國(guó)網(wǎng)鄂州供電公司 楊 英 胡函武 魏 晗 蘇 威

電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)是指以準(zhǔn)確的調(diào)查資料和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，從歷史用電情況及現(xiàn)狀出發(fā)，將社會(huì)需求、電網(wǎng)后期規(guī)劃、自然環(huán)境及電力系統(tǒng)特征等諸多因素考慮在內(nèi)，在保證一定精度的前提下，對(duì)未來(lái)某時(shí)段的負(fù)荷用量進(jìn)行一個(gè)相對(duì)比較完美和科學(xué)的預(yù)測(cè)。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)所表現(xiàn)的特點(diǎn)本文就其分類方法進(jìn)行了研究和概述。

1.引言

伴隨著煤、石油等一次能源的日趨枯竭和近年來(lái)各地頻繁出現(xiàn)的霧霾現(xiàn)象，人們的節(jié)約和環(huán)保意識(shí)也在不斷增強(qiáng)。電力作為推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，已滲透到各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)，與人民的日常生活更是密不可分。目前，太陽(yáng)能和風(fēng)能等新能源的開發(fā)和利用還沒有得到普及，火力發(fā)電仍然是主要的發(fā)電方式。精準(zhǔn)的負(fù)荷預(yù)測(cè)不但可以節(jié)約化石燃料，還能減少污染物的排放，有助于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)使用性質(zhì)的不同可將負(fù)荷分為四類：民用負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、及工業(yè)負(fù)荷，每類負(fù)荷因其要求不同呈現(xiàn)出的規(guī)律和特征也不盡相同，但是其預(yù)測(cè)方法互為體系，相互通用。

通常人們根據(jù)預(yù)測(cè)時(shí)間的長(zhǎng)短不同又將負(fù)荷預(yù)測(cè)分為短期，中期及長(zhǎng)期等三大類，短則幾分鐘，長(zhǎng)的可達(dá)幾個(gè)月甚至幾年。

2.負(fù)荷預(yù)測(cè)的分類

2.1 長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)

長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)用于對(duì)未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間后的用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，以年為單位，一般可達(dá)3～5年甚至更長(zhǎng)，主要用于電網(wǎng)增容改建等中大型電網(wǎng)規(guī)劃，其中包括新能源并網(wǎng)、新站投運(yùn)、高一級(jí)電壓等級(jí)發(fā)展等。由于涉及到當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)量變化、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、自然環(huán)境變遷等眾多不確定因素的影響，因此長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)的難度較大。

2.2 中期負(fù)荷預(yù)測(cè)

中期負(fù)荷預(yù)測(cè)相比長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)周期較短，但也短則數(shù)月，長(zhǎng)則一年，主要用于機(jī)組的檢修、燃料計(jì)劃和交換計(jì)劃、水庫(kù)的調(diào)度、安排制定長(zhǎng)期的運(yùn)行方式和電網(wǎng)改造擴(kuò)建計(jì)劃，另外精確的中期負(fù)荷預(yù)測(cè)對(duì)于變電設(shè)備的大修計(jì)劃、發(fā)電機(jī)組的檢修計(jì)劃、燃料的供應(yīng)計(jì)劃、水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度計(jì)劃、電力市場(chǎng)交易等環(huán)節(jié)同樣是十分必要的。工程人員利用數(shù)個(gè)月乃至一年的歷史負(fù)荷值，將設(shè)備停電檢修計(jì)劃、環(huán)境影響、氣候條件等諸多影響因素考慮在內(nèi)進(jìn)行中期負(fù)荷預(yù)測(cè)，從而做出長(zhǎng)期電網(wǎng)運(yùn)行計(jì)劃。

2.3 短期負(fù)荷預(yù)測(cè)

短期負(fù)荷預(yù)測(cè)周期一般較短，通常是電力調(diào)度人員利用近期負(fù)荷趨勢(shì)變化以及往年同期負(fù)荷情況對(duì)未來(lái)一天或一周內(nèi)的負(fù)荷值進(jìn)行預(yù)測(cè)。短期負(fù)荷預(yù)測(cè)在確定最優(yōu)機(jī)組組合、減少旋轉(zhuǎn)備用容量、避免安全事故中起著至關(guān)重要的作用。由于短期負(fù)荷預(yù)測(cè)具有周期性和連續(xù)性的特點(diǎn)，因此呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，且波動(dòng)范圍一般不大，主要受氣候因素的影響。

3.負(fù)荷預(yù)測(cè)的特點(diǎn)

電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)是通過(guò)對(duì)其歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)及現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)來(lái)對(duì)它未來(lái)某段時(shí)間的發(fā)展趨勢(shì)做出一定程度的推理和猜測(cè)，從概率學(xué)上來(lái)講負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果是一個(gè)不確定事件。同時(shí)也只有不確定事件才需要人們使用現(xiàn)代的技術(shù)手段（如數(shù)學(xué)方法和人工智能算法等）對(duì)未來(lái)的用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)。負(fù)荷預(yù)測(cè)的特征主要有以下幾點(diǎn)：

3.1 不準(zhǔn)確性

事物的發(fā)展往往受到多種多樣其他因素的影響，而不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，因此其真實(shí)結(jié)果和預(yù)測(cè)值不會(huì)完全重合，總會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏差，這是事物的隨機(jī)性所引起的。負(fù)荷預(yù)測(cè)作為一個(gè)不確定事件同樣也具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，尤其是中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)，其影響因素多種多樣，比如地區(qū)發(fā)展、人口增量、環(huán)境變遷、氣候變化等不確定性因素眾多且十分復(fù)雜，人們無(wú)法精確的推測(cè)所有的變化趨勢(shì)，而像設(shè)備年度檢修計(jì)劃、電網(wǎng)工程擴(kuò)建等卻在人們的掌控范圍之內(nèi)。因此諸多不確定性因素和某些確定性因素的組合使得負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果在一定程度上呈現(xiàn)出不確定性或不準(zhǔn)確性。

一般來(lái)說(shuō)，影響負(fù)荷預(yù)測(cè)的不確定性因素越多越復(fù)雜，其預(yù)測(cè)精度必然越低。因此，人們對(duì)于不同類型負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度要求也各不相同。其中短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度要求為小于3%，中期負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度誤差則一般不超過(guò)5%，而長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)由于自身所受的影響因素較多，其允許誤差在15%以內(nèi)。表1列出了其他幾種短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度要求。

表1 幾類短期負(fù)荷預(yù)測(cè)精度要求Tab.1 Several types of short-term load forecasting accuracy

3.2 條件性

為了盡量減少不確定性因素對(duì)事件結(jié)果的影響從而提高預(yù)測(cè)精度，工程人員往往需要針對(duì)其中的某些因素做出假設(shè)，比如地區(qū)人口以某一固定的速率增長(zhǎng)，每年同期的環(huán)境溫濕度保持一致等。這些假設(shè)必須建立在研究分析上，再結(jié)合各種情況來(lái)確定，而不能是毫無(wú)依據(jù)的憑空捏造。只有經(jīng)過(guò)充分的調(diào)查和大量的研究，再加上一定的前提條件才能使預(yù)測(cè)結(jié)果盡可能的接近實(shí)際值，并應(yīng)用于電力調(diào)度當(dāng)中。

3.3 時(shí)間性

不同類型的負(fù)荷預(yù)測(cè)對(duì)其預(yù)測(cè)速度要求各不相同，且在一定的區(qū)間范圍內(nèi)，比如超短期負(fù)荷預(yù)測(cè)中的安全監(jiān)視，其預(yù)測(cè)速度一般不超過(guò)五分鐘，而短期負(fù)荷預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)速度則要求在十分鐘以內(nèi)，另外日負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)差通常小于十五分鐘，日負(fù)荷谷荷預(yù)測(cè)時(shí)差最多為三十分鐘。

3.4 多方案性

短期負(fù)荷預(yù)測(cè)具有一定的連續(xù)性和波動(dòng)性，而中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)由于受到各種不確定性因素的影響呈現(xiàn)出不準(zhǔn)確性和條件性，因此需要根據(jù)各種不同條件對(duì)負(fù)荷值未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的影響進(jìn)行分別預(yù)測(cè)，從而得到各種不同情況下的負(fù)荷預(yù)測(cè)方案。

4.結(jié)語(yǔ)

由于電能在發(fā)、輸、變、配、用等五大環(huán)節(jié)是瞬時(shí)完成的，且電能不能進(jìn)行大規(guī)模儲(chǔ)存，因此通過(guò)負(fù)荷預(yù)測(cè)來(lái)保持電力系統(tǒng)的供需平衡是十分必要的。研究了電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的特點(diǎn)并根據(jù)預(yù)測(cè)周期的不同將其分為了長(zhǎng)期、中期、短期和超短期四大類，方便電力工作者結(jié)合自身需求選取相應(yīng)的預(yù)測(cè)種類。