【S电网负荷预测及电力平衡探析综述6100字】

S电网负荷预测及电力平衡分析综述目录TOC\o"1-2"\h\u11080S电网负荷预测及电力平衡分析综述 -1-10363.1电力负荷预测 -1-9523.1.1电力负荷预测的含义及应用价值 -1-181653.1.2电力负荷预测的分类及特点 -1-219953.1.3负荷预测的具体方法 -2-1803.1.4电量负荷发展趋势分析 -2-51943.1.5供电量和负荷预测 -3-32983.2电源规划 -4-316133.3电力平衡 -5-38943.3.1电力平衡原则 -5-152003.3.2电力平衡方法 -5-120493.3.3电力平衡目的 -5-84173.3.4电力平衡结果 -6-电力负荷预测电力负荷预测的含义及应用价值电力负荷预测的含义电力负荷预测是在科学理论的指导下，充分考虑系统运行状况、区域经济发展情况及社会环境影响的条件下，研究或利用科学的方法对电力负荷发展趋势做出合理的预先估计和判断。负荷是指发电厂、电力网络或用电设备等对于电力的需求量或用电量。电力负荷预测中的负荷是指整个国家或部门或地区对于电力的需求量和用电量的历史情况和未来的发展变化规律。电力负荷预测是随机事件而不是肯定事件，只有不确定事件才需要人们利用合理的预测方法，推测负荷未来的发展趋势及可能变成的状况[16]。电力负荷预测的应用价值电力负荷预测是以负荷为研究对象展开一系列的预测工作，为电力系统规划和电网的安全稳定运行提供可靠的决策依据，是电力系统经济调度中的一项重要内容。负荷作为电网中的重要元素，对于整个系统的运行有着极大的影响。通过对未来的负荷发展状况进行预测，可以促进电力系统更好的安全可靠运行，甚至可以带动整个电力市场的发展，因此电力负荷预测有着巨大的研究价值。由于电能不能大量储存，而且它的生产、输送及消费都是同时段进行的，考虑到人们的生活及产业的发展与电能的使用是息息相关的。因此，在保证电力正常输送的条件下，都能满足负荷的用电需求，尽可能避免事故的发生，让人们的生活趋于平稳和正常。事实上，电源的供电和负荷的用电很难达到平衡，有时候会出现输送电力不足导致负荷用电出现异常，一旦长时间无法解决供电问题，对于人们的生活及电力企业正常运转将带来巨大的影响。因此，电网企业应该提高这部分的意识，一旦察觉到供电不足，应该立即采取补救措施，尽量将负面影响降到最小。同时电网行业的工作人员应该重视电力负荷预测的应用价值，通过不断提高自身的职业技能，能够根据电力负荷数据进行有效的预测，保证区域的经济的平稳运行及为国家的电力系统能够更快更好的发展献出绵薄之力。电力负荷预测的分类及特点电力负荷预测按照时间长短的不同可分为四类，分别为超短期预测（日或周）、短期预测（1~2年）、中期预测（5~10年）和长期预测（10~30年）。超短期负荷预测：不考虑温度因素，预测速度快，可以实时在线监控，能够最大限度降低发电成本，适用于预测几分钟到几小时的负荷变化。短期负荷预测：通常为机组启停和水电调度提供参考依据，有时候还调整输变电建设计划和确定旋转备用容量，适用于预测短时间的负荷变化（数周、日和小时）。中期负荷预测：主要安排发电项目的建设计划和燃料采购事宜等，是配电计划和电价研究及电网经济运行的基础，规律性强，不易受气候、温度等环境因素的影响，适用于预测几周、几个月甚至几年的负荷变化。长期负荷预测：通常用于发电能源资源长远需求的估计，电网规划部门的改造及长远电力发展对资金需求的估量，适用于预测未来数年用电变化[17]。负荷预测的具体方法负荷预测的经典预测方法有指数平滑法、趋势外推法、时间序列法和回归分析法等，现代负荷预测方法有灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论和模糊负荷预测等。其中经典预测方法主要研究负荷序列的规律，通过对历史数据进行收集、分析、计算得到的负荷发展变化趋势，是一种准确度极高和不易受客观因素影响的常用预测方法[16,17]。趋势外推法又称趋势曲线分析，是最受人们认可及最为流行的定量预测方法。一般用描散点图的方式定性地确定负荷变化的类型，再按负荷变化情况进行负荷预测。根据已有的历史资料拟定一条能够反映负荷增长变化趋势的曲线，结合系统运行状况，对该曲线上的某个点估计出未来某时刻的负荷预测值。常用的趋势模型有对数趋势模型、指数趋势模型和线性趋势模型等，这些方法都是一种确定的外推，在处理资料、整合曲线及分析模型的过程中，不受外界随机因素的影响。回归分析法又称统计分析法，也是现在被大家广泛使用的定量预测方法。通过对历史资料的分析和研究、探索电力负荷与社会、经济有关因素之间存在的内在联系及发展变化规律，确定能够反映这种关系的数学模型。一般有线性回归模型和非线性回归模型两种，大多采用多元线性回归模型。由于回归分析法中选用何种因子及该因子如何表达都只是一种推测，导致了用电因子的多样性，这种方法在此时就会显得局限性而且降低了预测精度。因此，回归分析法不仅对模型准确性有依赖，更加依赖于影响因子预测值的准确性。灰色预测法又称灰色模型法，是一种基于灰色系统理论的模型预测方法，研究广泛存在于客观世界的灰色性问题，其中存在部分信息已知和未知的系统就是灰色系统。模型信息的已知程度可采用灰色系统理论中的颜色描述，其中白色表示信息全部已知，黑色表示信息全部未知，灰色表示介于白色和黑色之间的信息已知程度。事实上负荷预测本身就是一个灰色问题，对于未来预测信息，人们有的部分已知，有的部分未知。它的实质就是对于一组时间序列数据进行生成处理，然后以一种数学模型对这组数据进行模拟，进而预测这组时间序列的将来值。灰色系统理论坚信数据虽然是杂乱无章的，但是仍然还是有迹可循的，有整体功能的，而且乱序的数据中必然隐含着某种规律等待人们的发现。时间序列法通常利用单变量时间序列的延迟重构将负荷变化整理成一个随时间变化的序列进行预测，确定了时间序列的基本特征和变化规律。时间序列数学模型不仅可以描述时间序列的变化规律，还可以借助数学模型建立电力负荷预测的数学表达式，甚至对未来负荷发展趋势进行估计。时间序列模型不能有效利用影响负荷性能的相关因素，导致预测的不确定和数据的不稳定，当研究对象在选取的时间序列内有异常变化，毫无规律可言时该方法就不适用了。电量负荷发展趋势分析最近几年，S县的经济正快速增长，无论是财政收入、生产总值、工业收入，还是社会投资等部分均有较大幅度增长。另外，S县整体消费水平也提高不少，这和人们的消费观念的转变是分不开的，人们不再为自己的衣食住行问题而担忧，大家更加注重精神享受，在美食、旅游、娱乐等方面的花费比例不断提高。随着S县的卫生文明城市建设不断深化，公共设施及环境质量等不断改善，使得S县的人民生活满意度有了显著提升，全社会用电量和网供负荷也在不断增加[18]。根据表3.1.4-1，2010~2019年该区域全社会用电量和全社会最大负荷一直保持平稳增长，除了个别年份全社会用电量略有降低之外，其余几年的全社会用电量及最大负荷均呈现增长趋势，甚至16~19年全社会用电量和最大负荷年均增长率分别达到8.64%、10.59%。另外，随着S县国民经济发展及“十二五”规划的实施，该区域一直致力于传统产业的改造升级，还支持新兴产业加快发展，根据S县城区经济社会发展建设的项目，结合各种产业用电需求，考虑第二、三产业、居民生活用电情况等因素，全社会用电量从2011年的2.79亿kwh增长至2018年的4.93亿kwh，增加了将近2倍左右，至2018年、2019年电网最大负荷分别达到10.3万kw和11.01万kw，约是2011年最大负荷的2倍。从2015年起，S县的全社会供电量刚好满足当地的用电量需求，有利于促进S电网长期的可持续发展。表3.1.4-1S电网电量负荷发展情况单位：亿kwh、万kw、h、%类别201020112012201320142015十二五年均增长率201620172018201916~19年均增长率S县全社会用电量2.662.791.852.443.52.59-0.533.354.114.934.298.64全社会最大负荷6.265.216.747.936.30.328.149.9810.311.0110.59最大负荷利用小时数429046503551362044144111—4112411847903898—供电量2.622.751.812.43.462.59-0.233.354.114.934.298.64最大供电负荷6.265.216.747.936.30.328.149.9810.311.0110.59最大负荷利用小时数422645833474356143634111—4112411847903898—供电量和负荷预测电力负荷预测方法可分为经典负荷预测方法和现代负荷预测方法，S地区可以利用经典预测方法中的时间序列法，对近年S地区、110KV变电站供电区和35KV变电站供电区供电量及负荷情况进行分析，通过分析处理历史数据时间序列，确定其基本特征和变化规律，预测未来供电负荷及电量。大用户或自然增长供电负荷和电量的预测从表3.1.5-1可以看出，S电网大用户110KV的供电量和负荷预计将分别从2019年的1.048093亿kwh、2.44万kw增加至2025年的1.528344亿kwh、3.75万kw，年均增长率将分别达到6.49%、7.43%；2019~2025年35KV的供电量和负荷年均增长率预计达到约7.4%、8.28%，比110KV的供电量和负荷增长速度快了约1%左右。表3.1.5-2中S电网自然增长供电量和负荷2019年分别为1.52亿kwh、3.89万kw，预计2023年供电量1.85亿kwh、负荷4.75万kw，至2025年供电量和负荷预计将分别达到2.04亿kwh、5.24万kw，2019~2025供电量和负荷年均增长率约为5.03%和5.09%。综合比较，S电网大用户供电量和负荷的增长速度较自然增长速度快，2019~2025年大用户供电量及负荷年均增长率达到10%左右，不过S电网大用户和自然增长的供电量及负荷未来几年预计将持续增长。表3.1.5-1S电网大用户供电负荷/电量预测结果表单位：kV、万kw，亿kwh、%分区电压等级项目20192020202120222023202420252019-2025

年均增长率S县110电量1.0480931.1982251.2864421.3318161.3982581.4400411.5283446.49负荷2.442.642.943.123.323.533.757.4335电量1.2782361.4613341.6321731.6897421.7944311.8480531.9613747.40负荷3.223.474.024.284.584.885.198.28表3.1.5-2S电网自然增长供电负荷/电量预测结果表单位：万kw，亿kwh、%项目20192020202120222023202420252019-2025年均增长率S县供电量1.521.61.681.761.851.942.045.03最大供电负荷3.894.094.34.524.754.995.245.09S电网电力负荷预测根据S电网大用户和自然增长的供电量及负荷预测情况，分析计算得出S电网电力负荷预测结果，详见表3.1.5-3。2019年S电网的供电量3.5亿kwh，负荷8.7万kw，预计2021年供电量达到4.16亿kwh，最大供电负荷10.22万kw，至2025年预计供电量及负荷将分别达到5.01亿kwh和12.84万kw，2019-2025年全社会供电量及负荷年均增长率估计将达到6.16%和6.70%，供电量及负荷增长将呈现平稳上升趋势。表3.1.5-3S电网电力用电负荷预测表单位：万kw，亿kwh、%S县项目20192020202120222023202420252019-2025年均增长率供电量3.53.864.164.334.564.745.016.16最大供电负荷8.79.2810.2210.8111.4712.1412.846.70计算公式：年均增长率=(1)式中：初值为A，第（n+1）年为B电力用电负荷预测结果值=大用户供电负荷/电量预测结果×0.85+自然增长供电负荷/电量预测结果(2)本年的自然增长供电负荷/电量值=上年的自然增长供电负荷/电量值×1.05(3)电源规划截至2020年底S县只有一座朗顶光伏电站，光伏电站的总装机规模增长比较缓慢。近几年S地区积极响应国家号召，提倡加快绿色能源的发展，其光伏电站将如雨后春笋般发展起来。至2023年末，S县规划新建光伏电站7座，主要集中在S县的东部和西部，预计新增光伏装机总容量490MW，使得S电网装机规模有较大规模的增长。全部投运后，光伏装机总容量将占S电网总装容量的60%，占比上升了50%，而“十四五”期间暂无新增的水电项目，使得光伏发电将成为S电网主要的发电形式，如表3.2-1。表3.2-1S电网电源建设安排表单位：KV、MW序号电源名称电源类型接入电压装机容量组成总装机容量投入年份1高里光伏光伏1101×10010020232八总光伏光伏1101×909020233龙沫茂光伏光伏1101×10010020234沫阳光伏光伏1101×606020235木引一期光伏光伏1101×202020236下儒光伏光伏1101×505020237罗悃光伏光伏351×70702023电力平衡电力平衡原则所谓电力平衡，是指在电力系统中负荷、功率、网络损耗之间的平衡，根据S电网电力需求预测结果，按WLG光伏电站总容量为70MW接入S电网考虑，结合S电网的特点及电源规划，以满足整个电网稳定、长期可持续发展为原则进行S县的电力平衡，主要原则[19―21]如下：按“十四五”期间S电网供电最高负荷进行电力平衡；S电网电力平衡在考虑直供负荷、专用变电站负荷及电源出力情况时，区域内220KV变电站35KV及以下直供负荷、110KV及以上直供负荷、35KV及以下电源出力需要扣除；若与外网进行功率交换，这部分也应该扣除；根据S电网运行情况，区域内的小水电利用容量冬大方式取装机容量的100%，夏大和夏小方式分别取装机容量的80%及60%；平衡时区外负荷送出部分需计入，备用容量部分则不考虑；考虑S电网需要的110KV降压容量时，容载比可取1.8~2.2；S电网中的水电厂、光伏电站参与平衡占比需要结合实际出力、高低峰负荷特性及电厂发电功率等方面进行衡量；遵从光伏发电就地平衡原则，电网接纳光伏能力需逐年确定；结合S电网自身的特点选取合适的典型平衡方式进行电力平衡。参与平衡的光伏容量仅考虑近期计划以110KV电压等级及以上并入S电网且已开展接入系统工作的光伏项目。电力平衡方法针对一般的输变电工程、地区电网规划和小型的电源接入系统，由于涉及的供电范围不大，区域内主力电源不多，可以采用表格法以丰、枯水期代表月份进行电力平衡计算[19]。像省电网规划设计这样的较大系统的规划和设计，需要对计划阶段全年逐月进行平衡模拟计算，保证设计的合理和正确。面对电源类型众多且联合运行的情况，比如水电占比较大的网区，由于水电站出力过程较复杂，采用简单的表格法很难正确模拟，甚至无法很好地分析系统的调峰状况，因此针对较大系统，大多选择借助程序完好电力平衡计算。电力平衡目的根据负荷预测、备用容量及厂用网损容量来确定系统需要的装机容量。系统最大负荷、系统备用容量、厂用电网损容量之和就是系统所需的发电设备容量；为了能够满足不同季节设计水平年的调峰需求，需要确定电力系统的调峰容量，还要制作合理的系统调峰方案[10]；确定电力系统的供电地区和范围，还要考虑与相邻网络联网的可能性；确定电力系统的网架之间的潮流分布，得到可能的交换容量。电力平衡结果为了确定“十四五”期间S电网的110KV供电负荷和所需110KV降压容量情况，根据电力平衡的主要原则，现进行电力平衡分析，按夏大、夏小和冬大三种方式[20]进行分析，如表3.3.4-1。由电力平衡结果可知，2020年S电网在冬大方式下35KV及以下电源出力0.29万千瓦，2023年35KV及以下电源出力0.31，2025年35KV及以下电源出力增长至0.33万千瓦，夏大或夏小方式下35KV及以下电源出力在“十四五”期间相对稳定，出力均保持为冬大方式下10倍左右。随着光伏电站的大规模投运，S电网110KV及以上直供负荷可直接从光伏电站受电，促使从2021年起110KV及以上直供负荷下降至0。2020~2025年该地区在冬大方式下的110KV供电负荷将近是夏大方式下的2倍，夏小方式下110KV供电负荷最少，三种方式下的110KV供电负荷一直保持平缓增长，当S县经济发展与光伏发展相匹配后，其增长速度开始从2025年起有下降趋势。若容载比按2.2考虑，S电网所需110KV降压容量2020年在冬大方式下是19.32万千伏，是夏大方式下的2倍，夏小方式下的3倍左右，之后的几年里面一直迅速上升，直至2024年所需110KV降压容量增长速度趋于平缓甚至开始有下降趋势，容载比为1.8所需的110KV降压容量也有相似的情况。因此，S电网变压器容量的选择要结合2020~2025年所需的110KV降压容量变化趋势进行多方面的衡量。序号项目2019202020212022202320242025夏大夏小冬大夏大夏小冬大夏大夏小冬大夏大夏小