提升茂名电网母线负荷预测准确度的技术及管理措施分析

摘要：阐述了茂名电网各个220 kV变电站负荷特性及预测的难点，提出了母线负荷预测技术及管理措施的提升思路，介绍了预测方法、技术及管理措施落地后地区母线负荷预测准确度提升的情况。

关键词：母线负荷预测;电磁环网;风功率预测;光功率预测

0    引言

母线负荷预测是指对接入电网各母线节点的用电负荷的预测。在南方（以广东起步）电力现货市场不断推进的背景下，电网系统母线负荷预测不仅为电力系统的安全、经济运行提供了保障，还是市场环境下编排调度计划、供电计划、交易计划的基础，是目前市场价格与实时市场价格形成的重要基础。因此，未来对负荷预测的准确性、实时性、可靠性提出了更高的要求。目前，地调母线负荷预测对象为220 kV主变高压侧的负荷。

1    茂名电网母线负荷预测特点

1.1    地区母线类型不同

系统中各个母线的变化规律有其各自的特点，根据是否有电源接入情况，分为两大类：纯负荷站点及非纯负荷站点。由于茂名地区分布式光伏总装机容量较低，对母线影响有限，因此各变电站接入电源情况只考虑火电、风电、集中式光伏及水电影响。

1.2    影响因素不同

根据地区经济结构、负荷特性等不同，不同类型母线考虑因素均不同，如表1所示。

2    茂名电网母线负荷预测难点

2.1    受电磁环网潮流影响较大

目前在用的潮流计算系统只能根据当前潮流情况计算一个点的结果，无法计算96点结果，对于非纯负荷站点，潮流计算结果会比实际偏差大。

2.2    丰水期小水电上网负荷预测难度大

茂名地处广东省西南部，雨水充沛，水能资源蕴藏丰富。茂名地区有500多家小水电站，主要集中在高州及信宜片区，由于小水电多为径流式水电站，发电出力受降雨量影响较大，出力随机性很强。目前缺少针对小水电出力特性分析及计划出力的有效预测手段，导致第二、三季度的丰水期严重影响利铁站、六运站、曙光站的负荷预测准确度。

2.3    受电网计划操作的影响比较大

母线负荷受设备检修、运行方式调整影响较大，电网拓扑变化时，如电网线路检修、负荷转供都会对母线负荷产生明显的影响，因此出现临时性的检修调整、需求侧管理变化等不可预见的情况时，预测人员无法及时掌握地区电网方式调整计划。

2.4    无法把握大用户用电负荷计划

茂名地区主要大用户为茂石化公司，受茂石化公司自备机组停开机及生产计划影响，调度端无法掌握第二日用电计划，影响相关站点预测精度。

3    母线负荷预测方法

3.1    明确预测业务流程

母线负荷预测影响因素较多，为避免预测过程遗漏相关因素，梳理预测工作全流程链条成为提升预测准确度的技术措施的基本条件（图1）。

3.2    基于历史数据研究地区各因素特性

母线负荷预测主要的影响因素包括天气条件、节假日特性、大用户自备机组停开机、方式调整、地方电源出力等，根据茂名电网实际情况，各因素存在以下特性：

（1）天气条件：由于负荷变化存在一定的惯性，只有在遇到高温预警、寒潮及极端天气的情况下，负荷才会出现较大的变化。

（2）节假日特性：地区用电负荷占比大的变电站受传统节假日影响较大，如春节、清明节、端午节、中秋节、“五一”及“十一”，且每个节假日特性均不相同。

春节：节假日期间，负荷特性呈现“前低后高”特性，且春节前两周开始，负荷均开始呈现逐步下降趋势;

端午节、中秋节：农历五月初五、八月十五负荷下降明显，其余时间负荷与节前相比变化不大;

清明节、“五一”及“十一”：节假日期间负荷呈现“前低后高”特性，然后逐步恢复至节假日前水平。

（3）大用户自备机组停开机：用户自备机组的停开机，直接影响网供负荷，因此需特别关注石化、乙烯停开机情况。

（4）方式调整：母线负荷受到电网拓扑变化的影响较大，电网线路检修、负荷转供都会对母线负荷产生影响。因此需关注每周计划检修中涉及方式调整的安排。

（5）地方电源出力：茂名地方电类型主要为火电及新能源，新能源机组上网电量受天气影响较大，因此，在对非纯负荷站点曲线采取归真纯负荷后（减去地区电源），结合新能源厂站上报的风功率预测、光功率预测数据进行人工修正。

3.3    准确选取相似日

相似日应综合考虑预测日天气条件、节假日特性，按照“就近”原则选取，确定相似日后再根据预测日的方式调整、大用户自备机组停开机及地方电源出力完成曲線修正，选取方法如下：（1）节假日。若预测日为节假日（不含周末），考虑到节假日样本较少，且地区的负荷随地方经济发展会有较大的变化，则按照“就近”原则，只需参考最近已发生的节假日前后负荷变化情况，再综合近日负荷情况按照增减比例形式修正。（2）天气条件。若预测日涉及天气影响，则根据预测日天气情况，如是否晴天（影响光伏出力）、是否降雨（影响小水电出力）选取相似日。

3.4    预测后评价

完成曲线修正后，应对预测日曲线进行评价，并对负荷偏差较大部分，结合地方电出力、负荷转供进行分析。

4    母线负荷预测技术措施

4.1    基于历史数据修正电磁环网下96点数据

由于茂名电网结构基于检修方式下的各片区构建电磁环网方式相对固定，因此基于历史电磁环网下潮流的分析，可看出对于纯负荷站点或只有火电机组上网的非纯负荷站点构建电磁环网时，PASS计算后潮流变化的百分比结果可直接应用于96点预测;对于光伏上网的站点，需取早晚两次潮流计算结果应用于相应时段预测。

4.2    建立小水电出力对母线负荷影响的量化分析与出力预测模型

（1）建立小水电出力对母线负荷影响的量化分析。通过分析丰枯季节小水电出力特征变化，结合气象信息，对小水电出力变化与母线负荷曲线的变化量进行分析，以获得不同时期小水电出力变化对母线负荷变化的量化影响。

（2）参考地方电厂发电计划修正母线负荷预测结果，建立分阶段还原预测方法，将母线负荷分解为地方电厂发电功率与母线用电负荷并分别进行预测，其思路为分解→预测→还原（图2）。

5    母线负荷预测管理措施

5.1    建立完整沟通机制

（1）建立设备检修与运行方式调整计划提前通报机制。编制《方式调整登记表》，相关人员对影响母线负荷的方式调整进行滚动登记，调度人员及时登记地方电或大用户自备机组停开机情况，以便预测人员在预测前充分把握电网运行情况。（2）建立用户侧需求通报机制。制订母线负荷预测数据表格模板，指导茂石化用户按要求和时间节点上报用电需求，确保站点的母线负荷预测工作有序开展。

5.2    加強地方电机组发电计划管理

制订地方电厂信息上报机制。要求电厂每天10：00前上报第二天机组出力计划，及时通报机组停开机情况，加强火电、风电及光伏机组的发电计划管理。

6    结语

母线负荷预测对于提前精细化安排电网运行方式意义重大，需不断加强技术及管理方面的研究。技术上应重点保障基础数据质量，加强算法研究，提高多数据源信息整合度。管理上要优化业务流程，健全沟通制度，提升专业与专业、电网与用户间的信息共享效率。上述技术改进及管理措施落实后，茂名电网母线负荷预测月度准确率平均值达87.43%，较上年的78%有较大提升。但技术上，在同时受到风电、光伏出力影响前提下构建的电磁环网潮流，目前还是难以预测96点负荷情况，因此亟需通过更加专业的技术系统和先进算法来解决。

[参考文献]

[1] 张健，张国强，鲍冠南，等.考虑新能源空间相关性的母线负荷预测方法[J].电气自动化，2018，40（6）：31-33.

[2] 吴茵，韩俊杰，杨小卫.基于多种不确定因素相似度匹配的母线负荷预测算法[J].广西电力，2015，38（6）：1-4.

[3] 康重庆，夏清，刘梅.电力系统负荷预测[M].北京：中国电力出版社，2007.

收稿日期：2020-12-28

作者简介：张学文（1991—），男，广东茂名人，工程师，研究方向：负荷预测。