电力系统可靠性原始参数的选取及预测研究

电力系统可靠性原始参数的选取及预测研究

张扬

（国网河北省电力公司沧州供电分公司河北省沧州市061000）

摘要：电力系统可靠性研究离不开可靠性的指标，因为指标的设定和计算是可靠性评估的前提。在电力市场环境下，与可靠性相关的问题中无论是电源和电网的规划、还是可靠性的收费问题，也都依托合理的指标对系统可靠性的反映和评估。本文总结和整理了近年来国内外关于电力系统可靠性评估指标体系方面的研究进展，探讨了电力市场环境下对大电力系统可靠性的新要求，介绍了基于电力传统可靠性指标和电力市场环境下可靠性指标，最后对该领域的研究进行了展望。关于电力系统可靠性评估指标体系方面的研究进展，探讨了电力市场环境下对大电力系统负荷预测是电力系统规划、计划、用电、调度等部门的基础工作。讨论了年度负荷预测、月度负荷预测和短期负荷预测的特点、成熟方法，分析了负荷预测问题的各种解决方案，并指出未来的主要研究方向。根据国内电力系统负荷预测的实践和国外的经验，对我国开展电力系统负荷预测工作提出了一些建议。

关键词：电力系统；负荷预测；模型；参数辨识

引言：负荷预测是从已知的用电需求出发，考虑政治、经济、气候等相关因素，对未来的用电需求做出的预测。负荷预测包括两方面的含义：对未来需求量（功率）的预测和未来用电量（能量）的预测。电力需求量的预测决定发电、输电、配电系统新增容量的大小；电能预测决定发电设备的类型（如调峰机组、基荷机组等）。负荷预测的目的就是提供负荷发展状况及水平，同时确定各供电区、各规划年供用电量、供用电最大负荷和规划地区总的负荷发展水平，确定各规划年用电负荷构成。1.负荷预测的方法及特点：电力系统负荷预测的原理，通常来说预测电力系统负荷最直接最有效的方法是建立一个负荷模型，该模型有两层含义：一是负荷的时空特性，二是负荷电压和频率特性。对于负荷的时空特性指的是随着时间与空间的不同分布，负荷的分布也会不同。这种负荷模型往往是比较复杂的，研究人员通常是采用负荷时间曲线来描述这种特性。这样负荷曲线以时间为依据，就可以分为日负荷、周负荷、季负荷以及年负荷；如果换成以时空角度为划分依据，则此曲钱又可分为系统、节点和用户三种负荷曲线；若按照负荷的性质来分，负荷曲线又可以分为工业、农业、市政以及生活负荷等。

在一般的安全运行的过程中，负荷模型指的就是未来时空特性，因此也可以将此作为负荷预测模型。通常负荷预测模型包含的内容是非常广泛的，在运行的过程中不仅能进行短期或者实时的负荷预测，还能在规划电力系统时做长期的预测。负荷的预测通常采用的是概率统计，有效地分析工具即为时间序列分析，由于是预测未来的负荷，所以会存在或多或少误差。对于未来负荷预测误差所产生的原因主要是一些不确定的因素与负荷变化的规律不一致，如某些自然灾害可能会导致停电，这样负荷曲线就会在事故时段出现一些突变。此时就不能依靠负荷预测模型所得出得结果了，因为有人的干预。但是也不能因为有不确定因素的存在就全盘否定负荷预测模型计算得出的结果，大多数情况下还是比较准确的。

1.1单耗法

按照国家安排的产品产量、产值计划和用电单耗确定需电量。单耗法分"产品单耗法"和"产值单耗法"两种。采用"单耗法"预测负荷前的关键是确定适当的产品单耗或产值单耗。从我国的实际情况来看，一般规律是产品单耗逐年上升，产值单耗逐年下降。单耗法的优点是：方法简单，对短期负荷预测效果较好。缺点是：需做大量细致的调研工作，比较笼统，很难反映现代经济、政治、气候等条件的影响。

1.2趋势外推法

当电力负荷依时间变化呈现某种上升或下降的趋势，并且无明显的季节波动，又能找到一条合适的函数曲线反映这种变化趋势时，就可以用时间t为自变量，时序数值y为因变量，建立趋势模型y＝f（t）。当有理由相信这种趋势能够延伸到未来时，赋予变量t所需未来值。这就是趋势外推法。

应用趋势外推法有两个假设条件：①假设负荷没有跳跃式变化；②假定负荷的发展因素也决定负荷未来的发展，其条件是不变或变化不大。选择合适的趋势模型是应用趋势外推法的重要环节，图形识别法和差分法是选择趋势模型的两种基本方法。外推法有线性趋势预测法、对数趋势预测法、二次曲线趋势预测法、指数曲线趋势预测法、生长曲线趋势预测法。趋势外推法的优点是：只需要历史数据、所需的数据量较少。缺点是：如果负荷出现变动会引起较大的误差。

2.电力市场环境下对电力系统可靠性的新要求

电力工业市场化以后，发电厂和电网分离，电力市场发展所导致的合作与竞争方面的不确定性，经济的发展和环境的影响，以及相关法规和政策调整所导致的不确定性等，这些因素对输电系统的可靠性提出了新的要求[2]。

（1）降低需求预测的不确定性

电力交易计划是要事先做出的，需求预测是电力交易计划的核心，为此要使需求预测尽可能准确，要求把不确定性降到最低程度。

（2）可靠性要面对多种电力公司

电力公司可以是拥有或运行发电、输电、配电设施的公司、个人、代办处授权或其他合法单位。电力公司的多样性对电力系统可靠性评估和管理带来新的挑战和机遇。

（3）要考虑多种传输能力。频繁的商业活动使电力系统的运行方式大范围变化，因此需要考虑多种形式的传输能力。

（4）要求对风险进行预测、监视，事先提出防范措施。电力市场中不确定因素的增加，使得电力系统的运行方式经常大范围变化，因此要求经常对风险进行预测以外，还要求以的确为基础安装扰动监视设备。

3.市场环境下大电力系统可靠性评估新的指标体系

在市场环境下，由于电价的实时性、节点电价的存在、网络阻塞等新的现象，迫切需要在传统的可靠性评估中引入新的指标来衡量系统的可靠性水平，这些指标要能同时反映可靠性和经济性。同时，要考虑可靠性和经济性的协调发展，即什么样的可靠性水平是合理的，在什么样的可靠性水平下经济性最优。因此国内外学者在可靠性与经济性优化方面做了大量的工作，并提出了一些新的指标。

（1）社会效益损失期望值（LOSBE）

传统可靠性指标是在电价固定不变的基础上来求取一段时间内的期望值，而在市场环境下，电价是时刻变化的，用户用电也必然受到影响。市场解除管制后，发电商独立运营，有可能因为电价太低而选择不供电。社会效益损失期望值（LOSBE）是基于社会收益最大化模型（SBM）和统计理论建立的，能够衡量可靠性价值，将可靠性和经济性紧密结合在一起。

（2）缺电损失评价率（RIEA）

在市场环境下，用户缺电与多种因素有关，其中包括许多不确定性因素，RIEA指标可在考虑不确定性因素的情况下计算系统的缺电成本，它能够精确地评估不确定因素给系统可靠性和经济性所带来的影响。但是RIEA的求解是建立在大量用户进行调查统计并作估算的基础上，其准确性较差。

总结：负荷预测是电力系统调度、运行计划和发展规划的前提，是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息。提高负荷预测技术水平，有利于计划用电管理，有利于合理安排电网运行方式和机组检修计划，有利于节煤，有利于制定合理的电源建设规划，有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此，负荷预测已成为实现电力系统管理现代化的重要内容。

参考文献：

[1]郭永基.电力系统可靠性分析[M].清华大学出版社，2003年.

[2]王锡凡.别朝红.电力市场条件下电力系统可靠性问题[J].2000（8）：19-22

[3]郭艳红.基于事例的推理（CBR）研究综述[J].计算机工程与应用，2004，40（21）：15.