负荷预测在配网规划中的研究及应用

国网邵阳县供电公司 李诗翰 网隆回县供电公司 袁正文 株洲易力达机电有限公司 邹佳洋

随着市场化改革进一步发展，电力系统加大了运营机制以及自我效能方面的创新变革，能够更好地满足新时期社会电力发展需要。对于电网规划运行研究领域来说，如何通过更加科学合理的方式对电力负荷进行预测，采用合适的负荷预测方法以及应用效果成了此领域最为关键的内容之一。近年来，无论是国内还是国外都针对负荷预测进行了研究，并取得了一定成果。但是现阶段有关具体电网案例结合不同负荷预测方法对比分析方面的内容还有所缺失，所以针对此方面的研究能够完善相应理论和实践内容，可以证实负荷预测对于配网规划的应用价值。

1 电力负荷预测的基本概述

所谓的电力负荷预测就是指以电力资源作为对象所实施的电量检测分析工作，其所针对的是电力系统目前和今后将要承载的电量分析，对于后续可能承载的总体状况实施预测和分析，明确区域性电量分布情况，以此为基础能够对电力系统规划提供客观、准确的参考依据。提升电力负荷预测的效果，不但能够提升用电管理效果、第一时间发现并解决电力运行中存在的问题，同时也可以降低成本、提升经济效益，能够为后续电力资源规划建设提供基础，从而进一步提升电力系统经济效益和社会效益。

2 影响电力负荷预测的因素

在电力负荷预测的具体操作时会受到很多因素的影响，例如当地环境气候条件、经济发展水平、突发性事件等，所以要根据实际发展情况采取针对性措施进行预测，从而确保数据的准确性。

2.1 环境气候条件

环境气候条件是对电力负荷预测影响较大的因素之一，每个国家和地区的研究人员都将此因素作为影响电力负荷预测的重要因素进行研究，特别是在利用数学模型预测方面更是要融入所在区域气象部门所提供的相应指标，如气候变化、温湿度变化情况、雨量变化情况、长短期气象预报信息等，同时要对这些因素造成电力负荷预测的影响情况进行对比分析。通过相应分析可知，随着区域人口密度的上升，电力负荷预测的数值相对偏高，所造成的预测偏差也相对明显。

2.2 特殊时间段

一些特殊的时间段也会对电力负荷预测造成较大的影响，如春节、国庆节等重大节日或者当地的特殊活动等关键时间段的电力负荷都会发生较大波动，通过参考文献统计数据可知，这些时间段内电力负荷预测曲线会出现比较大幅度的下降趋势。

2.3 突发性事件

实际应用时差异性的管理机制也会对电力负荷预测造成相应的影响。如某些区域对此方面工作重视程度不足，基础性工作相对较弱，并没有建立起有效的量化考核机制；缺少和各个用户之间的有效信息交流，缺少长期计划以及可行性分析，从而造成工作的无序性；相关工作人员专业能力不足，实际操作时无法进行准确的预测，预测结果偏差较大[1]。另外，某些用电规模较大的用户用电不够均衡，很多用电负荷较高的会对负荷预测造成较大影响，同时受到技术水平以及方法的制约，在进行电力负荷预测过程中往往会造成某些数据偏差较大，会对最终的结果造成影响。

3 电力负荷预测在配网规划中的应用

有效的电力负荷预测需要建立在科学理论基础上来进行，同时要根据所在区域的具体情况区别对待，这样才可以对配网规划提供准确的数据参考，从而充分发挥出电力负荷预测的价值。

3.1 电力负荷预测的基本原理和应用

对于电力系统规划来说，电力负荷预测是非常重要的组成部分，充分发挥着统筹、协调的作用。想要确保电力负荷预测能够发挥出应有的价值，一方面要充分分析所在区域的具体情况，包括这些区域前期电网运行情况、具体规划设计情况、电力系统发展情况、区域经济发展情况、电力和所在区综合经济的关联性等，需要对涉及的资料进行充分的对比分析，确定出具有价值的信息，能够判定出区域内一段时间电力负荷的变化趋势，确定出特殊性用电信息，能够为后续电力系统规划提供相应的参考数据，从而保证配网规划的科学性、有效性。

在进行电力负荷预测过程中，电力负荷模型是非常有效的手段之一，通过此模型可以明确电力负荷时间、空间、电压、频率特性等方面的内容。不同时间、不同空间背景下电力负荷也会有所差异，利用模型曲线变化能够明确电力负荷月负荷、季度负荷、年度负荷方面的变化，同时也可以从中了解生产生活中负荷的变动情况，能够了解不同区域范围内负荷的发展趋势，从而在整体上了解电力负荷的运行情况，进而可以为配网规划和整体经济发展提供参考[2]。

3.2 电力负荷预测方法及应用

选取某地2012—2021年的电力消费相应数据（见表1）作为基础，将其和各个年份的电力消费情况综合分析，通过应用单耗法、趋势拟合法、多元线性回归法等不同方法进行模型的分析，从而能够对2022—2026年的电力负荷进行预测。

一是单耗法及应用。该种方法主要是按照电力负荷量的单耗量作为依据进行计算，能够得到总体用电量。该种方法操作相对简单，可以准确预判到短期内的电力负荷情况，更适合应用在某些区域农业生产和单耗指标工业电力负荷预测方面。但是该种方法存在一定的缺陷，例如相对较长时间段的负荷预测准确性不足，同时单耗预测的过程需要消耗大量人力物力以及财力[3]。

表1 2012—2021年电力消费情况

采取该种方法时，主要参照所在地的经济发展情况来设定2022—2026年的国内生产总值（GDP）增长率情况，并按照高低不同分为三种情况，将其当作预测2022—2026年所在地GDP结果的参照，见表2。

表2 2022—2026年当地GDP预测情况

表3 3大产业GDP增加值预测

通过对所在区域3大产业的具体情况统计分析可知，2022—2026年阶段第一产业预测增加值占到所在地GDP重量的12%，而第二产业预测增加值占到所在地GDP重量的55%，第三产业预测增加值占到所在地GDP重量的36%，具体情况见表3[4]。另外，利用对所在地2022—2026年3大产业单位内产值耗电和居民生活

年均增长率进行预测，可以计算所得3大产业和居民用电量，以此为基础能够对全省用电消费总量进行预测。

二是趋势分析法及应用。该种负荷预测方法的基本原理在于参照以往电力负荷相应资料绘制出电力负荷应用变化曲线图，以此来展现出电力负荷发生和发展的规律所在，同时能够以此为基础计算出不同时间、空间以及作用群体的负荷值，之后根据现阶段电力以及经济发展情况利用对比分析的方式制定出更加科学合理、符合实际的配网规划，从而能够保证电力可持续健康发展。趋势分析法最为常用的模型主要包括线性拟合、指数拟合、多项式拟合等模型，具体应用时要按照实际情况选定适宜的模型，从而确保预测的准确性[5]。趋势分析法的应用相对简单，可以得到较为准确的预测结果，应用范围非常广泛。

对于案例情况来说，通过线性拟合、指数拟合、多项式拟合等方法的综合应用来对2012—2021年的电力消费相应数据进行拟合，各个方法相对应的决定系数（R2）分别为：0.9708、0.9688、0.9795。决定系数代表趋势线在估计值和相应实际数据，两者所建立起的拟合度值控制在0～1范围内，随着决定系数逐渐接近于1，预测的可靠性也在上升。因此，选定可靠性最高的多项式拟合法来对2022—2026年的电力消费量进行预测。可以通过如下公式对其进行拟合：

以此为基础能够对2022—2026年电力消费量进行预测，具体结果见表4。

表4 2022—2026年电力消费量预测结果

三是多元线性回归分析法。该种方法也可以称之为统计分析法，应用范围较为广泛。其基本原理在于：对特定区域用电量的过往数据和影响因素进行完备的统计分析，从而明确用电量和影响因素之间的函数关系，最终得到针对性的电量回归方程公式。在此基础上，按照实际情况计算得到具体的数值，从而采取针对性的措施进行预测，具有较高的准确性。但是该种方法在实际应用时需要较高的技术水平，特别是在电力负荷与影响因素内在联系进行分析过程中，不但要应用较为合适的预测模型，同时也要应用影响因子参数，只有这样才可以获取准确的计算公式，能够为后续操作打好基础。

选择2012—2021年中当地3个解释变量来体现所在地的GDP、工业化率以及城镇化率等指标，能够得到多元回归分析方程，具体公式为：

在预测电力消费前预测得到所在地2022—2026年之间的各个参数值，具体情况见表5。以表5为基础，利用多元线性回归分析法能够对2022—2026年所在地电力消费量进行预测，所得预测结果见表6。

表5 2022—2026年所在地工业化率和城镇率预测结果

在对所在地电力消费情况进行预测之后，通过单耗法、趋势拟合法、多元线性回归法等不同方法对于2022—2026年电力消费量进行预测，最终的结果见表7。从中可知，在配电网规划过程中利用单耗值、趋势拟合法所预测电力消费量要小于线性回归分析法所得结果。

表7 不同方法预测2022—2026年电力消费量

3.3 预测结果分析

每一种负荷预测方法在数据样本、应用条件、模型等方面有所差异，因此具体应用时很难做到相同判定标准下的比较结果。

一是通过单耗法进行负荷预测时重点针对的是3大产业增加值、单位产值耗电、所在地居民生活用电等方面的预测，从而得到所在地总电量消费预测结果。在配电规划预测中应用此种方法相对简单，但是准确性略有不足，该种方法预测的精度较差。因此，在配网规划时此种方法更多用于工业、农业类电力消耗指标预测，可以得到较好效果。

二是应用趋势拟合法能够对原始数据进行观测之后，可以找到最为合适的函数类型进行拟合，对于所得结果进行对比分析能够得到最佳结果。虽然该种方法应用时没有考量所在区域经济发展、人口因素的影响，但是其准确性相对单耗法要高。在配网规划中应用此种方法时要充分考量拟合预测精度和曲线一致性。

三是在配网规划中应用多元线性回归法时充分考量了影响电力消费结果的多种因素，能够得到更加准确的预测结果。需要注意的是，应用此种方法时需要对所在地过往用电情况进行统计，明确对电力消费造成影响的多因素，确定电力消费和影响因素的关联性，从而对电力负荷进行预测。

4 结语

电力负荷预测对于配网系统规划具有非常重要的影响，在具体应用时要充分分析基础条件，选择针对性的方法进行预测，确保负荷预测能够发挥出最大的价值，从而有效推动电力行业的发展，确保能够为社会生产生活提供稳定的电力供应。