《电力系统规划》第2章课件

电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院第第 2 2 章章 电力负荷预测电力负荷预测2.1 2.1 电力系统负荷预测概述电力系统负荷预测概述2.2 2.2 电力负荷预测的数据处理技术电力负荷预测的数据处理技术2.3 2.3 确定性负荷预测方法确定性负荷预测方法2.4 2.4 不确定性负荷预测方法不确定性负荷预测方法2.5 2.5 空间负荷预测空间负荷预测2.6 2.6 负荷预测评价负荷预测评价第 2 章 电力负荷预测2.1 电力系统负荷预测概述1电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.1 电力系统负荷预测概述电力系统负荷预测概述1.1.负荷预测的基本概念及意义负荷预测的基本概念及意义2.2.电力系统负荷的构成和特点电力系统负荷的构成和特点3.3.电力系统负荷预测分类及特点电力系统负荷预测分类及特点4.4.负荷预测的基本程序和影响因素负荷预测的基本程序和影响因素2.1 电力系统负荷预测概述2电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1.1.负荷预测的基本概念及意义负荷预测的基本概念及意义2.2.1)1)基本概念基本概念负荷预测是根据系统的负荷预测是根据系统的运行特性运行特性、增容决策增容决策、自然条件自然条件与与社会影响社会影响等诸多因素，在满足一定等诸多因素，在满足一定精度要求的条件下，确定未来某特定时刻的负精度要求的条件下，确定未来某特定时刻的负荷数据，其中负荷是指电力需求量（功率）或荷数据，其中负荷是指电力需求量（功率）或用电量。用电量。是以电力负荷为对象进行的一系列预是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作。测工作。2 2）意义）意义预测未来电力负荷的预测未来电力负荷的时间分布时间分布和和空间分布空间分布，为，为电力系统电力系统规划规划和和运行运行提供可靠的决策依据。准提供可靠的决策依据。准确的负荷预测，是衡量一个电力企业的管理是确的负荷预测，是衡量一个电力企业的管理是否走向现代化的显著标志之一。否走向现代化的显著标志之一。负荷预测的基本概念及意义3电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.2.电力系统负荷的构成和特点电力系统负荷的构成和特点1 1）采用不同的分类方法，将规划区域范围内（例采用不同的分类方法，将规划区域范围内（例如全国、省、地、县（市）的电力负荷分成若如全国、省、地、县（市）的电力负荷分成若干类别；干类别；2 2）分门别类地进行分析研究和预测其可能的变化分门别类地进行分析研究和预测其可能的变化趋势；趋势；3 3）采用某些综合技术进行研究和预测，便可以得到）采用某些综合技术进行研究和预测，便可以得到电力系统规划中所需要的相关负荷资料。电力系统规划中所需要的相关负荷资料。2.电力系统负荷的构成和特点4电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院电力负荷按照电力负荷按照不同的研究目标采用不同的分类方法不同的研究目标采用不同的分类方法按用电部门的属性划分按用电部门的属性划分按用电的目的划分按用电的目的划分按用电单位或部门的重要性划分按用电单位或部门的重要性划分按电力负荷的大小划分按电力负荷的大小划分电力系统规划中负荷预测采用的分类方法主要是电力系统规划中负荷预测采用的分类方法主要是按用电的部门按用电的部门属性划分法属性划分法和按和按负荷预测的时间负荷预测的时间长长短的划分法短的划分法电力负荷按照不同的研究目标采用不同的分类方法5电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院第一产业第一产业第二产业第二产业第三产业第三产业动力、照明、动力、照明、电热、操作电热、操作控制及通讯控制及通讯一类、二类、三类一类、二类、三类最大负荷最大负荷平均负荷平均负荷最小负荷最小负荷第一产业动力、照明、电热、操作控制及通讯一类、二类、三类最大6电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院用电负荷用电负荷：系统内各用户在某一时刻所耗用电力系统内各用户在某一时刻所耗用电力的总和的总和供电负荷供电负荷：用电负荷用电负荷+网损网损(线路和变压器损耗线路和变压器损耗)发电负荷发电负荷：供电负荷供电负荷+发电厂厂用负荷发电厂厂用负荷国民经济行业用电：国民经济行业用电：第一产业、第二产业、第三第一产业、第二产业、第三产业和居民生活用电产业和居民生活用电第一产业：第一产业：农、林、牧、渔、水利业农、林、牧、渔、水利业第二产业：第二产业：工业和建筑业工业和建筑业第三产业：第三产业：除一二产业用电中的其他部分除一二产业用电中的其他部分一级负荷、二级负荷、三级负荷一级负荷、二级负荷、三级负荷用电负荷：系统内各用户在某一时刻所耗用电力的总和7电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3.3.电力系统电力系统负荷预测负荷预测分类及特点分类及特点用电负荷按用电部门的属性划分用电负荷按用电部门的属性划分 工业用电：重工业用电、轻工业用电：重工业用电、轻工业用电工业用电 农业用电：农业用电：排灌用电、农排灌用电、农副加工用电、农村照明用电副加工用电、农村照明用电 交通用电：电气铁路用电、交通用电：电气铁路用电、城市交通用电城市交通用电 市政用电、商业用电、街道市政用电、商业用电、街道照明用电、家庭生活用电、照明用电、家庭生活用电、公共娱乐用电公共娱乐用电3.电力系统负荷预测分类及特点用电负荷按用电部门的属性划8电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院负荷预测按负荷预测按时间时间分类分类电网调度部门电网调度部门电力规划部门电力规划部门长期长期以年为单位以年为单位1030年年中期中期数周至一月数周至一月510年年短期短期2448小时以内小时以内15年年超短期超短期1小时以内小时以内负荷预测按时间分类电网调度部门电力规划部门长期以年为单位19电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院负荷预测按负荷预测按行业行业分类分类 按行业分按行业分 城市民城市民 用负荷用负荷 工业负荷工业负荷 商业负荷商业负荷 农村负荷农村负荷负荷预测按行业分类 按行业分 城市民 工业负荷 商业负荷 农10电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院负荷预测按负荷预测按特性特性分类分类最高负荷、最低负荷、平均负荷最高负荷、最低负荷、平均负荷负荷峰谷差，高峰负荷平均，低谷负荷平均负荷峰谷差，高峰负荷平均，低谷负荷平均平峰负荷平均、全网负荷平峰负荷平均、全网负荷母线负荷，负荷率母线负荷，负荷率负荷预测按特性分类最高负荷、最低负荷、平均负荷11电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4.4.负荷预测的基本程序和影响因负荷预测的基本程序和影响因素素1 1）调查和选择历史负荷数据资料）调查和选择历史负荷数据资料2 2）历史资料的整理）历史资料的整理3 3）对负荷数据的预处理）对负荷数据的预处理4 4）建立负荷预测模型）建立负荷预测模型5 5）预测模型的应用）预测模型的应用6 6）预测结果的评价）预测结果的评价7 7）预测精度的评价）预测精度的评价8 8）编写预测分析报告）编写预测分析报告基本程序基本程序4.负荷预测的基本程序和影响因素1）调查和选择历史负荷数12电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1 1）经济发展水平及经济结构调整的影响）经济发展水平及经济结构调整的影响2 2）收入水平、生活水平和消费观念变化的影响）收入水平、生活水平和消费观念变化的影响3 3）电力消费结构变化的影响）电力消费结构变化的影响4 4）气候气温的影响）气候气温的影响5 5）电价（分时电价，可中断电价）的影响）电价（分时电价，可中断电价）的影响6 6）需求侧管理措施的影响）需求侧管理措施的影响7 7）电力供应侧）电力供应侧8 8）政策因素）政策因素 影响因素影响因素1）经济发展水平及经济结构调整的影响13电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 随机干扰随机干扰气候气候 时间时间 经济经济 影响因素影响因素 随机干扰气候 时间 经济 影响因素14电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院常用负荷曲线常用负荷曲线日负荷曲线日负荷曲线:一天内每小时一天内每小时(整点时刻整点时刻)负荷的变化情况。负荷的变化情况。常用负荷曲线日负荷曲线:一天内每小时(整点时刻)负荷的变化情15电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院年负荷曲线年负荷曲线:每年每个月最大负荷变化情况。每年每个月最大负荷变化情况。年负荷曲线:每年每个月最大负荷变化情况。16电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.2 2.2 电力负荷预测的数据处理技术电力负荷预测的数据处理技术 1.历史数据的作用历史数据的作用历史数据是负荷预测的根基。历史数据是负荷预测的根基。任何预测技术都是针对历史数据进行研究的，任何预测技术都是针对历史数据进行研究的，发现其发现其内在规律内在规律，进而预测未来负荷。历史数，进而预测未来负荷。历史数据的据的真实、准确和简洁真实、准确和简洁直接影响到预测精度的直接影响到预测精度的高低。高低。2.2 电力负荷预测的数据处理技术 17电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院 2.2.数据处理的必要性数据处理的必要性【必要性】【必要性】历史数据的正确性直接影响到预测精度历史数据的正确性直接影响到预测精度的高低。因此需要对历史数据进行合理性分析，的高低。因此需要对历史数据进行合理性分析，去伪存真。去伪存真。【意义】【意义】数据的前置处理可使原始数据得到优化，数据的前置处理可使原始数据得到优化，降低算法的时间和空间复杂性，利于算法的最终降低算法的时间和空间复杂性，利于算法的最终实现。实现。【基本要求】【基本要求】排除人为因素或统计口径不同带来的误差；排除人为因素或统计口径不同带来的误差；尽量减少尽量减少“异常数据异常数据”；对缺失数据进行合理处理。对缺失数据进行合理处理。2.数据处理的必要性18电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3.3.数据处理的基本内容数据处理的基本内容（1 1）数据补全：）数据补全：可使用人工填写空值、使用最可能的可使用人工填写空值、使用最可能的值填充、使用一个全局常量填充等方法。值填充、使用一个全局常量填充等方法。（2 2）数据噪声处理：）数据噪声处理：由于数据录入或测量仪表等原因由于数据录入或测量仪表等原因可能使数据可能使数据存在存在较大的较大的偏差偏差，为了保证预测模型的有，为了保证预测模型的有效性，效性，必须必须对异常数据进行相关对异常数据进行相关处理处理，常用的方法有，常用的方法有分箱、聚类、回归、计算机和人工检查分箱、聚类、回归、计算机和人工检查结合四类方法。结合四类方法。（3 3）负荷数据预处理：）负荷数据预处理：对历史负荷数据资料中的异常对历史负荷数据资料中的异常值的平稳化以及缺失数据的补遗。主要采用水平处理、值的平稳化以及缺失数据的补遗。主要采用水平处理、垂直处理方法。垂直处理方法。3.数据处理的基本内容（1）数据补全：可使用人工填写空值、19电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院对异常数据，主要采用水平处理和垂直处理方法对异常数据，主要采用水平处理和垂直处理方法 数据的水平处理：数据的水平处理：分析数据时，将前后两个时间分析数据时，将前后两个时间的负荷数据作为基准，设定待处理数据的最大变的负荷数据作为基准，设定待处理数据的最大变动范围，当待处理数据超过这个范围，就视为不动范围，当待处理数据超过这个范围，就视为不良数据，采用良数据，采用平均值平均值的方法平稳其变化；的方法平稳其变化；数据的垂直处理：数据的垂直处理：在负荷数据预处理时考虑其在负荷数据预处理时考虑其24h24h的小周期，即认为不同日期的同一时刻的负荷应的小周期，即认为不同日期的同一时刻的负荷应该具有相似性，同时刻的负荷值应维持在一定的该具有相似性，同时刻的负荷值应维持在一定的范围内，对于超出范围的不良数据，修正为待处范围内，对于超出范围的不良数据，修正为待处理数据的最近几天该时刻的理数据的最近几天该时刻的负荷平均值负荷平均值。对异常数据，主要采用水平处理和垂直处理方法 20电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1 1）负荷预测的数据补全）负荷预测的数据补全缺失数据无法回避，它的存在增大了预测误差。缺失数据无法回避，它的存在增大了预测误差。缺失数据的处理方法缺失数据的处理方法(1)(1)将缺失数据剔除将缺失数据剔除(2)(2)用插补法补全数据用插补法补全数据单一插补：单一插补：一个缺失值构造一个替代值。稳定性不一个缺失值构造一个替代值。稳定性不够，适用于某些特定数据组。够，适用于某些特定数据组。多重插补：多重插补：一个缺失值构造多个替代值，用统计学一个缺失值构造多个替代值，用统计学方法处理，效果好，但工作量大。方法处理，效果好，但工作量大。1）负荷预测的数据补全21电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院数据补全的一般算法数据补全的一般算法1.首端、末端数据空缺的补全首端、末端数据空缺的补全2.采用趋势比例计算代替空缺数据，具体可采采用趋势比例计算代替空缺数据，具体可采用级比生成法。用级比生成法。设有设有n元原始数列元原始数列X，X =x(1),x(2),x(3),.x(n)若其首端、末端数据空缺，若其首端、末端数据空缺，即即 X =w(1),x(2),x(3),.w(n)此处，此处，w(1)和和w(n)为空缺数据。为空缺数据。数据补全的一般算法22电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院H(k)为为 X 的级比，定义为：的级比，定义为：H(k)=X(k)/X(k 1)则则H(k)为 X 的级比，定义为：23电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.中间数据空缺的补全中间数据空缺的补全适用于参考数据序列中间段若干数据出现缺适用于参考数据序列中间段若干数据出现缺失的情况。失的情况。（1）非邻均值生成法）非邻均值生成法 若原始数列若原始数列 X 为为 X(1),X(2),X(k 1),w(k),X(k+1),X(n)其中其中w(k)为空缺数据，记点为空缺数据，记点k的生成值为的生成值为w(k)，且，且w(k)=0.5 X(k 1)+0.5 X(k+1)2.中间数据空缺的补全24电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院（2 2）递推式非邻均值生成法：）递推式非邻均值生成法：适用于中间数据空缺适用于中间数据空缺较多的情况。步骤：较多的情况。步骤：11用用空缺数据两端空缺数据两端的数据采用非邻均值生成法得到中间的空的数据采用非邻均值生成法得到中间的空缺数据；缺数据；22再用再用两端的数据两端的数据和和己得出的空缺数据己得出的空缺数据逐个采用非邻均值生逐个采用非邻均值生成法成法原始数列原始数列 X =X(1),X(2),w(k1),w(k2),w(ki),X(n),其中其中 w(k j)中(j=1,i)为空缺数据，则（2）递推式非邻均值生成法：适用于中间数据空缺较多的情况。步25电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.3 确定性负荷预测方法 确定性负荷预测是把电力负荷预测用确定性负荷预测是把电力负荷预测用一个或一组方程描述，电力负荷与变量之一个或一组方程描述，电力负荷与变量之间有明确的一一间有明确的一一对应对应关系。关系。可分为经验技术预测法、经典技术预可分为经验技术预测法、经典技术预测法、经济模型预测法、时间序列预测法、测法、经济模型预测法、时间序列预测法、相关系数预测法等。相关系数预测法等。2.3 确定性负荷预测方法26电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院一、经验技术预测方法一、经验技术预测方法1.1.专家预测法专家预测法专家预测法又分为专家会议法和专家小组法。专家预测法又分为专家会议法和专家小组法。专家会议法：专家会议法：通过召集专家开会，面对面讨论。通过召集专家开会，面对面讨论。缺点：缺点：与会人数有限，影响代表性；权威者意见可与会人数有限，影响代表性；权威者意见可能起主导作用，影响其他人看法。能起主导作用，影响其他人看法。专家小组法：专家小组法：专家们不通过会议形式，而是以书面专家们不通过会议形式，而是以书面的形式独立发表个人见解，专家之间相互保密，的形式独立发表个人见解，专家之间相互保密，通过多次反复，给专家们重新考虑并修改原先意通过多次反复，给专家们重新考虑并修改原先意见的机会，最后综合出预测结果。见的机会，最后综合出预测结果。一、经验技术预测方法27电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.2.类比法类比法将类似事物进行对比分析，通过已知事物对未知将类似事物进行对比分析，通过已知事物对未知事物或新事物进行预测。事物或新事物进行预测。3.3.主观概率法主观概率法请若干专家来估计某特定事件发生的主观概率，请若干专家来估计某特定事件发生的主观概率，然后综合得出该事件的概率。然后综合得出该事件的概率。2.类比法28电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院二、需电量经典预测方法二、需电量经典预测方法用电单耗法用电单耗法电力弹性系数法电力弹性系数法负荷密度法负荷密度法综合用电水平法综合用电水平法人均电量指标换算法人均电量指标换算法分部门法分部门法回归分析法回归分析法时间序列法时间序列法二、需电量经典预测方法29电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1.用电单耗法根据产品（或产值）用电单耗和产品产量（或产根据产品（或产值）用电单耗和产品产量（或产值）来推算电量，是预测有单耗指标的工业和部值）来推算电量，是预测有单耗指标的工业和部分农业用电量的一种直接有效的方法。分农业用电量的一种直接有效的方法。所需要的用电量所需要的用电量A=A=预测期的产品产量预测期的产品产量b(b(或产值或产值)用电单耗量用电单耗量g g，即，即 A=bgA=bg适用于已有生产或建设计划的中近期负荷预测。适用于已有生产或建设计划的中近期负荷预测。1.用电单耗法根据产品（或产值）用电单耗和产品产量（或产值）30电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.电力弹性系数法 电力弹性系数电力弹性系数某一时期内用电量的年平某一时期内用电量的年平均增长率均增长率Ix与同时期国民生产总值与同时期国民生产总值 (GDP)年平均年平均增长率增长率Iy的比值。的比值。假设国内生产总值和需电量均按比例正常增假设国内生产总值和需电量均按比例正常增长，则需电量为：长，则需电量为：其中其中，Am 预测终止年份的用电量；预测终止年份的用电量；A0 预测起始年份的用电量；预测起始年份的用电量；km 预测年期限之内的平均弹性系数；预测年期限之内的平均弹性系数；m 预测期的年数。预测期的年数。2.电力弹性系数法 电力弹性系数某一时期内用电量31电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院【例【例1】某地区根据以往数据，结合地区发展规划电某地区根据以往数据，结合地区发展规划电力弹性系数取为力弹性系数取为1.05。GDP产值年平均增长率为产值年平均增长率为15%，2003年的用电量为年的用电量为20亿度，预测亿度，预测2009年的用年的用电量。电量。解：解：A2009=A2003（1+kmky）m =20（1+0.151.05）6 =48（亿（亿kWh）优点：优点：计算简单。计算简单。缺点：缺点：预测结果准确度不高，可用作远期规划粗线预测结果准确度不高，可用作远期规划粗线条的负荷预测。条的负荷预测。【例1】某地区根据以往数据，结合地区发展规划电力弹性系数取为32电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3.负荷密度法负荷密度负荷密度d d是指每平方公里土地面积上的平均负荷数是指每平方公里土地面积上的平均负荷数值。参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平值。参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平增长情况。以地区土地面积（或建筑面积）的平均增长情况。以地区土地面积（或建筑面积）的平均耗电量为参考依据的预测方法。计算式耗电量为参考依据的预测方法。计算式 A=SD式中式中 A某地区的年（月）用电量；某地区的年（月）用电量；S该地区的人口数（或建筑面积、土地面该地区的人口数（或建筑面积、土地面积）；积）；D人均电量（人均电量（kWh/人）或用电密度（人）或用电密度（kwh/m2）。3.负荷密度法负荷密度d是指每平方公里土地面积上的平均负荷数33电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院【例【例2】右表为右表为1987年我国部分大城市负荷密年我国部分大城市负荷密度（度（kW/km2）。北京市在规划城市负荷水平）。北京市在规划城市负荷水平时，对四环内负荷密度按时，对四环内负荷密度按40 50MW/km2、四环以外至规划市区四环以外至规划市区边缘负荷密度按边缘负荷密度按10 MW/km2、市区外、市区外则按则按0.190.32 MW/km2进行规划进行规划和设计。和设计。城市城市全市全市市区市区市中心市中心北京126.71733.0 2832.0沈阳98.3218.45 2829.8上海6957.0广州73.0526.50 5217.0重庆37.21195.0 3553.0天津137.6222.24620.9珠海50.672.0673.1武汉120.25 4329.0【例2】右表为1987年我国部分大城市负荷密度（kW/km234电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院4.4.人均电量指标换算法人均电量指标换算法 选取一个与本地区人文地理条件、经济发展选取一个与本地区人文地理条件、经济发展等各方面相似的国内外地区作为比较对象，通等各方面相似的国内外地区作为比较对象，通过分析比较两地过去和现在的人均电量指标得过分析比较两地过去和现在的人均电量指标得到本地区的人均电量预测值，再结合人口分析到本地区的人均电量预测值，再结合人口分析得到总用电量的预测值。得到总用电量的预测值。5.5.分部门法分部门法 分别对生活用电和产业用电进行预测，二者分别对生活用电和产业用电进行预测，二者相加得到总需求电量的预测。相加得到总需求电量的预测。考虑了各部门对负荷的影响，精度高。考虑了各部门对负荷的影响，精度高。数据量需求大。数据量需求大。4.人均电量指标换算法35电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院最大负荷值传统的预测方法最大负荷值传统的预测方法当已知规划期的负荷需用电量后，一般可用最大负当已知规划期的负荷需用电量后，一般可用最大负荷利用小时数法、同时率法预测最大负荷值。荷利用小时数法、同时率法预测最大负荷值。1 1）最大负荷利用小时法）最大负荷利用小时法 最大负荷最大负荷=预测需电量预测需电量/年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数 年最大负荷利用小时数年最大负荷利用小时数参考历史统计值及经负荷特性分析后确定。参考历史统计值及经负荷特性分析后确定。最大负荷值传统的预测方法当已知规划期的负荷需用电量后，一般可36电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2）同时率法）同时率法 综合用电综合用电最大负荷最大负荷 =供电地区的最大负荷之和供电地区的最大负荷之和 同时率同时率K 最大发电负荷最大发电负荷 =综合用电最大负荷综合用电最大负荷+系统的线损和厂用电系统的线损和厂用电 因为各用户的最大值不可能在同一时刻出现，因为各用户的最大值不可能在同一时刻出现，一般同时率的大小与电力用户的多少、各用户的一般同时率的大小与电力用户的多少、各用户的用电特点等有关，每个系统应根据实际统计资料用电特点等有关，每个系统应根据实际统计资料确定。确定。2）同时率法 综合用电最大负荷37电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.4 2.4 不确定性负荷预测方法不确定性负荷预测方法分类：分类：中长期负荷预测方法中长期负荷预测方法灰色预测法灰色预测法模糊预测法模糊预测法短期和超短期负荷预测法短期和超短期负荷预测法神经网络预测法神经网络预测法小波预测法小波预测法混沌预测法混沌预测法2.4 不确定性负荷预测方法38电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1.1.灰色预测法灰色预测法假设：假设：广义能量系统内，随机序列量的累加所形成广义能量系统内，随机序列量的累加所形成的新序列具有指数增长规律。的新序列具有指数增长规律。基础：基础：灰色系统理论灰色系统理论“白箱白箱”-”-全部信息已知全部信息已知“黑箱黑箱”-”-全部信息未知全部信息未知“灰箱灰箱”-”-部分信息已知部分信息已知核心：核心：灰色动态建模灰色动态建模(Grey Dynamic Model,GM)(Grey Dynamic Model,GM)将时间序列转化为微分方程，建立系统发展变化将时间序列转化为微分方程，建立系统发展变化的动态模型的动态模型1.灰色预测法39电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院灰色预测法的步骤：灰色预测法的步骤：第一步：第一步：将电力负荷视为灰色量，生成灰色序列将电力负荷视为灰色量，生成灰色序列第二步：第二步：累加得灰色模型，灰色过程变累加得灰色模型，灰色过程变“白白”第三步：第三步：调整、修改和取舍数据，提高精度调整、修改和取舍数据，提高精度第四步：第四步：累减还原数据，得到预测值累减还原数据，得到预测值优点：优点：要求负荷数据少，不考虑分布规律，运算方便。要求负荷数据少，不考虑分布规律，运算方便。缺点：缺点：当数据离散度大时，预测精度降低。当数据离散度大时，预测精度降低。灰色预测法的步骤：40电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院灰色预测法改进灰色预测法改进 灰色预测技术改进的必要性灰色预测技术改进的必要性 灰色预测模型的改进方法灰色预测模型的改进方法（1 1）改造原始数列）改造原始数列（2 2）改进预测模型）改进预测模型（3 3）改进技术方法）改进技术方法灰色预测法改进41电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.2.模糊预测法模糊预测法基础：模糊数学基础：模糊数学 引入隶属度、隶属函数等重要概念来分析处引入隶属度、隶属函数等重要概念来分析处理不确定或不完整、模糊性较大的数据。理不确定或不完整、模糊性较大的数据。核心：隶属函数核心：隶属函数 不再将事物间的关系简单视为二值逻辑，而是不再将事物间的关系简单视为二值逻辑，而是采用隶属函数描述事物间的从属、相关关系。采用隶属函数描述事物间的从属、相关关系。特点：多方面改进特点：多方面改进 较常规的预测算法在精度、对原始数据的准确较常规的预测算法在精度、对原始数据的准确度要求以及预测结果的提供形式上有很大的改进。度要求以及预测结果的提供形式上有很大的改进。2.模糊预测法42电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.5 空间负荷预测概念：概念：也称小区负荷预测也称小区负荷预测(SLF)(SLF)，定义为在未来电力，定义为在未来电力部门的供电范围内，根据区域不同的电压水平对部门的供电范围内，根据区域不同的电压水平对各网格区域进行预测。各网格区域进行预测。作用：作用：1 1）为有关部门提供相对详细的用地规划、地块性质、）为有关部门提供相对详细的用地规划、地块性质、建筑面积、建筑物构成等信息。建筑面积、建筑物构成等信息。2 2）对于新开发的区域，缺乏历史的负荷数据，因此）对于新开发的区域，缺乏历史的负荷数据，因此不能用趋势法来进行预测，而空间负荷预测法就不能用趋势法来进行预测，而空间负荷预测法就不存在这样的问题。不存在这样的问题。2.5 空间负荷预测概念：也称小区负荷预测(SLF)，定义43电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院3）电网中经常出现的负荷转移问题会对常规）电网中经常出现的负荷转移问题会对常规负荷预测方法的结果产生很大影响，负荷预测方法的结果产生很大影响，而空而空间负荷预测法则不受其影响。间负荷预测法则不受其影响。4）常规负荷预测方法很难考虑小区用地性质）常规负荷预测方法很难考虑小区用地性质改变后的负荷发展情况，改变后的负荷发展情况，而空间负荷预测而空间负荷预测却可以做到。却可以做到。3）电网中经常出现的负荷转移问题会对常规负荷预测方法的结果产44电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院1.1.空间负荷预测流程空间负荷预测流程空间信息收集空间信息收集土地使用决策土地使用决策负荷增长预测负荷增长预测利用地理信息系利用地理信息系统统(GIS)(GIS)平台对待平台对待预测区域的空间预测区域的空间信息进行处理，信息进行处理，可收集该区域在可收集该区域在地理、交通、社地理、交通、社区、市政和城市区、市政和城市规划方面的信息规划方面的信息根据不同负荷类根据不同负荷类别及区域使用条别及区域使用条件，对待预测区件，对待预测区域内准备开发的域内准备开发的空地进行适应性空地进行适应性评价，按得分高评价，按得分高低决定未来各区低决定未来各区域发展情况域发展情况根据用地决策得到的各类负荷用地区域面积，然后根据已有的各类用地的负荷密度，可得到该区域的新增用地的负荷增长情况。1.空间负荷预测流程空间信息收集土地使用决策负荷增长预测利45电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院配电网规划预测基本方法1 1）负荷密度法：）负荷密度法：负荷密度是指单位面积上用户消耗负荷密度是指单位面积上用户消耗电力的多少，随着用户特点电力的多少，随着用户特点(土地使用特点土地使用特点)的不的不同，负荷密度亦不相同。同，负荷密度亦不相同。2 2）用地仿真法：）用地仿真法：通过分析城市土地利用的特性和发通过分析城市土地利用的特性和发展规律，预测城市土地的使用类型、分布和面积展规律，预测城市土地的使用类型、分布和面积构成，并将土地使用情况转换成空间负荷。构成，并将土地使用情况转换成空间负荷。3 3）趋势分析法：）趋势分析法：趋势分析法广泛应用于对电力负荷趋势分析法广泛应用于对电力负荷总量的估计预测，在空间负荷预测中也可以采用。总量的估计预测，在空间负荷预测中也可以采用。配电网规划预测基本方法1）负荷密度法：负荷密度是指单位面积上46电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院2.6 负荷预测的综合评价1.1.综合评价的必要性综合评价的必要性2.2.分析误差大小、研究误差原因、认识分析误差大小、研究误差原因、认识预测结果准确度、改进负荷预测工作、选用适预测结果准确度、改进负荷预测工作、选用适当预测方法。当预测方法。预测误差用以衡量一个预测模型的应用效预测误差用以衡量一个预测模型的应用效果，使其处于可接受的范围内。一般果，使其处于可接受的范围内。一般 短期短期预测误差预测误差 3%3%中期中期预测误差预测误差 5%5%长期长期预测误差预测误差 15%15%2.6 负荷预测的综合评价综合评价的必要性47电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院预测误差形成的原因（1 1）数学模型大多数只包括一些主要因素，次要）数学模型大多数只包括一些主要因素，次要因素往往被忽略，与因素往往被忽略，与实际负荷之间存在误差实际负荷之间存在误差。（2 2）负荷所受的影响是千变万化的，进行预测的）负荷所受的影响是千变万化的，进行预测的目的和要求也是多种多样的，目的和要求也是多种多样的，预测方法若选择不预测方法若选择不当当，也会造成误差。，也会造成误差。（3 3）预测需用到大量资料，各项）预测需用到大量资料，各项资料资料并并不不能都保能都保证证可靠可靠。（4 4）某种）某种意外事件意外事件的发生也会造成预测误差。的发生也会造成预测误差。预测误差形成的原因（1）数学模型大多数只包括一些主要因素，次48电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院负荷预测滚动修正负荷预测滚动修正目前，规划研究部门所使用的各种预测方法基本目前，规划研究部门所使用的各种预测方法基本都未能真正反映电力需求发展的都未能真正反映电力需求发展的内在规律内在规律，故进，故进行负荷预测滚动修正是十分必要的。行负荷预测滚动修正是十分必要的。滚动修正周期滚动修正周期取决于城市规划的修正调整和重新取决于城市规划的修正调整和重新编制的时间安排。编制的时间安排。采用采用多种预测模型交叉结合多种预测模型交叉结合的方法进行滚动修正。的方法进行滚动修正。负荷预测滚动修正49电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院思考题思考题1.1.负荷预测有哪些作用？它用于哪些方面？请举负荷预测有哪些作用？它用于哪些方面？请举一例说明。一例说明。2.2.电力负荷预测如何分类，以表格形式列出其适电力负荷预测如何分类，以表格形式列出其适用范围、时效等相关比较。用范围、时效等相关比较。3.3.负荷曲线有哪些类型，分别有什么作用。说明负荷曲线有哪些类型，分别有什么作用。说明最大负荷利用时间的物理意义。最大负荷利用时间的物理意义。4.4.进行一项预测之前要进行哪些准备工作？进行一项预测之前要进行哪些准备工作？5.5.负荷预测为什么要进行数据处理？负荷预测为什么要进行数据处理？思考题50电力系统规划 第 2 章 湖南工业大学 电气与信息工程学院6.如何确定一组负荷是确定性负荷还是非确如何确定一组负荷是确定性负荷还是非确定性负荷？定性负荷？7.将专家预测法用流程图表示出来。将专家预测法用流程图表示出来。8.说说在什么情况下使用用电单耗法和电力说说在什么情况下使用用电单耗法和电力弹性系数法可以得到相对准确的预测值。弹性系数法可以得到相对准确的预测值。9.预测误差是怎样形成的，如何减少误差。预测误差是怎样形成的，如何减少误差。10.请谈谈预测技术的发展前景与趋势。请谈谈预测技术的发展前景与趋势。6.如何确定一组负荷是确定性负荷还是非确定性负荷？51