电力系统规划论文

1、郑州航空工业管理学院2011-2012电力系统规划结课论文电力负荷及负荷预测概述：电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也是电力系统运行经济运行的基础， 任何时候，电力负荷预测对电力系统规划和运行都极其重要。近几年，随着我国电力供需矛 盾的突出及电力工业市场化营运机制的推行，电力负荷预测的准确度有待一步提高；然而， 由于社会运转速度的不断加快和信息量的膨胀，使准确的负荷预测变得愈加困难。电力负荷预测是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作。包括对未来用电需求量（功 率）和对未来用电量（能量）的预测以及对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负 荷的时间分布和空间分布，为电力系统规划和运行提

2、供可靠的决策依据。电力负荷预测是电力企业的重要工作之一。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，减少不必要的的旋转储备容量， 合理的安排机组的检修计划，保持社会的生产和生活。有效地降低发电成本，提高经济效益 和社会效益。因此，负荷预测水平已经成为一个电力企业的管理是否走向现代化的显著标志 之一。一电力负荷曲线（1）概念：电力负荷曲线是指电力系统中各类电力负荷随时间变化的曲线。是调度电 力系统的电力和进行电力系统规划的依据。电力系统的负荷涉及广大地区的各类用户，每个 用户的用电情况很不才目同，且事先无法确知在什么时间、什么地点、增加哪一类负荷。

3、因此， 电力系统的负荷变化带有随机性。人们用负荷曲线记述负荷随时间变化的情况，并据此研究 负荷变化的规律性。负荷曲线的横坐标是时间，纵坐标一般是有功功率，因此通常的负荷曲线是有功功率负荷曲50-48 技162024Lh困1负荷旨线线（图1上的曲线P）。然而负荷从电力系统中取用的不仅是有功功率，同时还取用无功功率。电力系统的调度不仅调度发电机的有功 功率，有时还要调度发电机、同步调才目机及电容器等的无功功率，因此还有一个无功功率的 负荷曲线（图1上的曲线Q）。负荷曲线中的最大值称为最大负荷（P睥X），最小值称为最小负荷（Pmm）。这两个数据是分析郑州航空工业管理学院2011-2012电力系统规划

4、结课论文电力系统负荷特性的重要数据。由负荷曲线也可以计算出用户消耗电能的多少。一天中负荷，.ZnS +1 0?* ZnO +S02 , 一， 人斗八 、，一消耗的电量（千瓦小时），即日负荷曲线P下面的这一块面积（图1）。（2）负荷曲线分类负荷曲线有日负荷曲线、月（或年）负荷曲线。负荷曲线还可以按各类大负荷作出，可以按一 个地区作出，也可以综合成全电力系统综合负荷曲线。电力系统进行日调度所用的是系统综 合负荷曲线。在电力系统的设计、规划中除了需要使用日负荷曲线外，还需要编制年最大负荷曲线和年持 续负荷曲线。年最大负荷曲线表示从年初到年末逐日（或旬或月）的电力系统综合最大负荷的变化情况 （图2）。

5、可用它来安排全年的机组检修计划。如果一年四季中每季取一个典型的日负荷曲线，由年最大负荷曲线也可以计算出全年需要的电量。由预测的逐年的年最大负荷曲线可以 有计划地安排扩建或新建发电厂来满足负荷增长的需要。功搴S 2 轻工业生产（一斑制）日负荷曲践年持续负荷曲线是以电力系统全年负荷的大小及其持续运行小时数的顺序排列作出的曲线 （图3）。曲线中的A1点反映了一年内负荷超过P1的累积时间共有、时。可它来编制电力 系统的发电计划并进行可靠性计算。根据年持续负荷曲线也可以计算出全年负荷消耗的电量 AU = AU （jy）=编（仲）己戒勿功搴S 2 轻工业生产（一斑制）日负荷曲践时间,h溟3 市政及居民用电

6、 日负荷邑线二中长期负荷预测与短期负荷预测（1）电网规划和设计部门对负荷预测时间的界定规则1）长期：预测期限为1030年并以年为单位的预测。该类预测用于战略规划，包括 对发电能源资源的长期需求的估计，确定电力工业的战略目标，电力新科技发展和科技发展 规划，以及电力发展对资金的需求估计等。2）中期：年限510年。以年为单位，大致与电力工程项目的建设周期才目适应。对 电力部门来说，这种预测至关重要。根据预测结果，做出发输配电项目的建设计划，对电网 的规划，增容和改建工作至关重要，是电力部门的重要工作之一。3）短期：年限为15年。主要是电力系统规划，特别是为配电网规划服务的。对配电郑州航空工业管理学

7、院2011-2012电力系统规划结课论文网的增容，规划极为重要。同时由于短期负荷预测的时间较短，与电力系统的近期发展直接 相关。因此，短期预测是否准确对于电力系统而言是十分重要的。（2）电网调度部门对电力负荷预测时间界定的规则1）超短期是指时间跨度在1小时之内的负荷预测。超短期的负荷预测结果用于编制发 动机的运行计划，确定旋转备用容量，控制检修计划。估计收入，计算燃料及购入燃料的数 量和费用。该类预测的结果的使用对象是调度员。2）短期 是指时间跨度在2448小时的负荷预测，重要用于水电分配，水火协调经济 协调和功率交换。使用对象是编制调度计划的工程师。3）中期 是指时间跨度在1周至一个月内的负

8、荷预测，主要用于水库调度，机组检修， 交换计划和燃料计划。该类预测结果的使用对象是编制中长期运行计划的工程师。4）长期 长期负荷预测是指以年为单位的负荷预测，主要用于电网和电源的发展规划， 需数年至十年的负荷值。该类预测结果的使用对象是规划工程师。三最小二乘法极其检验最小二乘法可以预测负荷序列的发展趋势，即把负荷序列的发展趋势用方程式表示出 来，进而利用趋势方程式来预测负荷未来的变化。最小二乘法拟合的特别点是：1原理简单易懂；2预测速度快;3外推特性好，能反应负 荷变化的连续性。1电力负荷预测一元线性回归模型在电力系统用电量及负荷预测计算中，两个随机变量之间的关系通常是线性关系，常用一元线性回

9、 归模型来描述，若以和y表示两个随机变量，自变量丁的统计值为奶.上，因变量为软. 一元线性回归模型A为：y = M 十日卜八其中斜率占为回归系数为截距,三为随机误差.求解这个模型，就是根据历史观测统计数据确定参数占 及。，常用单方向最小乘法.这种方法计算简单，使用者较多.所得成果较为客观.但所求方程为回归 方程，并非相关方程.它要求相关的两个变量一个为因变量，另一个为自变量，旦假设自变量为固定变 量.没有随机误差，在许多情况下这种假设不能成立.线性方程的误差估算采用下式口 T 一 乱） =2（ 一 Mi 一 气 乌=bj： i +（ i = 1，2，m务为W的估算值档为历史观测统计点的数目.令

10、Q3&取最小值，求得V 习E一仃（1）= y 一 位.式中 了 =根据历史观测统计数据，由（1）式可估算出参数3及。，从而确定丁倚工的回归方程.此方程只能用 于由工预测丁，且要求上没有误差；若上有误差，则此方程的结果可靠性较差.若需根据丁预测工，则要郑州航空工业管理学院2011-2012电力系统规划结课论文重新确定倚丁的回归方程，且也要求丁没有误差.只要相关系数不为1,两个回归方程就不能相互转 换，现分析如下.设W倚的回归方程为丁 = . -F c; 1 ：设倚W的回归方程为-r = 或 y = 2 丁 卜 2 .bi 何根据同一组数据.由最小二乘法得到回归方程的系数如下：.3-打，(2)出1

11、 = 3-1 _ 七一) 凹一v ) f习3伊滨02 = 5?一位了，相关系数用下式计算，心一r心,一声”，r = ,-(3)J工厂、2 Ln .3因为/VI,所以有缶V缶.当尸=0.9时，缶=0.81缶；当尸=0.8时，缶=0. 64缶.由此可见，根据同 一组资料用不同方法所求得的回归方程的斜率，在相关关系不是非常好的情况下差别较大.在电力系统 用电量预测中，很难确定自变量和因变量.如居民每户平均用电量与当地的总用电量的关系是统计相关 关系.两个变量均为随机变量.并非因果关系，很难确定自变量和因变量.若建立回归方程，会因坐标选 取的不同而使得结果相差很多，这是不合理的.为此，有必要寻求确定相

12、关方程的方法.最佳权重加权最 小二乘法是确定相关方程的有效方法之一.四 指数平滑法及其检验电力系统负荷预测理论和方法随时代的发展而进步，如今在深度和广度上都有了长足 的进步.负荷预测总的来说可分为非数学和数学方法两大类.非数学方法有国际比较法、专 家估计法等，数学方法主要包括相关法和外推法两类.相关法有回归分析法和投入产出法; 外推法有指数平滑法、时间序列法、卡尔曼滤波法等.指数平滑法作为外推法中的一种重要 类型，运用尤为普遍.原因在于这种方法建立的模型较简单，计算简便、需要存贮的数据少, 通过近期的观察值能很快地计算出新的预测值.在电力负荷预测方面，它既可用于对未来周 日以小时负荷为统计样本

13、的短期预测中，也可应用于中长期负荷预测中.负荷预测中，多运 用指数平滑法中的线性模型和二次曲线模型.指数平滑法模型的建立主要取决于历史数据的 各次平滑值，而平滑值的变化制约于平滑系数2的大小，因此平滑系数2的取值很大程度上决 定了预测的准确度.在过去的工作中人们选择a确定目标函数时对不同时间的模型误差同等 对待，但实际上近年数据误差比远年数据误差对未来预测精度的影响更大，因此在优选A时 对模型误差采用一视同仁的方式是不适合的.基本公式：St=ayt+(1-a)St-1 式中，St-时间t的平滑值； yt-时间t的实际值； St-1-时间t-1的平滑值； a-平滑常数，其取值范围为0，1； 据平

14、滑次数不同，指数平滑法分为：一次指数平滑法、二次指数平滑法和三次指数平滑法 等。郑州航空工业管理学院2011-2012电力系统规划结课论文在此，我们以指数平滑法在水平趋势外推中的使用为例来检验其应用。假定负荷变化的历史数据序列为X1,X2,.Xn,符合水平趋势法规律，则可以由这组数据出发 TOC o 1-5 h z 利用水平趋势外推法，求出负荷的预测值序列 X , X . X , X , X，。12 TT+1T+2一次指数平滑法。取参数a ,0a 1,初值S0 =气，预测模型为（st 咛+） st1二次指数平滑法。二次是在一次的基础上得出的外推结果。 HYPERLINK l bookmark5

15、0 o Current Document S（1）=ax + （1a） S（1）ttt1 S（2）= aS（D + （1a）S（2）（t = 1,2.,T）tt ct 1X = S（1）（t = 1,2,., T） HYPERLINK l bookmark59 o Current Document It+11at1五灰色预测法灰色预测法是不确定性负荷预测法中的一种，该方法和其他不确定性方法如专家系统 法，优选组合法，模糊预测法，神经网络法，混沌预测法等为电力系统不确定因素的处理提 供了有效的工具，并在实际应用中发挥了彳艮好的作用。灰色预测法比较适应于电力系统中长 期的负荷预测。1灰色系统理论灰

16、色系统理论用于处理信息不完全的系统，为不确定性因素的处理提供了一个新的有力 的工具。该理论是由黑-白-灰箱理论拓展而来的，是系统控制理论的发展产物。灰色系统理论把已知的信息称为“白色”，对号入座的把未知的信息称为“黑色”信息， 把介于两者的信息称为“灰色”信息。电力系统中的灰色预测法是在灰色理论模型的基础上发展起来的。是目前在中长期负荷 预测中预测效果最为理想的方法之一。灰色理论的核心是灰色动态建模(Gray Dynamic Model，GM)，其思想是直接将时间序列转化为微分方程，从而建立系统变化的动态模型， 灰色预测模型通常称为GM模型，目前在电力系统负荷预测当中经常采用的动态模型是 GM

17、(1,1),GM(1,n)等模型。这些模型都是按照如下的方法建立的：将电力负荷视为建立在一定范围变化的灰色量，其所具有的随机过程也看做是灰 色变化的过程。生成灰色序列量。累加生成灰色模型，使灰色过程变“白”。不同生成方式与数据取舍，调整和修改，以提高精度。累减还原数据，得到预测值。2灰色预测模型郑州航空工业管理学院2011-2012电力系统规划结课论文设原始的数列为X=x (t) ，其中t=1,2,3,.n.对此数列做一次累加形成新的数列乂)t)= 1 x(k)k=1X=x(D(r = 1,2,.,n)，用一阶累加生成建立GM (1,1)模型，其微分方程为 (t)dx(1)/ dt + ax(

18、1)= h解得的预测模型为a = BtB 1 BtCm其中(1)(1) + x(1)(2)x(0)(2(1)(1) + x(1)(2)(1)(k -1) + (1)(k -1) + x(1)(k).x(0)(n) x(0)(k + 1) = x(0) (1)-h / ok-ak + h / a经累减还原得x (0) (k +1) = x (1) (k +1) - x (1) (k)2，灰色预测法的改进改进方法有如下几种：改造原始数列。局部残差处理。灰色递阶技术。等维信息填补技术。六模糊预测法模糊预测法以模糊数学为工具，针对不确定或不完整，模糊性较大的数据进行分析，处 理，其核心在于以隶属函数描

19、述事物间的从属，相关关系，不再将事物间的关系简单的视为 仅有“是”或“不是”的二值逻辑，从而能更客观地对电力负荷及其相关的因素做出计算和 推断。这类模型通过引入模糊数学特有的计算分析操作得出负荷发展规律。从而得出负荷预 测。当前应用于电力系统负荷预测的模糊预测法一般可以分为两大类:对样本的分类或才目似 程度做出模糊化的预测方法和直接处理负荷值的模糊性的测方法。1 .模糊时间序列法模糊时间预测法是在传统时间预测法技术的基础上建立起来的模糊时间序列预测模型郑州航空工业管理学院2011-2012电力系统规划结课论文以模糊多项式进行预测的方法，主要用于处理模糊观测值所构成的时间序列的预测问 题。当研究的对象无法进行精确观测时，尤其是研究对象仅能用语言变量表述时，采用本模 型能减少人为干涉因素，有利于科学合理的进行预测。(1)模糊时间序列法理论及基本模型模糊时间序列预测法将模糊理论和时间序列结合，经典时间序列模型具有以下形式y (t) a + at + at2 +. + a tk + s( 1)012k预测过程中模型的构造以及参数的识别等都建立在常规数学理论的基础上，随着原始数 据不确定性的增加，该模型的预测精度将明显下