提高负荷预测精度,搞好配电网规划

摘要：随着我国经济的快速发展，电力需求不断持续增长，电网公司担负着电网规划工作，在电力系统中，配电系统与用户的联系最紧密，对用户的供电可靠性和供电质量的影响也最直接。好的配电网规划不仅能够为电力公司节省大量的投资和运行费用，而且能够提高用户的供电满意度。电网公司如何有效地利用各种资源，提高用户的供电满意度，经济的发展做出更大的贡献，是电网公司面临的新问题。

关键词：配电网 规划 经济 负荷预测

配电系统安全、可靠、经济的运行，一方面关系到电力公司的经济效益，另一方面对于满足人们生活和经济发展需要，提高用户的满意度和树立良好的公司形象有着重要意义，同时可以最大限度地节约国家基建投资，促进国民经济健康发展，提高其他行业的经济和社会效益，因而其重要性不可低估。因此，对配电网规划问题进行研究，以期最大限度地提高规划质量，具有重大的现实意义。

1配电网规划存在的问题

随着国家大力加强对城乡电网建设与改造的投入，配电网的发展取得了巨大成就。配电网的供电可靠性逐年提高，配电线路的回路数量大幅度增加，供电半径大大缩短，设备的健康状况取得了较大的提高，在技术改造和技术进步方面积累了一定的经验。但由于国民经济的发展迅速，用电负荷需求量猛增，对供电的质量和可靠性要求也逐渐提高，普遍出现城乡电网不能充分满足各方面要求，电网严重过负荷的现象。并且由于各种原因城乡网建设严重滞后电源建设和负荷的发展，电网有电送不进、供不出、用不上的现象非常严重。这表明城乡电网己成为制约用电市场进一步扩大的瓶颈，影响到国民经济的发展，加速城乡电网建设与改造己经是当前电力工业的急迫任务。

在我国电力工业发展的过程中，长期以来存在着“重发轻供”的倾向，致使大多数配电系统网架薄弱。具体表现为：1）配电系统建设明显滞后于城市建设和发输电系统的建设；2）网架薄弱，供电不合理，有些地方存在“有电送不出”的现象；3）供电质量差，可靠性低，损耗高；4）配电自动化程度低；5）电压等级低，致使变电站布点和馈线布线都存在困难。

2配电网规划的一般思路及方法

电力系统规划的推动力是负荷的增长和变化。用户负荷的增加和变化必然会引起低压和中压配电系统的变化，这就使得输电系统也要作相应的变动。配电网规划的作用在于剖析当前规划区域内电网运行状况，在考虑经济效益的前提下，合理分布上级电源，选取最优的网架建设方案，提高线路可转供电能力，清理改造残旧设备及线路，保证电网安全稳定运行。一般而言，配电网规划主要内容包括：现状电网分析、电力负荷预测及变电站布点结果、规划原则、配电网建设项目及估算投资、规划方案评估、结论和建议等，其中电力负荷预测在配电网规划当中尤为重要。

2.1现状电网分析

配电网规划的第一步是现状电网分析，只有了解电网的现状，才能有针对性的对其进行改造。电网规划工作不仅需要大量有关社会经济发展的历史数据及其分析，还需对电力供需现状进行深入的调查，同时也要对社会经济发展有比较全面的认识和准确的把握。在明确配电网供电接线方式、供电能力、供电设备更新的必要性及可靠性，并考虑经济效益的前提下制定合理的改造目标。供电接线方式多种多样，常见的有放射性供电，单环网供电，两供一备供电，双环网供电等。不同的供电方式适应不同的需求，比如在负荷密度较低的农村地区，我们可以选择放射性线路供电，以节省投资，提高投入产出比；而在负荷密度较高的城区，则比较适合采用单环网供电，以提高供电可靠性，当负荷进一步增长时，则可以考虑两供一备环网供电。

2.2电力负荷预测及变电站布点结果

电力负荷预测是城乡电网规划设计的基础。电力负荷的发展水平是确定供电方案、选择电气设备的主要依据。它关系到规划地区的电源开发、网络布局、网络的接线方式、供电设备的装机容量以及电气设备参数选择等一系列问题的合理确定。在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策、自然条件与社会影响的条件下，研究或利用一套系统处理过去与未来负荷的数学方法，在满足一定精度要求的前提下，确定未来某特定时刻的负荷数值，称为负荷预测。它包括两个方面的含义：一是未来需求量的预测，即功率；二是未来用电量的预测，即能量。按照负荷预测的周期，一般可分为：（1）近期预测：其预测周期为1-5年，对配电网的增容、规划极为重要。（2）中期预测：其预测周期为6-15年，主要应用于电力系统中期规划。（3）长期预测：其预测周期为16-35年，主要应用于电力系统远景规划。电力负荷行为受许多因素的影响。这些因素大致包括四种类型：经济因素、时间因素、气候因素以及随机干扰。虽然电力负荷受着这许多因素的影响，但负荷仍呈现明显的特征。从时间特性来看，电网负荷具有年间负荷不断增大及年内周期性变化两种特征；从空间特性来看，电网负荷随着用户的增多及区域的扩大，负荷同时率及负荷增长行为的变化是有规律的。

进行负荷预测的一般过程如下：（l）根据实际需要，确定合理、可行的预测内容。（2）广泛收集相关资料，并进行审核和必要的加工整理。（3）对基础资料作初步分析，从中选出有代表性的、可用度高的有关资料，同时将资料中的不良数据进行分析和处理。（4）选择适当的预测模型。可考虑本地区实际情况，采用多种数学模型进行计算，以便对比选择。（5）对多种预测结果综合分析，进行比较、判断和评价，合理修正初步预测结果，确定最终的预测值。负荷预测结果的准确性直接影响到电网的技术经济指标。对电力负荷预测过高，将造成电力设备、资金的积压和浪费，降低了电力投资的经济效益；反之，过低的负荷预测，将导致设备容量过小而不能生产和输送足够的电力，将影响国民经济的发展和人民生活水平的提高。因此，应尽可能提高预测的精度。

负荷预测工作可以从全面和局部两方面进行。一是对全地区总的需要量进行全面宏观预测，以便确定规划年的输配电系统所需要的设备分量；二是对供电区内每个分块（分区）需要量进行局部预测，以确定变电站的合理分布，一般变电站建在负荷中心。负荷预测的方法是多种多样的。目前，人们对它的研究比较深入，方法也很多，如回归分析法、时间序列法、经济计量模型、神经网络、专家系统、模糊预测等。

（1）年平均增长法是负荷预测中常用的一种方法，它是趋势外推法的一种。电力负荷的变化一方面有其不确定性，如气候的变化、意外事故的发生等造成对电力负荷的随机性干扰。另一方面，在一定条件下，电力负荷存在着明显的变化趋势。一旦找到了负荷的变化趋势，按照该变化趋势就能对未来负荷情况作判断。因此可以利用对历史数据的分析，总结出其电量、负荷的发展变化的增长率，同时结合考虑该城市的近、中、远期的规划发展，确定出在规划期间各规划年的增长率，即可得知各规划年的电量和负荷值。

（2）人工神经网络理论是一门新兴的交叉学科，目前正处在迅速发展阶段。人工神经网络是由大量的简单神经元组成的非线性系统，每个神经元的结构和功能都比较简单，而大量神经元组合产生的系统行为却非常复杂。它具有较强的学习能力、计算能力、变结构适应能力、复杂映射能力、记忆能力、容错能力及各种智能处理能力。在人工神经网络的研究领域中，有代表性的网络已达数十种。随着应用研究的不断深入，新的模型也在不断推出。目前研究和应用最多的是四种基本模型，即神经网络、多层前馈神经网络、自组织神经网络和概率神经网络以及他们的改进模型。

（3）灰色系统理论是80年代初由我国学者邓聚龙教授提出并发展的，在灰色理论研究中，将各类系统划分为白、黑和灰色系统。“白”指信息完全已知，“黑”指信息完全未知，“灰”指信息不完全。灰色系统理论将随机量当作是在一定范围内变化的灰色量，将随机过程当作是在一定范围、一定时区内变化的灰色过程。对灰色量不是从找统计规律的角度，通过大样本量进行研究，而是用数据处理即数据生成的方法，将杂乱无章的原始数据整理成规律性较强的生成数列再做研究。基于灰色模型GM（1，N）进行的定量预测称为灰色预测，灰色预测一般不需要大量的时间数据和空间数据，而是根据实际情况选择适量的数据，进行累加生成、建模和预测。

根据负荷预测、城市经济发展状况及用户报装负荷，预测规划年电力需求增长，考虑变电站布点及建设容量。变电站是电能汇集和分配的主要设施，其选址和容量设置在规划中发挥着重要的基础作用。变电站站址应尽可能的选在负荷最密集的地方，这样在变电站出线上可以节省许多投资，并且有效降低线路运行损耗。

2.3配电网规划原则

配电网规划即是采用科学的方法确定何时何地在规划区内新建或改建何种电力设施，力求在规划期末使配电网络达到一个比较理想的结构。理想的网架结构应该满足以下基本要求。

（l）尽量满足用户的用电要求。配电比例适当，容量充裕，在各种运行方式下，都能尽量满足国民经济各部门及人民生活不断增长的用电需求。电力工业的发展速度，应超前于其他部门的发展速度，起到先行作用。应竭力避免由于缺电而使工业企业不能充分发挥其生产能力的情况。

（2）保证用户供电的可靠性。电力系统中发生事故是导致供电中断的主要原因，但要杜绝事故的产生是非常困难的。对于供电中断将会造成重大损失的负荷及重要供电地区，需设置两个或以上独立的供电电源。电源间应能自动或手动切换，以便在任一电源发生故障时，使这类用户的供电不致中断。

（3）保证良好的电能质量。电压支持点多，能在正常及事故情况下保证电网的安全及电能质量。

（4）保证系统运行的灵活性。电网结构应能适合多种可能的运行方式，包括正常及事故情况下，高峰及低谷负荷时的运行方式。在变动运行方式或检修时，应保证操作安全、简便，对通信线路影响小等。

（5）保证系统运行的经济性。配电网直接与用户相连，供电半径大，供电范围广，连接用户多，负荷波动与变化频繁，加上由于主客观原因造成不明线损，使配电网线损量占整个电力系统线损比重很大。因此，加强配电网的经济运行，降低配电网的线损，对提高整个电力系统的经济性有特别重要的意义。

（6）保证网架结构合理。以”简单即可靠”的理念为导向，根据规划区现状网架的特点及理想网架的模式，选取合理的网架结构。一般来说，理想的网架为2-1环网、3-1环网、两供一备、三供一备等，这类网架结构既简单可靠，又经济合理。

2.4配电网建设项目及估算投资

配电网建设项目及估算投资，是在已知电力负荷预测方案和电源建设计划的基础上，为满足电力送出、规划区域供电能力和完善网架结构，提出规划年建设项目方案，论证确定规划水平年最优的电网结构，以保证将电力安全可靠地送至用户，并使电网建设、运行费用最小，方案主要考虑能否有效提高规划区域供电能力，同时必须兼顾考虑建设的经济性。

3地理信息系统在配电网规划中的应用

利用GIS技术，存储地理数据以描述“真实的世界”，并使这个世界真实的再现于设计者眼前，同时对将人工智能技术与地理数据结合，有效的利用GIS的空间分析功能与网络分析功能，使配电系统规划更准确、更经济，而且设计标准化，加速了设计的过程。在GIS环境下利用计算机进行配电网规划的综合方法，协调实现三个功能：空间负荷预测、长期配网规划、短期配网规划，其中，长期配网规划从长远观点来看是为短期配网规划确立一个方向，短期配网规划则必需确定设备的容量、尺寸以及地理上和电力结构上的精确位置。在实现空间负荷预测和长期规划时采用了GIS空间数据模型，在实现短期规划时采用了点-线数据模型。国外利用GIS技术已实现自动化配电网规划，如可随时根据负荷要求得出需要新增线路的最佳路径及最佳导线截面，即实现负荷报装自动化。

4以电力负荷预测为基础，搞好配电网规划

电网建设既属于城市基础建设的一部分，又是保证一个地区建设和发展的重要产业，因此在电网开发建设过程中应提高电力负荷预测的精度，负荷预测的精确度将直接影响到配电网规划中电源的布点以及目标网架的结构和规模。因此负荷预测在方法上要求具备很强的科学性，在结果上既要求具有前瞻性又要具有精确性。采用能反映电力负荷客观规律和发展趋势的科学方法，以现状负荷水平为基准，预测将来负荷的发展。以便更准确的把握电力需求变化，将投资落在最有效益的地方。

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