改进空间负荷预测方法在电网规划中的应用

来源：中国农业大学信息与电气工程学院作者：杨德昌屈瑞谦马亚军发布日期：2008-4-25 15:40:39

摘要：该文根据负荷成长的特性和城市发展的特点，在传统空间负荷预测的基础上，提出了基于负荷成长阶段和城市发展性质相结合的改进空间负荷预测方法，此方法明显提高了负荷预测的精度。关键词：空间负荷预测；城市电网规划；负荷成长特性如何做到科学、实用、准确地进行负荷预测，是目前城市电网规划和建设领域中一个极为重要的研究课题，负荷预测不仅要预测负荷的饱和值，而且还要预测负荷增长的空间和时间，即空间负荷分布。只有在确定了负荷空间分布的基础上，才能更为准确地进行电网的变电站布点和线路通道的规划设计，从而建立合理的网架结构。1改进空间负荷预测方法的特点空间负荷预测是对负荷的地理位置分布、时间和数量进行预测的一种方法，它是城市配电网规划设计的基础，其准确性决定了配电网规划方案的可操作性和适应性。与传统的负荷预测方法相比，本文提出的改进空间负荷预测方法具有以下优势。第一，改进的空间负荷预测从基本的小区入手，详细计算出各小区的负荷大小，可以方便地找出城市新的负荷增长点，对城市的中压配电网规划，具有很强的指导意义。第二，城市规划建设的开发区，历史的负荷数据往往不够准确，不能用传统的趋势预测方法进行预测，而空间负荷预测方法可以弥补趋势预测方法的不足。第三，在城市的改造过程中，一些小区的负荷会发生很大的变化，即所谓的“大事件”的发生。空间负荷预测方法，可以快速的追踪负荷的变化，从而做出较为准确的预测。第四，改进空间负荷预测方法，根据城市负荷不同的成长时期进行了分类，避免了统一模式下负荷预测带来的误差。2改进空间负荷预测方法的理论2.1对城市分区的划分依据对于一个发展中的城市而言，根据负荷的特点，基本上可以分为以下3个大的分区：负荷基本饱和区、负荷半饱和区、开发区。由于每个分区有不同的特点，因而在进行负荷预测时其侧重点也不尽相同。负荷基本饱和区一般就是老城区，其土地利用基本处于饱和状态，在较短时间内负荷变化的空间不大，可以在现有负荷的基础上乘以一个与经济发展和居民生活水平提高相匹配的负荷增长系数，便可得到负荷预测数据。负荷半饱和地区一般是新城区，负荷的构成及种类繁多，有一定的负荷基础，但是存在很大的负荷上升空间。尤其是出现“大事件”的概率相对比较大，负荷波动的范围也大，给负荷预测带了很大的困难。开发区是城市未来负荷增长的重点，主要以各类工业负荷为主，负荷基数较小，且容易受到政府政策的影响，负荷增长的空间存在不确定性；但就开发区总体而言，负荷的增长还是有规律可循的。2.2负荷预测中区的划分依据中区划分是空间负荷预测的必要步骤，其目的是预测负荷增长的位置，为配电网规划设计提供空间信息。中区划分得越细，负荷预测的空间分辨率越高，配电网规划设计也会更准确详细。从变电站的供电范围考虑，若仅预测各大区的负荷，面积相对于变电站的供电范围显得太大，这仍不便于变电站的布点和中压出线的规划。因此，大区又被细分为许多的地块，对于每个地块，城市规划均对其用地性质、负荷密度、占地面积以及容积率作了规划，通过向政府规划部门收集各预测地块未来的土地规划方案，得到每个地块各类负荷相关因素的历史资料。当然各中区的负荷种类应该大体一致，并且负荷增长的系数也应该大致相同。道路、河流原则上不能划分为单独的供电中区。根据以上原则，在各大区内，划分出各个中区。2.3确定用电指标根据《城市电力规划设计导则》等文件和城市经济发展的情况以及城市发展的未来定位，选择与之相匹配的用电指标和较为合理的用电密度。3数学模型3.1负荷基本饱和区的负荷预测设该大区一共有m个中区，各中区的负荷分类为n，每种负荷占用的土地的面积为S_i，根据负荷发展水平和国内其他城市在此经济水平下各类负荷的用电指标进行横向比较，得出各种负荷用地在负荷预测年的用电指标为D_i，由此可以得出某一个中区内的负荷预测结果为F_j=∑D_iS_i。进而计算出负荷基本饱和区的总负荷为F₁₌K_t1∑F_j，其中K_t1为负荷基本饱和区的负荷同时系数。3.2负荷半饱和区的负荷预测负荷半饱和地区是市政建设的重点地区，许多大型的写字楼、商场、高级娱乐场所和高层居住小区，由于容积率比较高，成为空间负荷分布中的重要负荷和大负荷，这些大项目的新建所引起的负荷的跳跃式增长，对空间负荷分布的影响很大，必须在空间负荷预测中予以考虑。设某中区有新建设的大项目，设其占地面积为S_j，建筑面积的容积率为P_j，负荷的用电指标为D_j，由此可以得出“大事件”的负荷预测为F_d=S_jP_jD_j。除去大项目所占的面积，该中区各类负荷的面积分别为S_i，用电指标分别为D_i，由此可以得出该中区的空间负荷预测值为F_q=K_y∑S_iD_i，其中K_y为大项目对其所在中区负荷的影响因子。没有新建大项目的中区，负荷预测方法由于篇幅限制略去。3.4开发区的负荷预测开发区以各类工业负荷为主，负荷的发展存在很强的规律性，其负荷的增长特性的数学模型为L(x)=L_max(1-exp(-(x-x₀)/t))，其中x是时间，L_max为最大预测负荷值，t为常数（可调整，以适应不同的增长率）。按此模型可对开发区的负荷进行预测。总负荷即是上述三种负荷的和乘以三种大负荷分区的负荷同时系数。4结束语本文对改进空间负荷预测方法的理论和模型进行了简要的描述，把空间负荷预测的重点放在各个中区的负荷预测上，使整个预测过程从每个中区地块算起，按照不同的要求组合出各个区域各种负荷的总负荷预测值。这样不仅能对负荷总量进行预测，还可以知道分区负荷的空间分布，减少了以往负荷预测对用电量和最大负荷的历史数据的依赖性，极大地提高了预测结果的准确性，对城区的变电站布点、规模及容量的确定、投入的时间、线路的走向等都提供了较科学的依据。参考文献[1]王天华，王平洋，袁钦成.空间负荷预测中不确定性因素的处理方法.电网技术，2001(1):22-25.[2]吴斌，陈章潮，包海龙.基于人工神经元网络及模糊算法的空间负荷预测.电网技术，1999(11):1-4.[3]王成山，肖峻，罗凤章.多层分区空间负荷预测结果综合调整的区间方法.电力系统自动化，004(12):12-15.[4]马晓东，庄敏辉，史林军.空间负荷预测在苏州工业园区电网规划中的应用.江苏电机工程，2006(5):24～26.[5]雷绍兰，孙才新，周林，周涤，程其云.属性约简在空间电力负荷预测中的应用.重庆大学学报，2004(3):85-88.