中长期电量的系统动力学方法预测

文章编号:10072290X(2002)0420005204
中长期电量的系统动力学方法预测
潘旭红,汪小明
(广东省广电集团有限公司广州增城分公司,广东增城511300)
摘　要:电力系统负荷中长期变化是一个受到政策、经济等多方面不定因素综合影响的动态过程,采用系统动力学的方法进行预测可以充分利用实际工作人员的经验,使模型在使用中不断积累经验,提高预测精度。

通过对增城地区经济、负荷发展的情况的分析,结合其经济发展目标,对增城市2005年、2010年的年用电量进行了预测。

关键词:经济发展;系统动力学法;电力需求预测
中图分类号:TM715 文献标识码:A
Forecast for medium2long term electric pow er demand by system dynamics
PAN Xu2hong,WANG Xiao2ming
(Guangzhou Power Supply Branch(Zengcheng),Guangdong Guang2Dian Power Grid(Group)Co.,Ltd.,Zengcheng,Guangdong 511300,China)
Abstract:The system dynamics makes use of practitioner p s experience,then takes forecasting more accurate and accurate.By analysing the economic,power development,the annual electric power demands of2005,2010in Zengchung area are forecasted by use of a system dy2 namics method in this paper.
K ey w ords:economic development;system dynamics;forecast for electric power demand
长期以来,电力系统的规划和运行是在对未来时刻的负荷不断预测的基础上进行的。

中长期负荷预测的理论研究工作始于20世纪80年代,中长期负荷预测的各种经典方法,如弹性系数法、产值单耗法和综合用电水平法等,目前在电力系统负荷预测中仍被大量应用[1]。

由于电力负荷处于整个社会经济大系统中,受到多方面不确定因素(如管理政策、经济条件等)的影响,使不确定性因素影响尤其显著。

现有的基于负荷本身数据进行加工处理以预测未来负荷的方法,如弹性系数法、产值单耗法和综合用电水平法等方法,已很难得到满意的效果。

现有的负荷中长期预测方法的不足之处主要表现在以下几个方面:
a)拟合历史数据的预测模型的参数物理意义不清楚,当预测结果不理想时不易就模型本身进行分析和调整。

收稿日期:2002204208
b)模型参数为根据历史数据来确定的某一定数,不能根据未来的不同情况而变。

模型使用过程中预测工作人员的经验和意见难以利用。

c)未能将影响负荷的多方面因素的综合作用体现出来。

在我国,将系统动力学(system dynamics,SD)用于电力系统始于华南理工大学电力学院刘永强博士[2]。

其后华南理工大学吴捷、韦凌云、伍力、刘永强等人首次将系统动力学用于电力系统中长期负荷预测[3,4],并成功地用于汕头等地区的电力系统规划中。

利用系统动力学的方法进行负荷预测,所建模型参数物理意义明晰,各相关因素关系清楚,在使用中能充分发挥工作人员实践经验的作用。

1　系统动力学方法建模
系统动力学由MIT著名学者Jay W.Forrester 教授创立于1961年,是一门分析研究信息反馈系统的学科,也是一门认识和解决系统问题交叉的综
　第15卷第4期广东电力Vol115No14 2002年8月GUANG DONG E LECTRIC POWER Aug12002　
合性的新学科[5]。

它是系统科学和管理科学中的一个分支,也是一门沟通自然科学和社会科学等领域的横向学科。

其模型本质上是带时滞的一阶微分方程组。

但是这种方法在建模时借助于流图,其中流位变量、流率变量、辅助变量等都具有明确的物理(经济)意义,是一种面向实际的建模方法。

在SD 方法中关于社会经济系统的观察、建模以及结果分析是由人来完成的,关于系统的动态过程的追踪则由计算机来完成。

系统动力学正是将人对事物有敏锐的观察力、富于创造力与想象力的优势与计算机具有复杂运算的能力结合起来,有效地发挥其各自的优势。

根据历史用电情况分析,第一、第二、第三产济、政策方面对各个子块的影响以专家预测的形式输入。

由此可以得到预测模型总体框图如图1所示。

第一产业用电量、第二产业用电量、第三产业用电量、居民生活用电量预测模型结构图如图2、图3、图4、图5所示。

图1　预测模型总体框图
业用电和居民生活用电
有其各自的特点和发展趋势,而这四者的总和就构成了全社会用电量,因此将三大产业用电和居民生活用电分别进行预测,再将预测结果相加,就得到全社会的用电量。

从历史用电情况分析还可知,三大产业用电以及居民用电受到社会经济、政策等方面的影响。

从整个社会大系统来看,它们是相互联系的。

但是,我们目前要解决的问题是用电量的预测,而不是社会的经济、政策分析,因此,根据系统动力学建模是面向问题,而不是面向系统的原则,预测模型中第一产业用电预测子块、第二产业用电预测子块、第三产业用电预测子块以及居民生活用电预测子块相互之间是独立的。

有关
经
图2　
第一产业用电量预测模型结构图图3　第二产业用电量预测模型结构图
6广东电力第15卷　
图4　
第三产业用电量预测模型结构图
图5　居民生活用电量预测模型结构图
2　增城市经济发展和用电情况
增城市位于珠江三角洲东北部,全市面积1740km 2,人口83万。

全年平均气温2116℃,降
雨量1921mm ,市中、北部地区为丘陵地带,南部为冲积平原。

增城市经济从1990年至1995年经历了一个高速发展阶段。

1995年后受到经济调控影响,增速有所回落。

在产业结构方面,第二产业增长较快,已占国内生产总值的65%;第一产业增长速度出现逐年下降的趋势;第三产业由于受到周边地区经济和社会整体消费不景气的影响,自1992年起增速逐年下降。

表1是增城市近10年用电量增长情况。

表1　增城市近10年用电量增长情况
年份
用电量/
GWh
增长率/%
年份
用电量/
GWh
增长率/%
199********
875-31619913833917199693771119924471615199798341919936624918199810355121994
908
3516
1999
1147
1018
由表1可以看出,1990年至1993年用电量的
增长是一个高速发展的阶段,20世纪90年代中期经历了一个相对低谷期,随着经济情况的好转,用电量目前又有加速增长的迹象。

3　增城市2005年、2010年用电量的预测
对增城地区近20年的经济发展、用电量增长数据的分析和研究可见,增城地区的经济受到宏观经济调控的影响呈阶段式跳跃发展,而其用电量的增长趋势明显跟随经济发展趋势,属于阶段性跳跃增长类型。

因此,可根据未来经济发展趋势的特点预测中长期负荷发展的数据。

根据本文所提出的算法,选用了增城地区1980～1999年的年用电量、第一产业产值、第二产业产值和第三产业产值等作为原始输入数据,结合增城地区的经济发展进行建模计算。

增城市经济发展规划目标见表2。

7
　第4期潘旭红等:中长期电量的系统动力学方法预测
表2　增城市经济发展规划目标
年份第一产
业/亿元
第二产
业/亿元
第三产
业/亿元
人口/
万人
1997(实绩)817491217157519 2000136716491480
2005281514514111119315
201062133111524912107
采用以上数据,利用系统动力学建模方法,结合实际预测工作者对参数的设定,可以得到以下的用电量预测结果:2005年的年用电量为312TWh, 2010年的年用电量为5195TWh。

利用本文给出的计算结果,参考弹性系数法、产值单耗法等方法的预测结果可以比较准确地确定未来10年的用电量水平,为增城地区电源建设、电网发展规划的制定提供很好的依据。

参考文献:
[1]刘晨晖.电力系统负荷预报理论和方法[M].哈尔滨:哈尔
滨工业大学出版社,1987.
[2]刘永强.电力严重不足地区电源开发策略“试验室”的研制
[Z].全国高校第七届电力系统年会,大庸,1991.
[3]伍力.输电网络规划优化方法及其DDS的体系结构研究:[学
位论文][D].广州:华南理工大学,2000.
[4]韦凌云,吴捷,刘永强.基于系统动力学的电力系统中长期负
荷预测[J].电力系统自动化,2000,24(16):44—47.
[5]王其藩.系统动力学[M].北京:清华大学出版社,1994.
作者简介:潘旭红(1969—),男,广东增城人,工程师,工学硕士,主要从事电力工程设计、电网规划和用电管理工作。

国外科技信息
大容量光缆通信试验成功
日本富士通研究所宣布:大容量光缆通信试验获得成功,相当于一份报纸250年所容纳的信息量,仅用1s就能传送完毕。

目前实用的光缆通信传送容量为10Gbit/s,而富士通研究所新开发的为1100Gbit/s,是目前容量的百余倍,使多媒体时代传送信息量大的动画等变得容易了。

富士通研究所将波长略有差异的55束光信号分别载入20Gbit/s的信息,用一根光纤传送,从而实现了合计1100Gbit/s的传送容量。

传送距离150km,每50km处设立一个放大器,以增强减弱了的光信号。

1100Gbit/s的传送容量大约相当于1500万条电话线路的传送容量。

100000r/min高速电动机
压气机、高压水泵、离心分离器、纺织机械等需要高速机械驱动。

高速电动机与被驱动的负载直接相联接,免去了故障多、噪声大、寿命短的变速齿轮箱,或比较复杂的液力或气力耦合器;同时电动机具有尺寸和重量都将减小、能量密度增大等优点。

芬兰生产有用于拖动高压水泵,转速为100000r/min的高速电动机。

转子为实心(非叠片) ,其外径70mm,对应于100000r/min时圆周线速度为367m/s,电动机质量为40kg。

电动机转速通过变频器获得,轴承采用水润滑液压轴承,定子为F级绝缘。

当输入功率为6219kW时,高速电动机的主要损耗:轴承损耗8118%,摩擦损耗3152%。

电磁损耗219%,试验时电动机中部和端部的冷却风流量分别2000L/min和800L/min。

电磁损耗高的原因,是钢转子处于过饱和状态,转子内有很多磁滞回路。

电动机电压500V,当冷却风量2800L/min 时,最大输出功率96kW,η=8514%。

如采用氦冷或氢冷,则最大输出功率为107kW和120kW,η分别为9015%和9115%。

(国家电力信息中心　赵旺初)
8广东电力第15卷　。