电力负荷预测的理论和方法作者：中国电力资料网文章来源：本站原创更新时间：2008年06月24日我要评论(0)内容预览负荷预测的理论和方法很多，各式各样，在许多书籍和文章中都有详尽的阐述，限于篇幅，这里只作简明扼要的介绍。

并给出各种负荷预测方法的优缺点、所需数据和结果比较。

一、概述电力工业的发展一方面直接制约着国民经济和社会的发展，另一方面电力工业的发展也依赖于社会对电力的需求。

电力系统的作用就是对各类用户提供尽可能经济可靠而合乎标准要求的电能，以随时满足各类用户的要求，用电力系统的术语来说，就是满足负荷要求。

所以正确的电力负荷预测既可以为国民经济的发展提供充足的电力，也可以为电力系统自身的发展提供帮助，特别是对于电力系统规划而言，准确的负荷预测是整个规划工作的基础和前提。

近年来由于我国电力事业发展十分迅速，电力负荷预测的研究越来越得到了各个方面的重视，并已成为现代电力系统科学中一个重要的研究领域。

所谓电力负荷预测就是指对未来时刻的电力需求进行预测，它包括两个方面的含义，即：由于受到各种社会、经济、环境等不确定性因素的影响，从本质上来讲电力负荷是不可控的，因此进行完全准确的负荷预测是十分困难的。

多年来经过国内外学术界和工程界的不懈努力和研究，通过对不同负荷特性的研究和处理，以及各种方法在实际中的应用，目前电力负荷预测技术已日趋成熟，并已取得了十分重大的成就和效果，在电力系统的规划、运行等方面发挥了不可缺少的作用，获得了良好的经济效益和社会效益。

二、电力网络的负荷分类及其特性由于电力网络中的负荷是各种各样的，而总的负荷预测值常常是各种不同类型负荷预测的总和，所以进行电力负荷预测的前提是对电力负荷的特性进行深入分析和研究。

一般电力负荷可以分为城市民用负荷、商业负荷、工业负荷以及其它负荷，但为了预测的精确，各地往往把负荷分为更细的8类或10余类。

以下对各种不同的电力负荷及其特性进行分析和说明：（1）城市民用负荷：主要是城市居民负荷，它具有经常的年增长以及明显的季节性波动特点，而居民负荷的季节性变化在很多的情况下，直接影响系统峰值负荷的季节性变化，特别是随着空调装置、电冰箱等敏感于气候的家用电器日益广泛地使用，居民负荷变化对系统峰值负荷变化的影响越来越大。

（2）商业负荷：它也具有季节性变动的特性，这种变化主要是由于商业部门越来越广泛地采用空调、电风扇、制冷设备等敏感于气候的电器所致，并且这种变化趋势正在增长。

（3）工业负荷：一般将它看作是受气候影响较小的基础负荷，即使是对气候因素较敏感的工业也可以事先掌握。

工业负荷具有两个特点：一是用电量大；二是用电比较稳定。

（4）其它负荷：主要是市政生活用电和交通运输业用电负荷等。

其中交通运输用电比较稳定，而市政生活用电的月不均衡率较高，而且在我国由于经济的快速增长，其用电量将有比较大的增长。

其它的电力负荷分类方法还有包括按使用电力的目的划分(分为动力用电，照明用电，电热用电，通讯用电)、按用户的重要性划分(分为一级负荷，二级负荷，三级负荷)、按负荷的大小划分(分为最大负荷，平均负荷，最小负荷)以及按负荷预测期的时间长短划分(分为近期负荷，中期负荷，长期负荷)等不同的类型。

在实际环境中影响电力负荷变化的因素很多，对于这些因素可以分为以下几种类型：（1）经济因素：例如，供电区域人口、工业生产水平、电器设备数量变化及饱和水平特性、政策发展趋势变化以及更为重要的经济趋势对电网负荷增长/下降趋势的影响。

另外，电力系统的管理政策，如负荷侧管理及电价政策等因素也将对负荷变化产生影响。

这些经济因素对负荷影响的时间比较长，一般至少长于一周时间。

在季节变化及年度变化时，根据这些因素对负荷预测值进行相应的修正是十分重要的；（2）时间因素：目前系统中的最大负荷小时数越来越小，时间对负荷的影响越来越大。

对负荷模式有重要影响的时间因素主要有3种：季节变化、周循环、法定假日及传统假日。

常见的季节时间有：日照时间变化、季节需求比率结构的变化、学校学年开始、假期生产大幅度减少（如新年期间）等。

负荷周循环是供电区域人口工作-休息模式作用的结果，对于不同的典型季节周，其相应的典型负荷模式也是不同的。

法定及传统节日的影响体现在这些日负荷水平比正常值低，而且假日前或后的一些天中，由于趋向于一个长“周末”，电力需求模式也要发生明显变化。

（3）气候因素：在电力系统中有许多的气候敏感负荷，如电热器、空调及农业灌溉等，气候条件对负荷模式变化有着十分显著的影响。

而其中最重要的气候因素是温度，它的波动会引起负荷的显著变化，有时甚至会导致对机组的投运计划进行大规模修正。

此外，湿度是另一个重要的气候因素，特别是在高温或湿度大的区域，其形式与温度相似。

其他对负荷特性有影响的气候因素还有：风速、降雨量、云遮或日照强度等。

图2-1 电网负荷年间增长曲线（4）随机干扰：由于系统负荷是由大量分散的单独需求组合而成，系统负荷不断受到随机干扰的影响。

除了大量小干扰外，轧钢厂、同步加速器及风洞等大负荷的运行将引起电力负荷大的波动，而这些干扰的发生是不可预知的，它们对负荷的影响也是未知的。

电力负荷是一个随机非平稳过程，它由成千上万个单独部分分量组成，而每个部分分量又以不符合任何已知物理定律的不平稳形式变化着。

因此，电力负荷预测是一个十分复杂和困难的问题。

但是，电力负荷仍然呈现出比较明显的特征。

从时间特性来看，电网负荷具有年间负荷不断增长及年内周期性变化两种特征。

另外在高度工业化地区，很多工业负荷由于生产水平有正常周期变化，其年间增长趋势呈现周期性变动的特性。

从空间特性来看，随着用户的增多及区域的扩大，电网负荷同时率及负荷增长行为的变化是有规律的。

一方面用户数越多，负荷同时率越低；另一方面，随着年度的变化，因用户数的增长及每户平均用电量增长将导致电网负荷增长，但增长曲线的形状是区域分解的函数，供电区域面积越大，曲线越平滑，如图2-1所示。

从图2-1中可以看出全系统的年最大负荷增长呈现一个平滑、持续增长趋势，每年相应的天气等因素变化引起的负荷波动不大，而小区供电区域负荷变化却很陡峭，呈现典型的“S”曲线形状，负荷从0到最终饱和值只需几年时间。

所以，电力负荷虽然十分复杂、多变，对其的影响因素和随机干扰很多，但是它仍然呈现出一些规律性特性，通过对电力负荷这些规律性的分析，可以使我们对未来电力负荷的变化进行正确的预测工作，为电力系统的安全性、经济性服务。

三、电力负荷预测的分类及特点按照负荷预测的周期来分可以将其分为调度预测、短期预测、中期预测和长期预测四种,应用于电力网络规划的负荷预测主要有短、中、长期三种：（1）短期预测：预测周期为1～5年，主要是为电力系统规划、特别是配电网规划服务的，对配电网的增容、规划极为重要。

同时由于短期负荷预测的时间较短，与电力系统的近（短）期发展直接相关，因此短期负荷预测的准确与否对于电力系统而言是十分重要的。

目前对于短期负荷预测的研究工作已经取得了很大进展，它的重要性已得到了科研和系统规划等部门的普遍重视。

（2）中期预测：预测周期为5～10年，主要用于电力系统规划，包括发电设备及输变电设备的扩建计划、退役计划和改建计划，同时也影响电力网络的规划。

它不同于为系统运行服务的极（超）短期负荷预测。

中期负荷预测主要是为系统的增容规划服务的，它是电力负荷预测中一个重要的研究领域，特别是在进行电力网络规划时其重要性更加明显。

（3）长期预测：预测未来的10～30年，主要用来制定电力工业战略规划，包括燃料需求量、一次能源平衡、系统最终发展目标以及必要的技术更新、科研规划等。

但是长期负荷预测的涉及面相当广，因为它牵涉国民经济计划制定与实际发展的各个方面，而这种预测常常不是一个电力系统只依赖本身的信息与资料所能完成的。

一般应用于对某些大型的电力建设项目进行效益论证或是进行电力系统远景规划等情况。

以上的划分方法并不绝对，应用于规划的负荷预测之间也没有明显的界限。

由于不同电压等级设备建设的周期长短不同使得负荷预测的周期也做相应的变化。

与一般的经济预测或需求预测相比，电力负荷预测有以下几个特点：①既要作短期预测，更应作长期预测；②既要做电力预测，也要做电量预测；③既要有全国的负荷预测，也要有分地区的负荷预测；④电力负荷预测是“被动型”预测；⑤负荷预测受不确定性因素影响较大。

四、电力负荷预测的一般过程不同的负荷预测有各自的过程，但基本步骤却相近，可以分为8步：（1）预测内容的确定：由于不同级别的电网对预测内容的详尽程度有不同的要求，同一地区在不同时期对预测内容的要求也不尽相同，故应确定合理、可行的预测内容；（2）相关资料的收集：根据预测内容的具体要求，广泛搜集所需的有关资料。

资料的收集应尽可能全面、系统和准确；（3）基础资料的分析：将得到的大量资料进行全面分析，从中选出有代表性的、可用程度高的有关资料，同时将资料中的不良数据进行分析和处理；（4）经济发展的预测：由于电力系统的发展与国民经济和社会发展密切相关，所以需要对本地区经济和社会发展、人口增长等前景进行分析和预测；（5）预测模型的选择：根据所确定的预测内容，并考虑本地区实际情况和资料的可利用程度，选择适当的预测模型，求取模型的参数；（6）预测模型的应用：将模型应用到实际的系统中，对未来时段的情况进行预测；（7）预测结果的评价：通过对各种方法的预测结果进行比较和综合分析，根据经验和常识判断结果的合理性，对预测结果进行适当地修正，求得最终的预测结果；（8）预测精度的评价：对所采用预测方法进行可信度分析。

当然在实际的预测应用中，并不是严格地按以上步骤进行按部就班地预测，可以根据预测时的实际情况进行灵活地处理。

五、电力负荷预测的确定性方法国内外有很多专家学者对电力负荷预测进行了较为深入地研究。

从70年代就开始进行计算机负荷预测的研究，并且在大量实际的电力系统中进行了应用，80 年代又提出了空间负荷预测的概念，通过模拟法对负荷地理分布进行预测，改进了负荷预测方法的精度。

国内也有很多的部门对负荷预测进行了研究和应用，各地的供电部门对本供电区域都做过一定的负荷预测。

许多高校对负荷预测进行了长期而深入的研究，在与一些供电部门的合作中得到了很大的发展。

在形成系列软件方面，有相应的负荷预测软件包，并出版了几本电力负荷预测的专著。

不同类型的负荷预测有着不同的预测方法。

与电力系统运行有关的负荷预测方法和与电力系统规划密切联系的短、中和长期负荷预测所采用的预测方法是不同的。

用于电力网络规划的负荷预测方法主要分为三类：①确定性负荷预测②不确定性负荷预测③空间负荷预测确定性负荷预测方法，把电量和电力负荷预测用一个或一组方程来描述，它与变量之间有明确的一一对应关系。