律進(jìn)行較好的把握，以此入手，切實(shí)保證電網(wǎng)運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性。

（2）構(gòu)建完善的負(fù)荷特性分析系統(tǒng)

智能電網(wǎng)快速發(fā)展形勢(shì)下，智能化特征十分顯著。這樣一來(lái)，在對(duì)負(fù)荷特性影響問(wèn)題解決過(guò)程中，要注重利用分析系統(tǒng)，能夠?qū)ω?fù)荷數(shù)據(jù)信息進(jìn)行較好的搜集，以此作為負(fù)荷特性分析的重要依據(jù)。分析數(shù)據(jù)的搜集，能夠建立較為直觀的分析模型，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)當(dāng)中每一個(gè)供電區(qū)域的華潤(rùn)雪花啤酒項(xiàng)目總投資8032.10萬(wàn)元，采用1臺(tái)6MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)+1臺(tái)20t/h補(bǔ)燃式余熱鍋爐+2臺(tái)20t/h燃?xì)忮仩t+1臺(tái)1MW級(jí)熱水型溴化鋰機(jī)組。截止到2015年10月8日止，此項(xiàng)目累計(jì)向用戶供熱8萬(wàn)t，發(fā)電量876.8萬(wàn)kWh，供電量837.2萬(wàn)kWh，綜合能源利用率達(dá)83.43%，節(jié)能率21%，極大提高華潤(rùn)雪花啤酒廠的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 技術(shù)效益

該項(xiàng)目的投產(chǎn)，一是減少了主網(wǎng)向華潤(rùn)雪花啤酒廠供電時(shí)的能量損失；二是通過(guò)協(xié)調(diào)無(wú)功功率控制和限制有功功率來(lái)改善電壓質(zhì)量；三是在主網(wǎng)停電時(shí)，通過(guò)華潤(rùn)雪花啤酒項(xiàng)目的部分或完全孤島效應(yīng)提高了自身供電可靠性。

3.3 環(huán)境效益

華潤(rùn)雪花啤酒項(xiàng)目以天然氣為燃料，通過(guò)回收定排擴(kuò)容器外排廢氣廢熱用于鍋爐給水預(yù)熱，極大減少有害物排放量，實(shí)現(xiàn)年節(jié)約標(biāo)煤4300t，年減排二氧化碳1.86萬(wàn)t、二氧化硫160 t、氮氧化物43 t、煙塵29 t，具有較好的環(huán)境效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了新時(shí)期能源戰(zhàn)略環(huán)境下分布式電源及微網(wǎng)接入對(duì)電網(wǎng)企業(yè)的推廣性、經(jīng)濟(jì)性和安全性影響，并以成都公司為例，提出通過(guò)事前規(guī)劃宣傳、事中過(guò)程管控、事后運(yùn)維跟蹤的營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)策略應(yīng)對(duì)分布式電源及微網(wǎng)接入發(fā)展造成的影響，順應(yīng)了我國(guó)大力開(kāi)展可再生能源發(fā)電的要求。

單一通過(guò)制定營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)策略還不足以應(yīng)對(duì)分布式電源及微網(wǎng)接入對(duì)電網(wǎng)企業(yè)的影響，以后的研究還會(huì)將電價(jià)制定、政策推廣等策略納入考慮范圍，探索電網(wǎng)企業(yè)更全面的應(yīng)對(duì)決策。

[1]張東霞，姚良忠，馬文媛．中外智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2013,33(31)：1-13．

[2]Fereidoon P.Sioshansi, et al．智能電網(wǎng)——融合可再生、分布式及高效能源[M]．湯奕，等譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2014．

[3]劉振亞．全球能源互聯(lián)網(wǎng)[M]．北京:中國(guó)電力出版社, 2015: 15-131．

[4]Nikos Hatziargyriou．微電網(wǎng)——架構(gòu)與控制[M]．陶順，陳萌，楊洋，等譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2015: 1-290．

2016-11-28）