电力系统规划与可靠性讲座2电力负荷预测090423修改PPT
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电力系统规划与可靠性PPT课件
20世纪60年代以来，全球范围内重大 电网停电事故时有发生；
尤其是新世纪之初，2003年8月14日 的美加大停电;
随后，英国、澳大利亚、马来西亚、 芬兰、丹麦、瑞典和意大利等国又相 继发生了较大面积停电事故。
资料： 2003年8月14日，美国东北部、中西部和加
拿大东部联合电网发生大停电，波及的地域 有美国的纽约州、新洋西州等8个州及加拿 大的安大略省。 受停电影响的人口约5000万。 地域约24000km2。 停电持续时间为29h，损失负荷6l800MW。
总之，停电损失费用是一个同时受到许多 技术与非技术因素制约的复杂问题，非技术因 素包括管理体制、产权以及电费制等等。
1.2.7 数据统计
电力系统可靠性需要统计的基本数据 包括各级各类设备及其所构成系统的运行 和停运状态的原始记录，用于对元件性能 及其对系统的影响、现运行系统和规划系 统的可靠性进行分析评价或评估。
统计数据基本类型有： (1)元件和系统的失效率和停电持续时间； (2)失效模式； (3)元件故障类型和原因； (4)修复方式； (5)恢复供电方式； (6)每次停电持续时间； (7)不影响用户生产的临界最大停电时间； (8)用户全停后的恢复生产时间； (9)每次停电的用户停电损失。
典型的数据有如： (1) 机组、变压器或开关设备的铭牌参数； (2) 输电线路导线的型号、长度； (3) 以上设备的运行参数； (4) 各类元件的故障和停运记录； (5) 系统或供电点的停运纪录； (6) 系统或供电点的平均失效频率、停运时间； (7) 重大停电事件的原始记录。
电厂编号装机容量/MW单机FOR负荷/MW备用/MW风险度 1 24台×10MW 0.01 230 10 0.02385 2 12台×20MW 0.01 220 20 0.006175 3 12台×20MW 0.03 220 20 0.04865 4 22台×10MW 0.01 210 10 0.020229
电力系统的规划及可靠性854310110PPT课件
2020/10/13
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（1）发电总容量安排 （2）电源合理安排 （3）新技术开发利用 4.电力网发展规划 （1）输电网发展规划 （2）配电网发展规划 5.环境及社会印象分析
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第二节 电力系统可靠性
一.电力系统可靠性的内容
电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面
（1）充裕度 ：指电力系统维持连续供给用户总的 电能量的能力，同时考虑到系统元件的计划停运 及合理的期望非计划停运。
电力系统的规划及可靠性
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1
第一节 电力系统规划
一.做电力系统规划时讨论的事项
1.电能质量 2.可靠性 3.经济性 4.发展观点 5.整体观念 6.积极采用新技术 7.环境保护
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二.电力系统中长期发展规划的主要内容
电力系统中、长期发展规划指的是5~20年的 发展规划。 1.电力需求预测 （1）最大负荷利用小时法 （2）同时率法 2.动力资源开发 3.电源发展规划
汇报人：XXXX 日期：20XX年XX月XX日
8
（2）安全性：指电力系统承受突然发生的扰动，例 如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力。
中期规划还要根据国家政策、规划方案、环境影响、 投融资需求及社会对电价的承受能力等。
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ห้องสมุดไป่ตู้
二.电力系统可靠性的评估
1、目标和任务 2、可靠性准则 在各阶段都必须实现以下目标： （1）保证电力系统的充裕度； （2）保证电力系统的安全性 （3）保证电力系统的完整性 （4）保证停电后系统迅速恢复运行
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三.电力系统子系统及其评估
[工程科技]电力系统规划与可靠性讲座2_电力负荷预测
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=用电负荷+网损(线路和变压器损耗)+厂用电 国民经济行业用电：第一产业、第二产业、第三产业和居民生活用电 第一产业：农、林、牧、渔、水利业 第二产业：工业和建筑业 第三产业：国民经济行业用电中的其他剩余部分 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或在政治经济上有重大损失的负荷； 二级负荷：中断供电将影响重要用电单位的正常工作，或将在政治经济上有 较大损失的负荷； 三级负荷：不属于以上一级和二级的负荷。
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负荷特性和参数
日最大(小)负荷=每日24个整点负荷中的最大(小)值; 日平均负荷=日发(用)电量/24小时; 年平均负荷=全年8760小时负荷的平均值(或全年各日平均负荷的平均值); 日负荷率γ=日平均负荷/日最大负荷; 年负荷率δ=全年平均日电量/年最大负荷; 年平均日负荷率=全年各日负荷率的平均值(或全年每月最大负荷日平均 负荷之和/全年每月最大负荷日最大负荷之和); 日最小负荷率β=日最小负荷/日最大负荷; 最大负荷利用小时数=年发(用)电量/年最大负荷; 日峰谷差=日最大负荷与最小负荷之差; 年最大峰谷差=全年各日峰谷差的最大值;
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负荷预测的分类
（1）按时间分类
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超短期负荷预测指未来1h以内的负荷预测，其中：
用于电能质量控制需要5～10s的负荷预测值 在安全监视状态下，需要1～5min的预测值 预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值。
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在规划设计中负荷预测的内容
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负荷预测的特点
【不准确性】 电力负荷的未来发展受到复杂因素（如政治、经济、气象、预
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负荷特性和参数
日最大(小)负荷=每日24个整点负荷中的最大(小)值; 日平均负荷=日发(用)电量/24小时; 年平均负荷=全年8760小时负荷的平均值(或全年各日平均负荷的平均值); 日负荷率γ=日平均负荷/日最大负荷; 年负荷率δ=全年平均日电量/年最大负荷; 年平均日负荷率=全年各日负荷率的平均值(或全年每月最大负荷日平均 负荷之和/全年每月最大负荷日最大负荷之和); 日最小负荷率β=日最小负荷/日最大负荷; 最大负荷利用小时数=年发(用)电量/年最大负荷; 日峰谷差=日最大负荷与最小负荷之差; 年最大峰谷差=全年各日峰谷差的最大值;
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负荷预测的分类
（1）按时间分类
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超短期负荷预测指未来1h以内的负荷预测，其中：
用于电能质量控制需要5～10s的负荷预测值 在安全监视状态下，需要1～5min的预测值 预防性控制和紧急状态处理需要10min至1h的预测值。
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在规划设计中负荷预测的内容
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负荷预测的特点
【不准确性】 电力负荷的未来发展受到复杂因素（如政治、经济、气象、预
电力系统规划与可靠性讲座电力负荷预测
电力系统规划与可靠性讲座——电力负荷预测随着经济的发展和人民生活水平的提高，能源需求不断增加，电力负荷管理变得越来越重要。
电力系统规划是指对电力系统的构成、功能、运行模式及其发展趋势进行深入研究和综合分析，通过合理的规划来提高电力系统的可靠性、经济性和安全性。
本文将重点介绍电力负荷预测在电力系统规划中的作用，以及电力负荷预测的发展现状和未来趋势。
电力负荷预测的定义电力负荷预测是指根据历史负荷数据、天气、经济和社会因素等信息，对未来一段时间内的负荷需求进行预测。
电力公司可以通过电力负荷预测来指导电力系统规划和运行，实现合理调度和供需平衡，提高电力系统的运行效率和质量。
电力负荷预测的方法电力负荷预测的方法主要分为统计方法和人工智能方法两种。
统计方法统计方法是传统的电力负荷预测方法，其主要思想是基于历史数据进行假设，利用数学方法进行预测。
常见的统计方法包括回归分析、指数平滑法、季节性分析法、移动平均法等。
这些方法比较容易理解和复制，但其精确度受到数据质量和模型的限制，且难以考虑到实时的非线性因素。
人工智能方法随着机器学习和人工智能技术的快速发展，基于深度学习的电力负荷预测方法受到人们的关注。
深度学习是一种模拟人类思维过程的技术，能够自动学习和优化模型，实现更精确的预测。
当前常用的深度学习方法包括循环神经网络（RNN）和长短时记忆模型（LSTM）。
相比于统计方法，深度学习方法能更好地解决非线性和高维度的问题，能够在一定程度上提高预测精确度。
电力负荷预测在电力系统规划中的作用电力负荷预测在电力系统规划中有重要的作用：供需平衡电力负荷预测可以指导电力公司对电力供应进行科学地计划和管理，特别是在电力短缺和高峰期，通过预测负荷需求来及时调整发电计划，保障电力供应的稳定性。
优化调度电力负荷预测能够为电力公司提供发电计划的依据，实现优化调度，避免过早调节和过度消耗一些电力设备，提高设备的使用寿命，减少电力系统运维成本。
电力系统规划与可靠性讲座2电力负荷预测090423修改
武汉大学电气工程及其自动化专业选修课
电力系统规划与可靠性
（第2专题:电力负荷预测）
李晓明
武汉大学电气工程学院 电力信息与控制研究所
电力负荷预测
❖ 电力负荷预测的基本概念 ❖ 负荷预测的分类 ❖ 在规划设计中负荷预测的内容 ❖ 负荷预测的基本程序 ❖ 电力负荷预测的数据处理技术 ❖ 影响电力负荷预测的因素 ❖ 需电量传统的预测方法 ❖ 最大负荷值传统的预测方法 ❖ 确定性负荷预测方法 ❖ 不确定性电力负荷预测方法 ❖ 负荷预测的综合评价
此外，尚需研究经济政策、经济发展水平、人均收入变化、产业政 策变化、产业结构调整、科技进步、节能措施、需求侧管理、电价、各 类相关能源与电力的可转换性及其价格、气候等因素与电力需求水平和 特性之间的影响，需分析研究电网的扩展和加强、城市电网改造、供电 条件改善、农村电气化等对电力需求的影响。
2020年3月21日1时2分
2020年3月21日1时2分
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25
初步分析：包括画出动态折线图或散点图，观察变动的轨 迹；计算一些统计量；查明异动的原因并加以处理。
建立预测模型是统计资料轨迹的概括，预测模型是多种多 样的，因此，对于具体资料要选择恰当的预测模型，这是 负荷预测过程中至关重要的一步。当由于模型选择不当而 造成预测误差过大时，就需要改换模型，必要时，还可同 时采用几种数学模型进行运算，以便对比、选择。在选择 适当的预测技术后，建立负荷预测数学模型，进行预测工 作。
2020年3月21日1时2分
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电力负荷预测的数据处理技术
数据处理的必要性 数据处理的基本内容 负荷数据的预处理
2020年3月21日1时2分
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数据处理的必要性
【必要性】历史数据的正确性直接影响到预测精度的高低。因此需 要对历史数据进行合理性分析，去伪存真。
电力系统规划与可靠性
（第2专题:电力负荷预测）
李晓明
武汉大学电气工程学院 电力信息与控制研究所
电力负荷预测
❖ 电力负荷预测的基本概念 ❖ 负荷预测的分类 ❖ 在规划设计中负荷预测的内容 ❖ 负荷预测的基本程序 ❖ 电力负荷预测的数据处理技术 ❖ 影响电力负荷预测的因素 ❖ 需电量传统的预测方法 ❖ 最大负荷值传统的预测方法 ❖ 确定性负荷预测方法 ❖ 不确定性电力负荷预测方法 ❖ 负荷预测的综合评价
此外，尚需研究经济政策、经济发展水平、人均收入变化、产业政 策变化、产业结构调整、科技进步、节能措施、需求侧管理、电价、各 类相关能源与电力的可转换性及其价格、气候等因素与电力需求水平和 特性之间的影响，需分析研究电网的扩展和加强、城市电网改造、供电 条件改善、农村电气化等对电力需求的影响。
2020年3月21日1时2分
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初步分析：包括画出动态折线图或散点图，观察变动的轨 迹；计算一些统计量；查明异动的原因并加以处理。
建立预测模型是统计资料轨迹的概括，预测模型是多种多 样的，因此，对于具体资料要选择恰当的预测模型，这是 负荷预测过程中至关重要的一步。当由于模型选择不当而 造成预测误差过大时，就需要改换模型，必要时，还可同 时采用几种数学模型进行运算，以便对比、选择。在选择 适当的预测技术后，建立负荷预测数学模型，进行预测工 作。
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电力负荷预测的数据处理技术
数据处理的必要性 数据处理的基本内容 负荷数据的预处理
2020年3月21日1时2分
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数据处理的必要性
【必要性】历史数据的正确性直接影响到预测精度的高低。因此需 要对历史数据进行合理性分析，去伪存真。
电力系统规划与可靠性-电源规划 ppt课件
• 运行灵活、可靠，主要用来调峰填谷（全停到满载5min，抽满8min） • 担任系统备用容量 • 担任系统调频任务 • 担任调相任务 • 使水电站更好地发挥综合利用效益 • 循环效率：抽水到发电的循环中，能量利用率0.7-0.75
ppt课件
20
5、核电站
图3-1-8 核电站的构成 1—压水反应堆；2—堆芯；3—控制棒传动装置；4—一次回路；5—冷却剂桌；6—蒸汽发生器；
系统，高值小系统。备用容量分为负荷备用、事故备用和检修备用。 负荷备用称为调频备用，用来调节电力系统中短期负荷随机波动和负荷预测误差而设定 的。一般取2%-5%。低值大系统，高值小系统。 事故备用是指发电机组发生强迫停运时，在规定时间内启动，用来补偿系统发电容量缺 额，避免发生频率波动和失去稳定。一般取8-10%，低值大系统，高值小系统。不得小于系 统最大一台发电机容量。 检修备用是发电机组能够进行计划检修而设置的备用，它与系统年负荷曲线有关，与检 修策略有关等很多因素有关。大修和小修。低负荷曲线处。不低于5%。 热备用和冷备用：
特枯水年：装机是否充足，电量平衡。
电力平衡：
N
Ch Pmax(1 )
h1
C:发电机装机 N:发电厂个数 P：系统最大负荷 系统备用率。
ppt课件
27
3.电力电量平衡
电量平衡：
Ns
Ms
Ed Esj E fk
ppt课件
17
水电厂的运行方式
尽可能充分利用水资源。有调节能力的水电厂枯水期调峰， 丰水期防止弃水，基荷；
无调节能力：基荷； 日调节：峰荷和腰荷； 年调节：峰、腰、基荷； 多年调节：基本上全年在峰荷工作。可以做二次调频和负
荷备用。 工作容量计算：Pshg Ktj (Pshup Pq ) PMAX (1 ) Pq
ppt课件
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5、核电站
图3-1-8 核电站的构成 1—压水反应堆；2—堆芯；3—控制棒传动装置；4—一次回路；5—冷却剂桌；6—蒸汽发生器；
系统，高值小系统。备用容量分为负荷备用、事故备用和检修备用。 负荷备用称为调频备用，用来调节电力系统中短期负荷随机波动和负荷预测误差而设定 的。一般取2%-5%。低值大系统，高值小系统。 事故备用是指发电机组发生强迫停运时，在规定时间内启动，用来补偿系统发电容量缺 额，避免发生频率波动和失去稳定。一般取8-10%，低值大系统，高值小系统。不得小于系 统最大一台发电机容量。 检修备用是发电机组能够进行计划检修而设置的备用，它与系统年负荷曲线有关，与检 修策略有关等很多因素有关。大修和小修。低负荷曲线处。不低于5%。 热备用和冷备用：
特枯水年：装机是否充足，电量平衡。
电力平衡：
N
Ch Pmax(1 )
h1
C:发电机装机 N:发电厂个数 P：系统最大负荷 系统备用率。
ppt课件
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3.电力电量平衡
电量平衡：
Ns
Ms
Ed Esj E fk
ppt课件
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水电厂的运行方式
尽可能充分利用水资源。有调节能力的水电厂枯水期调峰， 丰水期防止弃水，基荷；
无调节能力：基荷； 日调节：峰荷和腰荷； 年调节：峰、腰、基荷； 多年调节：基本上全年在峰荷工作。可以做二次调频和负
荷备用。 工作容量计算：Pshg Ktj (Pshup Pq ) PMAX (1 ) Pq
电力系统规划与可靠性讲座电源规划ppt课件
影响电厂容量的主要因素
【动力资源条件的影响】 资源条件对电厂容量影响很大，对水电厂它起决定件的 作用，对火电厂它也有一定影响。对燃料供应方便而又可 靠的坑口电厂容量可以选得大些，对建在负荷中心、远离 矿区的电厂则燃料供应条件是影响电厂规划容量的因素之 一。 【厂址条件的影响】 火电厂的厂址条件主要指供水、煤场、灰场、交通运输 条件、地质地形、环保要求等条件。它们往往对电厂容量 影响很大。水电厂的厂址条件，如坝址的地质条件、库区 的移民问题、坝址地形及施工条件、水利枢纽布置及输电 线路可行路径条件等也对其电厂选址和电厂容量起很大的 作用。
水电厂装机容量选择
（1）无调节水电站工作容量的确定 无调节水电站即径流式水电站， 它只能承担电力负荷的基荷 部分。在设计枯水日，它以不变的保证出力工作，其最大工作 容量等于保证出力，计算式为 NG NB0 9.81 shQse Hse sh 为水电站综合效率 式中：NB0 为水电站保证出力 （kW） ， （%） ，电源规划的投 Nhomakorabea决策原则
原则： ① 参与经济计算和比较的各个电源规划方案必须具有可比 性。
② 必须确定合理的经济计算年限，比较方案的计算年限要 一致（采用年费用最小法时可不一致）。 ③ 确定合理的经济比较标准。 ④ 在投资决策中，各项费用和收益，如建设期的投资、运 营期的年费用和效益，都要考虑资金的时间因素，并以 同一时间为基准。 ⑤ 决策过程必须统筹兼顾国民经济的整体利益，与相关部 门密切配合。
电厂容量的选择
【目的】确定每个拟建电厂的建设规模，是下 一步做系统电源规划方案的基础。 【主要内容】： 影响电厂容量的主要因素
水电厂装机容量选择 热电厂容量选择 抽水蓄能式电站容量选择 凝汽式电厂容量选择
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2021/1/25
2
电力负荷预测的基本概念
电力负荷的定义 电力负荷的分类 负荷曲线和参数 负荷预测的定义 负荷预测的意义 负荷预测的特点
2021/1/25
3
电力负荷的定义
在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为电力 负荷或电力。
由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率， 一般用电流表示的 负荷，实际上是对应视在功率而言。 电力负荷有两方面的含义： ① 电力工业的服务对象，包括使用电力的部门、机关、企事业单位、工 厂、农村、车间、学校以及各种各样的用电设备； ② 上述各用电单位、部门或设备使用电力和电量的具体数量。
2021/1/25
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负荷特性和参数
日最大(小)负荷=每日24个整点负荷中的最大(小)值; 日平均负荷=日发(用)电量/24小时; 年平均负荷=全年8760小时负荷的平均值(或全年各日平均负荷的平均值); 日负荷率γ=日平均负荷/日最大负荷; 年负荷率δ=全年平均日电量/年最大负荷; 年平均日负荷率=全年各日负荷率的平均值(或全年每月最大负荷日平均 负荷之和/全年每月最大负荷日最大负荷之和); 日最小负荷率β=日最小负荷/日最大负荷; 最大负荷利用小时数=年发(用)电量/年最大负荷; 日峰谷差=日最大负荷与最小负荷之差; 年最大峰谷差=全年各日峰谷差的最大值;
【问题】随着我国电力供需矛盾的突出，社会发展速度的不断加快和信息量 的膨胀，电力负荷预测的准确度变得愈加困难。
2021/1/25
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负荷预测的意义
【意义】 预测未来电力负荷的时间分布和空间分布，为电力 系统规划和运行提供可靠的决策依据。
【用途】基于准确的负荷预测可以： 经济合理的安排电力系统内部发电机组的启停 保持电网运行的安全稳定性 减少不必要的旋转储备容量 合理安排机组检修计划 保持社会的正常生产和生活 有效降低发电成本 提高经济效益和社会效益
2021/1/25
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年持续负荷曲线:将全年(8760)每小时负荷按大小排队,并作出的曲线。
P(MW)
Pn.max
0
t1
8760t(h)
2021/1/25
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年负荷曲线:每年每个月最大负荷变化情况。
1.05 1.00 0.95 0.90 0.85
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
=用电负荷+网损(线路和变压器损耗)+厂用电 国民经济行业用电：第一产业、第二产业、第三产业和居民生活用电 第一产业：农、林、牧、渔、水利业 第二产业：工业和建筑业 第三产业：国民经济行业用电中的其他剩余部分 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡，或在政治经济上有重大损失的负荷； 二级负荷：中断供电将影响重要用电单位的正常工作，或将在政治经济上有 较大损失的负荷； 三级负荷：不属于以上一级和二级的负荷。
2021/1/25
8
主要特性指标
❖ 负荷率 :测计时段内负荷曲线中平均功
率与最大功率的比值， 即
Pp Pm ax
❖ 最小负荷率 ：测计时段内负荷曲线中利用率 ：等于该年最大负荷
利用小时数除以全年小时数。
=Tzd/8760
2021/1/25
13
负荷预测的定义
【定义】负荷预测是根据系统的运行特性、增容决策、自然条件与社 会影响等诸多因素，在满足一定精度要求的条件下，确定未来某特定 时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量（功率）或用电量。
【对象】负荷预测是从预测对象来看，电力负荷预测包括对未来电力 需求量（功率）的预测、对未来用电量（能量）的预测、对负荷曲线 的预测。 【地位】电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也是电力系 统经济运行的基础，它是电力系统经济调度中的一项重要内容，是能 量管理系统(EMS)的一个重要模块。
在电力规划中，广泛使用的负荷概念是指国民经济整体或部门 对电力电量的消耗量的历史情况及未来的变化发展趋势。
2021/1/25
4
负荷指标、最高负荷、平均负荷、负荷率
【负荷指标】 目前供电部门所分配的负荷指标，主要是指小时平均的有功负荷指
标， 而不是视在功率和无功功率。 【最高负荷】
电力负荷在某个时间间隔内必然出现一个最大值，称为最高负荷。 【平均负荷】
2021/1/25
16
负荷预测的分类
（1）按时间分类
2021/1/25
17
在某一段时间范围内电力负荷的平均值， 称为平均负荷。 【负荷率】
平均有功负荷与最高负荷的比率，称为负荷率。调整负荷，提高负 荷率，不仅使用电单位的用电达到经济合理， 而且也为整个电网的安全 经济运行创造了条件。
2021/1/25
5
电力负荷的分类
2021/1/25
6
用电负荷=系统内各用户在某一时刻所耗用电力的总和 供电负荷=用电负荷+网损(线路和变压器损耗) 发电负荷=供电负荷+发电厂厂用负荷
2021/1/25
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负荷预测的特点
【不准确性】 电力负荷的未来发展受到复杂因素（如政治、经济、气象、预
测技术）的影响，而且各种影响因素也是发展变化的。 【条件性】
各种负荷预测都是在一定条件下做出的。 【时间性】
负荷预测都有一定的时间范围。 【多方案性】
在一定精度范围内，采用不同的负荷预测方法，其结果不完全 相同。
武汉大学电气工程及其自动化专业选修课
电力系统规划与可靠性
（第2专题:电力负荷预测）
李晓明
武汉大学电气工程学院 电力信息与控制研究所
电力负荷预测
❖ 电力负荷预测的基本概念 ❖ 负荷预测的分类 ❖ 在规划设计中负荷预测的内容 ❖ 负荷预测的基本程序 ❖ 电力负荷预测的数据处理技术 ❖ 影响电力负荷预测的因素 ❖ 需电量传统的预测方法 ❖ 最大负荷值传统的预测方法 ❖ 确定性负荷预测方法 ❖ 不确定性电力负荷预测方法 ❖ 负荷预测的综合评价
2021/1/25
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常用负荷曲线
日负荷曲线:一天内每小时(整点时刻)负荷的变化情况。
1.0
0.9
0.8
0.7
2001年夏季
2001年冬季
0.6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
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10
周负荷曲线:一周内每天最大负荷的变化情况。