电力负荷预测的理论和方法

电力负荷预测的理论和方法

作者：中国电力资料网文章来源：本站原创更新时间：2008年06月24日我要评论(0)

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负荷预测的理论和方法很多，各式各样，在许多书籍和文章中都有详尽的阐述，限于篇幅，这里只作简明扼要的介绍。并给出各种负荷预测方法的优缺点、所需数据和结果比较。

一、概述

电力工业的发展一方面直接制约着国民经济和社会的发展，另一方面电力工业的发展也依赖于社会对电力的需求。电力系统的作用就是对各类用户提供尽可能经济可靠而合乎标准要求的电能，以随时满足各类用户的要求，用电力系统的术语来说，就是满足负荷要求。所以正确的电力负荷预测既可以为国民经济的发展提供充足的电力，也可以为电力系统自身的发展提供帮助，特别是对于电力系统规划而言，准确的负荷预测是整个规划工作的基础和前提。

近年来由于我国电力事业发展十分迅速，电力负荷预测的研究越来越得到了各个方面的重视，并已成为现代电力系统科学中一个重要的研究领域。所谓电力负荷预测就是指对未来时刻的电力需求进行预测，它包括两个方面的含义，即：

由于受到各种社会、经济、环境等不确定性因素的影响，从本质上来讲电力负荷是不可控的，因此进行完全准确的负荷预测是十分困难的。多年来经过国内外学术界和工程界的不懈努力和研究，通过对不同负荷特性的研究和处理，以及各种方法在实际中的应用，目前电力负荷预测技术已日趋成熟，并已取得了十分重大的成就和效果，在电力系统的规划、运行等方面发挥了不可缺少的作用，获得了良好的经济效益和社会效益。

二、电力网络的负荷分类及其特性

由于电力网络中的负荷是各种各样的，而总的负荷预测值常常是各种不同类型负荷预测的总和，所以进行电力负荷预测的前提是对电力负荷的特性进行深入分析和研究。一般电力负荷可以分为城市民用负荷、商业负荷、工业负荷以及其它负荷，但为了预测的精确，各地往往把负荷分为更细的8类或10余类。以下对各种不同的电力负荷及其特性进行分析和说明：

（1）城市民用负荷：主要是城市居民负荷，它具有经常的年增长以及明显的季节性波动特点，而居民负荷的季节性变化在很多的情况下，直接影响系统峰值负荷的季节性变化，特别是随着空调装置、电冰箱等敏感于气候的家用电器日益广泛地使用，居民负荷变化对系统峰值负荷变化的影响越来越大。

（2）商业负荷：它也具有季节性变动的特性，这种变化主要是由于商业部门越来越广泛地采用空调、电风扇、制冷设备等敏感于气候的电器所致，并且这种变化趋势正在增长。

（3）工业负荷：一般将它看作是受气候影响较小的基础负荷，即使是对气候因素较敏感的工业也可以事先掌握。工业

负荷具有两个特点：一是用电量大；二是用电比较稳定。

（4）其它负荷：主要是市政生活用电和交通运输业用电负荷等。其中交通运输用电比较稳定，而市政生活用电的月不均衡率较高，而且在我国由于经济的快速增长，其用电量将有比较大的增长。

其它的电力负荷分类方法还有包括按使用电力的目的划分(分为动力用电，照明用电，电热用电，通讯用电)、按用户的重要性划分(分为一级负荷，二级负荷，三级负荷)、按负荷的大小划分(分为最大负荷，平均负荷，最小负荷)以及按负荷预测期的时间长短划分(分为近期负荷，中期负荷，长期负荷)等不同的类型。

在实际环境中影响电力负荷变化的因素很多，对于这些因素可以分为以下几种类型：

（1）经济因素：例如，供电区域人口、工业生产水平、电器设备数量变化及饱和水平特性、政策发展趋势变化以及更为重要的经济趋势对电网负荷增长/下降趋势的影响。另外，电力系统的管理政策，如负荷侧管理及电价政策等因素也将对负荷变化产生影响。这些经济因素对负荷影响的时间比较长，一般至少长于一周时间。在季节变化及年度变化时，根据这些因素对负荷预测值进行相应的修正是十分重要的；

（2）时间因素：目前系统中的最大负荷小时数越来越小，时间对负荷的影响越来越大。对负荷模式有重要影响的时间因素主要有3种：季节变化、周循环、法定假日及传统假日。常见的季节时间有：日照时间变化、季节需求比率结构的变化、学校学年开始、假期生产大幅度减少（如新年期间）等。负荷周循环是供电区域人口工作-休息模式作用的结果，对于不同的典型季节周，其相应的典型负荷模式也是不同的。法定及传统节日的影响体现在这些日负荷水平比正常值低，而且假日前或后的一些天中，由于趋向于一个长“周末”，电力需求模式也要发生明显变化。

（3）气候因素：在电力系统中有许多的气候敏感负荷，如电热器、空调及农业灌溉等，气候条件对负荷模式变化有着十分显著的影响。而其中最重要的气候因素是温度，它的波动会引起负荷的显著变化，有时甚至会导致对机组的投运计划进行大规模修正。此外，湿度是另一个重要的气候因素，特别是在高温或湿度大的区域，其形式与温度相似。其他对负荷特性有影响的气候因素还有：风速、降雨量、云遮或日照强度等。

图2-1 电网负荷年间增长曲线

（4）随机干扰：由于系统负荷是由大量分散的单独需求组合而成，系统负荷不断受到随机干扰的影响。除了大量小干扰外，轧钢厂、同步加速器及风洞等大负荷的运行将引起电力负荷大的波动，而这些干扰的发

生是不可预知的，它们对负荷的影响也是未知的。

电力负荷是一个随机非平稳过程，它由成千上万个单独部分分量组成，而每个部分分量又以不符合任何已知物理定律的不平稳形式变化着。因此，电力负荷预测是一个十分复杂和困难的问题。

但是，电力负荷仍然呈现出比较明显的特征。从时间特性来看，电网负荷具有年间负荷不断增长及年内周期性变化两种特征。另外在高度工业化地区，很多工业负荷由于生产水平有正常周期变化，其年间增长趋

势呈现周期性变动的特性。

从空间特性来看，随着用户的增多及区域的扩大，电网负荷同时率及负荷增长行为的变化是有规律的。一方面用户数越多，负荷同时率越低；另一方面，随着年度的变化，因用户数的增长及每户平均用电量增长将导致电网负荷增长，但增长曲线的形状是区域分解的函数，供电区域面积越大，曲线越平滑，如图2-1

所示。

从图2-1中可以看出全系统的年最大负荷增长呈现一个平滑、持续增长趋势，每年相应的天气等因素变化引起的负荷波动不大，而小区供电区域负荷变化却很陡峭，呈现典型的“S”曲线形状，负荷从0到最终饱和值只需几年时间。所以，电力负荷虽然十分复杂、多变，对其的影响因素和随机干扰很多，但是它仍然