1改进空间负荷预测方法的特点空间负荷预测是对负荷的地理位置分布.doc

1改进空间负荷预测方法的特点空间负荷预测是对负荷的地理位置分布、时间和数量进行预测的一种方法，它是城市配电网规划设计的基础，其准确性决定了配电网规划方案的可操作性和适应性。与传统的负荷预测方法相比，本文提出的改进空间负荷预测方法具有以下优势。第一，改进的空间负荷预测从基本的小区入手，详细计算出各小区的负荷大小，可以方便地找出城市新的负荷增长点，对城市的中压配电网规划，具有很强的指导意义。第二，城市规划建设的开发区，历史的负荷数据往往不够准确，不能用传统的趋势预测方法进行预测，而空间负荷预测方法可以弥补趋势预测方法的不足。第三，在城市的改造过程中，一些小区的负荷会发生很大的变化，即所谓的“大事件”的发生。空间负荷预测方法，可以快速的追踪负荷的变化，从而做出较为准确的预测。第四，改进空间负荷预测方法，根据城市负荷不同的成长时期进行了分类，避免了统一模式下负荷预测带来的误差。2改进空间负荷预测方法的理论2.1对城市分区的划分依据对于一个发展中的城市而言，根据负荷的特点，基本上可以分为以下3个大的分区：负荷基本饱和区、负荷半饱和区、开发区。由于每个分区有不同的特点，因而在进行负荷预测时其侧重点也不尽相同。负荷基本饱和区一般就是老城区，其土地利用基本处于饱和状态，在较短时间内负荷变化的空间不大，可以在现有负荷的基础上乘以一个与经济发展和居民生活水平提高相匹配的负荷增长系数，便可得到负荷预测数据。负荷半饱和地区一般是新城区，负荷的构成及种类繁多，有一定的负荷基础，但是存在很大的负荷上升空间。尤其是出现“大事件”的概率相对比较大，负荷波动的范围也大，给负荷预测带了很大的困难。开发区是城市未来负荷增长的重点，主要以各类工业负荷为主，负荷基数较小，且容易受到政府政策的影响，负荷增长的空间存在不确定性；但就开发区总体而言，负荷的增长还是有规律可循的。2.2负荷预测中区的划分依据中区划分是空间负荷预测的必要步骤，其目的是预测负荷增长的位置，为配电网规划设计提供空间信息。中区划分得越细，负荷预测的空间分辨率越高，配电网规划设计也会更准确详细。从变电站的供电范围考虑，若仅预测各大区的负荷，面积相对于变电站的供电范围显得太大，这仍不便于变电站的布点和中压出线的规划。因此，大区又被细分为许多的地块，对于每个地块，城市规划均对其用地性质、负荷密度、占地面积以及容积率作了规划，通过向政府规划部门收集各预测地块未来的土地规划方案，得到每个地块各类负荷相关因素的历史资料。当然各中区的负荷种类应该大体一致，并且负荷增长的系数也应该大致相同。道路、河流原则上不能划分为单独的供电中区。根据以上原则，在各大区内，划分出各个中区。2.3确定用电指标根据城市电力规划设计导则等文件和城市经济发展的情况以及城市发展的未来定位，选择与之相匹配的用电指标和较为合理的用电密度。3数学模型3.1负荷基本饱和区的负荷预测设该大区一共有m个中区，各中区的负荷分类为n，每种负荷占用的土地的面积为Si，根据负荷发展水平和国内其他城市在此经济水平下各类负荷的用电指标进行横向比较，得出各种负荷用地在负荷预测年的用电指标为Di，由此可以得出某一个中区内的负荷预测结果为Fj=DiSi。进而计算出负荷基本饱和区的总负荷为F1=Kt1Fj，其中Kt1为负荷基本饱和区的负荷同时系数。3.2负荷半饱和区的负荷预测负荷半饱和地区是市政建设的重点地区，许多大型的写字楼、商场、高级娱乐场所和高层居住小区，由于容积率比较高，成为空间负荷分布中的重要负荷和大负荷，这些大项目的新建所引起的负荷的跳跃式增长，对空间负荷分布的影响很大，必须在空间负荷预测中予以考虑。设某中区有新建设的大项目，设其占地面积为Sj，建筑面积的容积率为Pj，负荷的用电指标为Dj，由此可以得出“大事件”的负荷预测为Fd=SjPjDj。除去大项目所占的面积，该中区各类负荷的面积分别为Si，用电指标分别为Di，由此可以得出该中区的空间负荷预测值为Fq=KySiDi，其中Ky为大项目对其所在中区负荷的影响因子。没有新建大项目的中区，负荷预测方法由于篇幅限制略去。3.4开发区的负荷预测开发区以各类工业负荷为主，负荷的发展存在很强的规律性，其负荷的增长特性的数学模型为L(x)=Lmax(1-exp(-(x-x0)/t)，其中x是时间，Lmax为最大预测负荷值，t为常数（可调整，以适应不同的增长率）。按此模型可对开发区的负荷进行预测。总负荷即是上述三种负荷的和乘以三种大负荷分区的负荷同时系数。4结束语本文对改进空间负荷预测方法的理论和模型进行了简要的描述，把空间负荷预测的重点放在各个中区的负荷预测上，使整个预测过程从每个中区地块算起，按照不同的要求组合出各个区域各种负荷的总负荷预测值。这样不仅能对负荷总量进行预测，还可以知道分区负荷的空间分布，减少了以往负荷预测对用电量和最大负荷的历史数据的依赖性，极大地提高了预测结果的准确性，对城区的变电站布点、规模及容量的确定、投入的时间、线路的走向等都提供了较科学的依据。参考文献1王天华，王平洋，袁钦成.空间负荷预测中不确定性因素的处理方法.电网技术，2001(1):22-25.2吴斌，陈章潮，包海龙.基于人工神经元网络及模糊算法的空间负荷预测.电网技术，1999(11):1-4.3王成山，肖峻，罗凤章.多层分区空间负荷预测结果综合调整的区间方法.电力系统自动化，004(12):12-15.4马晓东，庄敏辉，史林军.空间负荷预测在苏州工业园区电网规划中的应用.江苏电机工程，2006(5):2426.5雷绍兰，孙才新，周林，周涤，程其云.属性约简在空间电力负荷预测中的应用.重庆大学学报，2004(3):85-88.企业主要的前期规划工作。城网规划和建设、改造工程可行性研究很大一部分工作量发生在中压(10 kV)配电网。城网规划能否简单套用以往用于电源和超高压(220 kV及以上)电网规划的负荷预测方法，很值得深入探讨。1走出城网规划中负荷预测的误区以往电源和超高压电网规划中常用的负荷预测方法，如产品产量单耗法、回归分析法、时间序列法、递增率法、电力弹性系数法、投入产出法、灰色分析法等诸多预测方法，大都是用于电量的总量预测，若直接将其用于城网规划缺少负荷分布的概念。如常用的按行业用电分类预测城市用电量，再用负荷利用小时数和线损率反推供电负荷，只能预测出全市的总供电负荷，至于这些负荷具体分布在哪里，就不得而知了。由于中压配电变压器分布非常广泛，研究其布局应该是城市电网规划的基础。如以往某些城市供电局在做城网规划时，很少做科学的负荷分布预测(尤其是对中压配电网的负荷分布预测)，多凭经验布局变压器(变电所)、规划电网。常常出现城网总体容载比很高，因变电容量布局不合理，局部电网会同时出现变压器(变电所)轻载和超载问题；城网在新、扩建的初期虽然裕度很大，可局部网又无法获得较高的“N?1”供电可靠性水平等问题。城网规划的基本思路应该是逐级进行：负荷分布预测布局变压器(变电所)规划电网。按照这种思路逐级规划出的城网，因其各级电网的变压器(变电所)布局合理，网架坚强。在城网新、扩建的初期，电网裕度大、容载比高、工程效益虽差，但可获得较高的“N?1”供电可靠性水平。因此，必须及早走出城网规划中负荷预测的误区，积极研究并推广适用于城网规划的负荷预测方法。2电网投资体制的变化需加强中压配网规划工作多年来，我国主要靠供电贴费和业扩资金等来建设中低压电网，由于资金渠道问题，该项工作主要由各供电公司的生产部门管理，未能形成一套完整的基本建设程序。同时省、网公司缺乏对中低压电网建设与改造工作的管理。电网经营企业的诞生，将促进我国电价体制改革，并逐步向国际接轨。我国未来的电价将包含电力企业所有的建设、改造和运营成本等，不再有任何价外的加价。这说明中低压电网的建设与改造将纳入基本建设管理，需要形成一套完整的基本建设程序，同时因省、网公司是电网工程的项目法人，中低压电网的前期工作也将被列入省、网公司的日常管理。要搞好中低压电网规划，必须首先搞好中低压电网的负荷预测(即负荷分布预测)工作。3搞好负荷分布预测的坚实基础3.1推广中压配电变压器的遥测、遥信技术根据目前所掌握的情况，大多数城市供电公司只是靠人工定期测量中压配电变压器的主要运行数据(包括有功、无功电力和电压等)，缺少多年积累的数据，无法依此进行分布负荷的预测工作。因此，应结合最近进行的3 a(19982000年)城网建设与改造工程，推广中压配电变压器运行数据的遥测、遥信技术，及早为分布负荷预测打下坚实基础。3.2负荷分布预测我国经济体制由计划经济向市场经济转变，一度使得电力负荷预测“无法”可依。因为，以往大多数已基本成形的电力负荷预测方法都是依托国民经济计划的。进入市场经济，政府更加重视城市总体规划的编制工作，这正是负荷分布预测的基础。因此，时下的电力负荷预测必须紧紧依托城市各功能小区的规划，根据不同的小区功能合理划分供电区，进行电力负荷分布预测。4一种较为实用的负荷分布预测方法4.1将城市划分为诸多功能小区介绍一种较为实用的负荷分布预测方法功能小区负荷密度法。根据城市总体规划结合负荷特性将城市划为诸多功能小区。根据国内外同等城市相应小区主要历史阶段的负荷密度(kW/m2)测算，分别测算出小区负荷，汇总整个城市的供电负荷。供电小区的划分要结合典型负荷密度。因地制宜，一般常划分为如下几种：纯工业区；纯商贸区；普通居民住宅区；高档居民住宅区；工住区；商住区；仓储区；机关区；学校区；娱乐区；绿地；公园等。4.2分析中压配电变压器统计数据利用中压配电变压器分布广，基本能满足城网规划需要的特点，通过其负荷统计数据掌握城网负荷分布的增长情况，利用传统的数理统计分析等手段辅助预测负荷分布。4.3建立负荷密度数据库通过大量、广泛地收集国内外功能小区负荷密度值，按照历史和规划的不同城市、不同发展阶段的功能小区负荷密度进行统计处理，建立起我国的功能小区负荷密度数据库，或制定出全国统一的功能小区负荷密度手册，以供各城网规划参考。4.4预测中压配电网负荷鉴于中压配电变压器分布广，基本能满足电网规划的要求特点，同时又基于市场经济条件下政府重视城市总体规划，城网由下至上逐级进行规划为宜。可将负荷分布预测的重点放在预测中压配电变压器负荷上，功能小区也参考中压配电变压器的供电区域来划分，形成一整套预测体系。4.5用总量预测法校核预测结果由各功能小区负荷预测结果考虑同时率后，汇总成全市的供电负荷，考虑到单一预测法的局限法，仍需用总量预测法进行校核，甚至可以通过专家评估，最后确定各规划期城网负荷预测值。5结束语通过建立、建全中压配电变压器数据自动传输、统计网和功能小区负荷密度数据库或手册，预测城市负荷分布，汇总、校核确定城市总负荷。据此布局变压器(变电所)，由下至上逐级规划城市电网。本文初论城网负荷分布预测方法只是抛砖引玉，负荷分布预测是城市电网规划的基础，仍需业内同行进行深入研究，结合城网规划，最终建立一整套适合我国国情的城网规划计算机辅助系统，为更新规划手段做出贡献。2.电力负荷预测方法2.1.弹性系数法电力负荷年均增长率和国民经济年均增长率之比称为电力弹性系数，它是衡量国民经济发展和用电需求的重要参数，也是确定电力发展同国民经济发展相对速度的宏观指标。电力弹性系数又可分为电力生产弹性系数和电力消费弹性系数。若已知弹性系数的预测值，则结合国内生产总值的年均增长率就可预测出规划期所需的电力和电量。应用弹性系数法预测电力负荷的前提条件，是必须预先知道预测期（或规划期）内国民经济的发展目标及其年平均增长速度。弹性系数法的关键及核心问题是确定预测（规划）期的电力弹性系数值1。所以该方法虽然简单、易于计算，但需做大量的统计调研工作。影响电力弹性系数值的因素很多，主要有经济发展水平、产业结构、科技及工艺水平、生活水平、电价水平及节电政策和措施等。2.2.单耗法单耗是反映国民经济及各部门用电特性的重要指标。单耗法就是通过对过去单耗的统计分析，结合国民经济和社会发展规划的指标，按单耗来预测需电量。单耗法可分为“产值单耗法”和“产量单耗法”，产值单耗法既可用于近期预测，也可用于长期预测，产量单耗法仅适用于近期预测。单耗法虽然方法简单，但需做大量细致的统计分析工作，且由于政治经济等因素的影响，对中、远期预测的准确性难以确定。影响单耗的因素主要有产品结构、产业结构、节电措施、产品价格，以及产品生产的条件等。2.3.时间序列法时间序列预测方法就是根据到目前为止的历史资料数据，即时间序列所呈现出来的发展趋势和规律，设法建立一个数学模型，在该数学模型的基础上用数学方法进行延伸、外推，预测出今后各时期的指标值。时间序列法主要有移动平均法、指数平滑法等，其中指数平滑法是一种较为重要的方法，该方法是采取渐消记忆的方式，利用逐步衰减的不等权平均办法，用以往的历史数据的指数加权组合来直接预报时间序列的将来值。时间序列预测，不需要考虑指标与各影响因素的横向联系，不需要利用其他任何数据和外部情况资料，计算简单，是一种简便易行、经济有效的预测方法1，但该方法没有考虑负荷变化的因素，对规律性的处理不足，只适用于负荷变化比较均匀的短期预测的情况。2.4.趋势外推法趋势外推法是根据已知的历史资料来拟合一条曲线，使得这条曲线能反映负荷本身的增长趋势，然后按照这个增长趋势曲线，对要求的未来某一点估计出该时刻的负荷预测值。应用趋势外推法有两个假设条件2：首先假设负荷没有跳跃式变化，其次假设负荷的发展因素也决定负荷未来的发展。选择合适的趋势模型时应用趋势外推法的重要环节，图形识别法和差分法是选择趋势模型的两种基本方法。常用的趋势模型有线性趋势模型、多项式趋势模型、对数趋势模型、幂函数趋势模型、指数趋势模型、逻辑斯蒂模型和龚伯茨模型等3，不同的模型得出的结果相差会很大，使用的关键是根据地区发展情况选择适当的模型。趋势外推法只需要历史数据，所需的数据量较少，但如果负荷出现变动，会引起较大的误差。2.5.回归分析法回归分析法就是通过对历史数据的分析、研究，并考虑和电力负荷有关的各种影响因素，建立起适当的回归预测模型，用数理统计中的回归分析方法对变量的观测数据统计分析，从而预测未来的电力负荷。回归预测模型可以是线性的也可以是非线性的，可以是一元的也可以是多元的，其中一元线性回归预测是最基本的、最简单的预测方法。回归分析法适用于中、短期预测，它的预测精度依赖于模型的准确性和影响因子（如国民生产总值、工农业生产总值、人口、气候等）预测值的准确度，该方法只能预测出综合用电负荷的发展水平，无法预测出各供电区的负荷发展水平，无法进行具体的电网建设规划。2.6.灰色模型法部分信息已知，部分信息未知的系统称为灰色系统，灰色系统理论是用来解决含有不确定因素，信息不完备系统的数学方法。基于灰色系统理论的模型的预测称为灰色预测，灰色预测技术可在数据不多的情况下找出某个时期内起作用的规律，建立负荷预测的模型。运用灰色系统理论时，对原始数据段的不同选取和对原始数据序列进行不同的处理，对建模的精度和预测的结果都会产生影响。灰色模型法所需负荷数据少，计算简单，短期预测精度高，结果可信，但当数据灰度较大时预测精度较差，并且不太适合于电力系统的长期预测。2.7.专家经验法专家经验是一种定性预测方法，它由专家意见法、特尔菲法、主观概率法等组成。专家意见法的基本方法是，当对某一项目进行预测时，邀请这方面的专家，请他们根据自己的知识和经验，对过去发生和现在正在发生的情况做出直观的预测。这种方法所得预测结果的准确性，完全依赖于专家的知识的丰富程度和预测经验的多少。专家意见法包括专家个人意见法和专家会议法。专家个人意见法的优点是可以充分发挥专家的知识和才能，积极性和创造性，预测专家可以综合运用自身的经验和知识来进行预测工作，而且意见也比较集中，缺点是受专家占有资料，个人兴趣，认识程度和知识面等的限制，可能使专家个人的预测结果带有一定的主观片面性。专家会议法的优点是信息量大，能集思广益，充分考虑多方面的意见，缺点是会议上容易出现屈从多数人或权威人士意见，但多数人或权威人士错误时，必然导致预测结果的失误；另一缺点是少数专家发表了不正确的意见后，碍于面子不愿在会上修正自己的意见，从而造成意见难以集中1。特尔菲法是一种函询调查法，它根据有专门知识的人的直接经验，对研究的问题进行判断、预测。特尔菲法具有匿名性、反馈性、统计性的特点。特尔菲法是一个改进了的专家意见法，更科学、更有利于达到准确预测的目的。特尔菲法的优点是可以加快预测速度和节约预测费用，可以获得各种不同有价值的观点和意见，适用于长期预测。缺点是对于地区的负荷预测可能不可靠，专家意见有时可能不完整或不切实际。主观概率是人们对未来事件发生的可能性程度的一种主观度量，是一种根据多次经验结果所做的主观判断。应用主观概率法进行预测，就是先由预测者对预测问题进行主观估计，然后运用主观概率加以判定。主观概率法实际应用时，常采用三点估算公式进行计算和预测。2.8.负荷密度法负荷密度是指每平方公里面积上用户消耗电力的多少。不同功能的地区，负荷密度的大小是不同的，经济发展水平不同的地区的同样的功能区，其负荷密度也是不同的。负荷密度法是将预测地区划分为若干功能区，如将城市划分为商业区、工业区、居民区、文教区等，对每一功能区选择一个合适的负荷密度指标，推算功能区和整个预测区的用电负荷。应用负荷密度法的关键有两点，一是功能区划分要合理，有代表性；二是各功能区负荷密度指标的选取要合理，能反映预测期的实际情况和用电水平。该方法主要适用于负荷相对集中，各功能区也相对比较易于确定的城市用电负荷预测。2.9.国际比较法国际比较法是拿本国的经济发展情况及用电需求情况做对比分析，并参照国外的电力消费资料确定本国的电力需求量。国际比较的关键是选择适宜的对比国家。一般选经济发达，且经济结构