城市配电网规划负荷预测方法分析

黄文杰

（广东电网公司佛山供电局，广东 佛山 528000）

负荷预测作为城市配电网规划和建设的基础，其主要是在对系统运行特性、自然条件及未来发展趋势等综合因素进行充分考虑的情况下，利用数学方法预测未来的、满足一定精度的系统负荷数值[1]。负荷预测是电力系统中非常重要的一项工作，其在整个系统的运行控制、规划建设等方面都具有基础和核心的作用，是保障系统网架健康稳定发展的重要内容。因此，负荷预测的精度就显得尤为重要[2]。传统的负荷预测方法主要是根据历史数据进行趋势分析和计算，难以表示负荷的实际空间分布，因此，利用传统方法进行负荷预测无法满足城市电网规划和建设的要求。本文提出了一种不但能从时间上对未来负荷进行预测，而且可以从空间上预测负荷分布情况的新型空间信息方法，其能够对不确定性因素进行优化处理。结合某地区电网的实例进行了负荷预测，结果表明在实践中该预测方法的准确性。

1 传统预测预测方法

传统的负荷预测方法有类比预测法、“S”曲线法和同时系数法[3]等，下面对这些方法进行简要介绍。

1）类比预测法

所谓类比预测法，就是将负荷影响因素进行分类，然后针对不同地区比较这些因素的差异，找到最相似的典型类，以该典型类为所预测地区的负荷增长水平。类比预测法主要适用于原始数据不足的情况，同时其也作为其他负荷预测结果的校验方法。采用类比预测法对负荷进行预测时，所比较的区域应具有相似的特征，这是类比预测法的基础。

2）“S”曲线法

“S”曲线法就是利用数学方法，根据历史数据将负荷进行趋势外推的方法。“S”曲线法通常将行业的负荷增长等效为一个生长的模型，其初始阶段往往发展较慢，中期阶段增长较快，当负荷增长到一定水平后将进入缓慢发展的饱和阶段，整个过程呈现“S”形[4]。

3）同时系数法

所谓同时系数，就是指系统中的变电站负荷达到最大值时，各个特性负荷所占最大负荷的比重，计算公式如下：

式中，l为同时系数；ps为变电站中的各特性负荷；pm为最大负荷。

2 空间信息负荷预测法

空间信息负荷预测法是根据负荷特性将所预测的区域划分为若干的功能分区，通过各个功能分区土地发展规律，预测电力用户数及负荷分布情况。空间信息负荷预测法是一个收集汇总负荷的过程，分为地区空间信息收集、功能分区和负荷分区预测和汇总分析三个阶段。

1）空间信息负荷预测法的模型

空间信息负荷预测法在是根据如下映射进行的：

f1首先将区域(x,y)的特征F(x,y)映射为土地的使用面积L(x,y)，其次f2将土地的使用面积L(x,y)映射成区域的负荷S(x,y)。

式中，m为功能区域的个数，LCi为第i类的功能区域的负荷密度；分别为区域(x,y)中第i类土地的使用面积和负荷值；通过映射f3将区域的负荷累成系统的负荷：

相比f1，f2和f3是两个简单的映射，而f1是一个非线性的随机映射，其与空间和时间都有关系，并受主客观的双重影响，通常只能根据电网规划人的经验进行判断，无法找到精确的数学关系。

2）空间信息负荷预测法的流程分析

（1）功能分区

首先应根据区域整体规划要求，将城市进行功能分区，在各个功能区内收集小地块负荷的历史资料及规划资料。

（2）计算地块负荷

根据相关资料，得到各个地块与规划相适应的远期负荷值：

式中，Li为第f1个地块的远期负荷预测值；Si为第i个地块的面积；R i为第i个地块的容积率；pi为第i个地块的负荷密度。

（3）功能负荷的汇总

将各个功能区的负荷进行汇总，此时需要考虑到同时系数的问题，不同功能区的负荷不同直接相加，可以根据负荷特性的曲线对不同类型的负荷进行叠加。

（4）预测结果的分析

通过上述步骤即可得到区域的远期负荷，可根据当前区域的发展情况及未来5～10年内区域的规划情况，对功能区负荷进行调整，得到适应当前电网发展的负荷预测结果。

3 实例分析

本文结合某城市经济技术开发区现状及规划情况，利用空间信息负荷预测法进行了负荷预测。该地区划分为A、B、C 共3 个功能分区，各个分区的预测过程如下：

1）A 功能区负荷预测

A 分区可分为三部分，即A1、A2 和A3，本区域可看作为商业区，根据商业负荷的特性，得到负荷计算结果见表1。

表1 A 区2030年负荷预测表

2）B 功能区负荷预测

B 功能区可分为B1、B2、B3 三个部分，其主要是工业负荷。根据工业负荷的特性，得到负荷计算结果见表2。

3）C 功能区负荷预测

C 功能区可分为C1、C2、C3 三个部分，其主要是居民用电负荷。居民用电负荷的最大值一般出现在晚上，同时受季节和天气影响较大，根据其特性得的计算结果见表3。

表2 B 区2030年负荷预测表

表3 C 区2030年负荷预测表

4）区域负荷预测汇总和校核

在确定该区域各个功能分区的负荷后，根据区域当前发展及规划情况，取同时系数为0.9，并通过加权求和得到该区域负荷预测结果，如表4所示。

表4 分区饱和负荷预测汇总表

根据区域发展规模，采用人均用量法对所预测的结果进行校核，结果详见表5。

表5 2030年负荷预测校核表

通过校核，误差范围在允许的±5%以内，可看出进行中长期负荷预测时，采用空间信息负荷预测法比传统的方法更具有科学性和实用性。

4 结论

空间信息负荷预测法能够对各个小区的发展情况进行模拟，同时考虑了市政的总体规划，其预测精度较高，能够满足城市电网规划及长期发展的需要，有效减少了传统负荷预测方法对历史数据的高度依赖，提高了预测方法的鲁棒性和预测结果的准确性。通过在某地区经济技术开发区配网负荷预测中的实际应用证明了该方法具有很强的科学性和实用性。

[1] 王天华，王平洋.遗传算法、模糊逻辑和运输模型在配电网空间负荷预测中的应用[J].电网技术，1999，23（1）：24-28.

[2] 牛东晓.电力负荷预测技术及应用[M].北京：中国电力出版社,1998.

[3] 程浩忠，张焰.电力网络规划的方法与应用[M].上海：上海科学技术出版社,2002.

[4] 王天华，范明天，王平洋，等.基于地理信息系统平台的配电网空间负荷预测[J].电网技术，1999，23（5）：42-47.