白巖

[摘要]電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計是電力工程前期工作的核心組成部分，企業(yè)只有發(fā)揮系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的合理性、安全性及經(jīng)濟性，電力工程設(shè)計建設(shè)才可能收到成效。文章以單項的短期電力負荷預測技術(shù)為主，圍繞數(shù)據(jù)預處理及精度檢驗兩點內(nèi)容展開課題，深入探討了它在電力工程設(shè)計中的具體應(yīng)用。最后為當前電力企業(yè)在電力工程中如何開展系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工作給出建設(shè)性意見。

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計；短期電力負荷預測；數(shù)據(jù)預處理；精度檢驗

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.055

1 短期電力負荷特性

電力負荷存在多變性特點，而且其單位每天都在持續(xù)起伏，周期性變化特征極強。在這種連續(xù)變化的過程中，通常情況下都不會出現(xiàn)較大躍動，但它對溫度、天氣和季節(jié)較為敏感。所以按照這些特征，可以將任意時刻的短期電力負荷劃分為4種成分組合。

第一種是典型負荷分量，它也被稱為正常負荷，是具有線性與周期變化特征、與氣象無關(guān)的短期負荷類型。這種負荷基于本地負荷組合方式的不同而存在一定差異性體現(xiàn)，各類負荷成分的所占比重也不盡相同。因此不同組成成分的負荷決定了它們的負荷特性與對外界的影響因素，整體來看變化性較大。[1]

第二種是天氣敏感負荷分量，它與氣象因素有關(guān)，例如溫濕度、風力等都能影響到它的變化。隨著氣候、季節(jié)的變化，這種負荷也會形成季節(jié)性周期變化規(guī)律。

第三種是特殊事件負荷分量，這種短期負荷發(fā)生在重大民間節(jié)日、社會事件、系統(tǒng)故障以及限電等特殊時間段中。此時的負荷分量會出現(xiàn)明顯偏離典型負荷的特性，考慮到該類負荷具有較強隨機性，所以就需要技術(shù)調(diào)度人員自行判斷，在短期負荷預測模型或?qū)＜蚁到y(tǒng)中通過技術(shù)分析來預測負荷變化規(guī)律。

第四種是隨機負荷分量，它是短期負荷中難以被解釋的成分，只有通過負荷預測模型算法才能解釋這些隨機負荷分量。比如說在時間序列算法中，就可以通過剩余殘差來進行隨機時間序列排列，并基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測模型來體現(xiàn)非線性能力，最后得到隨機負荷分量。[2]

2 X市電力工程設(shè)計中短期電力負荷預測技術(shù)應(yīng)用

短期負荷預測是具有明顯周期性特性的，所以X市對該市的短期電力負荷進行了特性分析，并給出預測模型。

X市典型每日短期負荷曲線走勢圖

下圖所顯示的是X市在每一天的典型日負荷曲線，可以看出從凌晨0～4點這段時間里，負荷組成均為基礎(chǔ)部分，由于大部分人都處于休息狀態(tài)，所以該時段負荷呈現(xiàn)逐步下降趨勢，是一天中負荷的最低點。負荷峰值出現(xiàn)在上午8點～下午5點的工作時段，該段時間內(nèi)處于人們的工作活動頻繁期，總體負荷呈現(xiàn)上升趨勢且穩(wěn)定，明顯高于任何其他時段。

2.1 短期負荷原始數(shù)據(jù)的預處理

如上文所述如此觀察一年后發(fā)現(xiàn)X市的短期負荷歷史數(shù)據(jù)呈現(xiàn)兩種異常狀況，第一種，它的數(shù)據(jù)存在缺損，數(shù)據(jù)在曲線圖中表現(xiàn)出跳變現(xiàn)象。為此所作出的數(shù)據(jù)預處理方法為首先假設(shè)某一天的負荷為L，則有：

2.2 基于短期負荷的預測模型建立

由于短期負荷預測是基于原始數(shù)據(jù)展開的，所以預測模型的構(gòu)建就相當重要，本文基于X市的氣象因素來為其建立預測模型。首先根據(jù)X市某一時間段的最高氣溫與最低氣溫數(shù)據(jù)來推測它的短期負荷變化情況。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)在持續(xù)不下的高溫環(huán)境中，X市的短期電力負荷常常會引發(fā)尖峰負荷，所以應(yīng)該將該因素納入到電力工程設(shè)計規(guī)劃中，在指定氣溫狀況下考慮短期負荷變量n（n=3），x（0）1表示短期負荷歷史序列，x（0）2表示歷史最高氣溫序列，x（0）3表示歷史降雨量序列，所以由以上數(shù)據(jù)可以為X市建立短期電力負荷預測模型[3]：

按照電力工程設(shè)計實踐驗證也表明，短期電力負荷預測時所產(chǎn)生的統(tǒng)計指標能一定程度反映當時符合變化的規(guī)律性與隨機性，但也要注意到日合格點下短期電力負荷的隨機性變化相當敏感，如果在電力系統(tǒng)規(guī)劃過程中能夠滿足每日短期符合預測準確率需求，就能證明短期負荷變化在某種程度上是存在規(guī)律性的。相比較而言，如果短期負荷考核指標具有相同數(shù)值，則說明每日合格點百分數(shù)考核標準相比于短期符合預測準確率考核標準更加嚴格，它體現(xiàn)了電力工程設(shè)計的嚴謹性。[3]

3 企業(yè)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計在電力工程設(shè)計工作中的建設(shè)性意見提出

近年來，我國電網(wǎng)電壓隨社會市場發(fā)展需求而逐漸升高，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷延伸擴大，這主要體現(xiàn)在電源裝機總?cè)萘康闹鹉晟仙碗娏ο到y(tǒng)的成熟發(fā)展上。如果以單項電力工程設(shè)計應(yīng)用來看，它的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計應(yīng)該為電力企業(yè)整體發(fā)展起到一定的技術(shù)性指導作用，例如對電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計工作的獨立展開，幫助中小規(guī)模電力設(shè)計單位解決各種問題等。具體來說，應(yīng)該從電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的準備階段與工作開展階段兩方面來給出建設(shè)性意見。

3.1 準備階段建議

在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的準備階段，應(yīng)該首先致力于對電力系統(tǒng)所管轄區(qū)域內(nèi)電力數(shù)據(jù)及相關(guān)資料的收集，明確大電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的基本運營狀況及特征，分析并調(diào)整、整理歸納相關(guān)系統(tǒng)資料。就比如說積極收集現(xiàn)有變電站、現(xiàn)有線路與系統(tǒng)的電源資料，形成統(tǒng)計列表并逐一錄入到數(shù)據(jù)庫之中，為構(gòu)建城市電網(wǎng)網(wǎng)架數(shù)據(jù)庫打好先期基礎(chǔ)。其次，也要做好電力主網(wǎng)規(guī)劃的信息收集工作，以促成電力主網(wǎng)規(guī)劃報告，從報告中明確了解區(qū)域電網(wǎng)發(fā)展的主力方向及電力工程變化特點。同時也將這些有利數(shù)據(jù)歸納錄入到電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)庫當中，為電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計水平年網(wǎng)架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，形成每一年的橫向信息聯(lián)動，促進數(shù)據(jù)對比以鞭策企業(yè)技術(shù)進步。[4]

3.2 開展工作階段建議

開展工作階段主要是要關(guān)注電力系統(tǒng)的實時變化，并根據(jù)這些變化來規(guī)劃設(shè)計，更新數(shù)據(jù)庫資料內(nèi)容，收集和研究區(qū)域負荷特征狀況，掌握各個變電站、電力線路的地理分布狀況與實際數(shù)據(jù)，這些都稱之為系統(tǒng)設(shè)計的準備工作。在開展工作階段，電力工程設(shè)計中的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對電力系統(tǒng)規(guī)劃至關(guān)重要，因為規(guī)劃設(shè)計中的電氣計算就是電網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中最重要的一環(huán)。作為電力企業(yè)必須要做到對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的持續(xù)更新與完善，為電力系統(tǒng)規(guī)劃長期穩(wěn)定運行做好技術(shù)鋪墊。

4 結(jié) 論

本文以城市電力工程設(shè)計為背景，探討了電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中短期負荷預測在工程中的實際設(shè)計和應(yīng)用流程。它證明了當前電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的高技術(shù)性需求，也體現(xiàn)了電力工程設(shè)計對系統(tǒng)單項規(guī)劃設(shè)計的高要求。

參考文獻：

[1] 鐘俊強.分析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計在電力工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].廣東科技，2012（3）：66-67.

[2] 吳禮偉.電力負荷預測方法在配網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，2014（28）：3492.

[3] 崔和瑞，宋秀莉，葛曼倩，等.基于數(shù)據(jù)挖掘的FNN短期電力負荷預測方法研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，37（22）：54-57.

[4] 吳松.淺析電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計在電力工程設(shè)計中的應(yīng)用[J].大科技，2014（3）：57-58.