电网规划中负荷预测和电力电量平衡的基本理论

电网规划中负荷预测和电力电量平衡的基本理论电网规划是根据电力系统的负荷及电源发展规划对输电系统的主要网架做出的发展规划，它是电力系统规划的一个重要组成部分。

在日常生产中，正确合理的电力系统规划实施后可以最大限度地节约国家基建投资，促进国民经济其他行业的健康发展，提高其他行业的经济效益和社会效益。

其中，电力电量平衡是很重要的考虑因素，其分为电力平衡和电量平衡，它是电力电量供应与需求之间的平衡。

因为电能不能大量存储，在电源规划与变电站布点规划中应根据电量和最大负荷预测结果进行电力和电量平衡。

一、负荷预测基本理论负荷是指电力需求量或者用电量，即广义负荷，而需求量是指能量的时间变化率，即功率。

也可以说，负荷是发电厂、供电区域或电网在某一瞬间所承担的工作负荷。

对用户来说，用电负荷是的用户所有用电设备在某一瞬间所消耗的功率之和。

负荷预测工作是根据电力负荷的发展规律，判断和预计负荷未来发展趋势和状况的活动，虽然电网规划中的负荷预测和一般的负荷预测有所不同，但它们都主要基于以下原理：1/ 9（1）可知性原理：人类可以认识过去、现在，也可以据此预测未来。

预测的可靠性取决于掌握事物发展规律的程度。

（2）可能性原理：事物未来的发展，存在各种可能性，而不是单一可能，因此，只能对于进行可能性预测。

（3）可控性原理：事物未来的发展是可以控制和干预的。

预测的动机在于将所预测的未来信息反馈至现在，从而作出决策，以调整和控制未来的行动。

（4）系统性原理：预测对象在时间上是连续的，预测将来必须已知过去和现在。

由于电力不能大量储存，发电、输电、供电和用电都必须同时进行，所以用电负荷的变化与人们的生活规律、生产活动同时变化。

这为用电负荷预测提供了依据。

例如：生活用电的变化总是与作息时间、天气变化、节假日活动等相对应；工厂用电负荷的变化总是与上下班时间、产品产量、产品类型等相对应，因此，用电负荷可以根据历史数据和未来的社会经济发展情况进行预测。

同时根据不同产业用电负荷的影响因素的不同，将用电负荷分为第一产业用电负荷，第二产业用电负荷，第三产业用电负荷和居民生活用电负荷。

负荷预测依据预测周期的长短可分为：超短期负荷预测、短期负荷预测、中期负荷预测和长期负荷预测。

长期负荷预测一般指10以年为单位的预测，用于电源规划和电网规划等；中期负荷预测指以月为单位的预测，主要用于确定水2/ 9库的运行方式、设备大修的计划和配网规划等；短期负荷预测指以天为单位的负荷预测，用于安排日调度计划或者周调度计划，包括确定机组的启停、水火电的协调、联络线交换功率、负荷经济分配、水库调度和设备检修等；超短期负荷预测指未来1h、未来0．5h甚至未来10min的预测，用于安全监视、预防性控制和紧急状态处理。

电网规划中的负荷预测属于上述的长期负荷预测，同时按预测年限的长短，电网规划中的负荷预测又分为近期负荷预测、中期负荷预测和远期负荷预测。

近期负荷预测为未来1—5年的预测；中期负荷预测为未来5—10年的预测；远期负荷预测为未来10—20年或更长时间的预测。

近期预测需要列出逐年预测数据，中期和远期预测只需给出规划期末的预测数据，远期负荷预测需要考虑最终负荷规模。

电网规划中的负荷预测内容包含两个方面：电量需求预测和电力需求预测，电力需求一般用年最大负荷表示。

电力需求预测和电量需求预测结果可通过最大负荷利用小时数进行校核，随着第三产业的在产业结构中所占比重的增加，最大负荷利用小时数会有所降低。

二、负荷预测的流程负荷预测一般按以下流程进行：1、资料收集和资料分析在负荷预测任务明确后，首先需要进行的是资料收集。

资料3/ 9收集包括以下几个方面：（1）本地区的地理位置及特征、历史演变、资源分布、气候特点、历史上自然灾害情况等资料；（2）本地区最近5-10年的社会经济发展情况，包括人口、国内生产总值、居民收入及消费水平、各行业发展、土地使用、能源供应、城市规模等资料；（3）本地区城市总体发展规划、城市分区功能定位、重点项目规划、新建电源规划等资料；（4）上级电力系统规划、电源布局规划等资料；（5）本地区电网最近5-10年的历史资料，包括全社会用电量、各个行业和居民用电量、最大供电负荷、典型负荷曲线、潮流分布和电压质量、限电情况、系统事故情况、设备情况、各电压等级变电站和大用户的电量和负荷数据、网络线损等数据；（6）上一次电网规划资料及其它与本次负荷预测有关的资料。

资料收集是一个繁琐而漫长的过程，需要付出艰辛的劳动。

在负荷预测过程中，可能要不断补充资料。

在资料收集过程中，就要开始分析整理资料，以便尽早发现不合格资料，能够早日完善和补充资料。

在整理分析资料过程中，并要对资料进行分类、编号和登记，以便查找和使用。

在分析资料的过程中，要对资料的准确性进行分析，对于不合格资料要坚决剔除，并设法寻找替4/ 9代资料；对于个别异常数据则应根据实际情况予以修正。

分析资料时，应采用多种资料相互核对，找出差别，以便把握更准确的数据。

2、建立数学模型和进行预测计算基本完成资料收集的基础后，就可以开始选择预测方法，进行建立数学模型，并应用数学模型进行预测计算。

在进行预测方法选择和数学建模时，首先将历史数据作图，分析图形形状，并计算出有关参数。

根据历史数据的图形曲线走势和相关参数，选择比较接近的数学模型。

得出数学模型后，应该采用历史数据进行校核，校核正确后，即可开始预测计算。

数学建模和预测计算，需要反复进行多次，而且要采取至少三种不同的预测方法进行预测。

不同预测方法的预测结果可能相差过大，需要分析原因，并予以纠正。

负荷预测应给出高、中、低三种方案的预测结果，三种方案的结果应该比较接近，并要给出建议首选方案。

负荷预测需要反复计算，计算工作量大，而且繁琐，因此，建议自行编制或订购相应的计算机软件，以提高工作效率，减小劳动强度。

3、分析预测结果和编写预测报告书预测计算完成后，要对预测结果进行分析，最好是请多个相关部门的工程师或专家一起协助分析。

如果有疑点，而且不能说明清楚的，应该寻找原因，直至能够说明或是重新预测对结果进行修正。

得出大家认可的预测结果后，需要编写预测报告书。

预5/ 9测报告书应该包括以下内容：（1）对本次负荷预测任务进行描述；（2）对采用的资料和历史数据进行描述和分析；（3）对选用的数学模型及其原因进行描述；（4）对采用的相关参数进行说明；（5）将计算结果列表，并进行必要的说明。

三、负荷预测应注意的问题负荷预测涉及的因素很多，而且很多因素具有不确定性。

所以，很难做到非常准确。

但是，负荷预测是电网规划的基础，应该有较高的准确性。

在负荷预测时应注意以下几个问题。

（1）要切实理解各种负荷预测方法的特点和适用性，在充分分析历史数据的基础上，做到恰当选用预测方法和数学模型；（2）要综合应用不同的方法进行预测，对于大用户和新建用电大户的用电量和用电负荷要单独列出计算；（3）要注意用电量、全社会最大负荷以及网供最大负荷等之间的约束关系；（4）对于远期负荷预测，宜采用饱和负荷密度或平均增长率等控制误差，以免造成预测结果偏离过大。

四、电力电量平衡的基本理论电力电量平衡分为电力平衡和电量平衡，其中电量平衡又分6/ 9为有功平衡和无功平衡。

进行电力平衡主要用于：（1）根据系统预测的负荷水平，必要的备用容量、厂用电以及网损容量确定系统所需的装机容量水平。

系统需要的发电设备容量应该是系统综合最大负荷与系统综合备用容量及系统中厂用电和网损所需的容量之和；（2）确定各类发电厂的建设规模（或装机规模）及建设进度；（3）研究电力系统可能的供电地区及范围，同时，还应研究与相邻电网（或地区）联网的可能性和合理性；（4）确定电力系统（或地区）之间主干线的电力潮流，即确定可能的交换容量。

进行电量平衡主要用于：（1）确定系统需要的发电量；（2）研究系统现有发电机组的可能发电量，从而确定出系统需新增加的发电量；（3）根据选择的代表水平年，确定水电厂的年发电量，从而确定火电厂的年发电量，并根据火电厂的年发电量进行必要的燃料平衡；（4）根据系统的火电装机容量及年发电量，确定出火电机组的平均利用小时数，以便校核火电机组规模是否满足系统需要；（5）电量平衡是全国（或地区）能源平衡的基础资料之一。

7/ 9电量平衡的好坏，也关系到全国（或地区）能源平衡的质量，并影响能源工业的发展。

对于比较简单的系统，可以在系统负荷曲线上安排机组出力来进行平衡和分析，但对于规模稍大的系统，直接通过比较系统总的电力需求与各类电源总的供给能力来进行电力电量平衡。

电力电量平衡主要工作是编制电力电量平衡表。

电力电量平衡表的编制方法如下：（1）根据规划期的负荷预测结果，确定相应年份的系统最高负荷水平及相应的年需电量（包括用电最大负荷及年用电量、供电最大负荷及年供电量，发电最大负荷及年发电量）。

（2）根据系统的规模、结构及可靠性要求等条件，确定必要的备用容量。

（3）根据系统所需发电量和所需备用容量，确定系统所需装机容量。

（4）确定系统规划期及逐年需新增的装机容量及年用电量。

在确定系统新增装机容量及年用电量时，应考虑现有容量中应该退役的机组容量及年用电量。

系统需要的容量及年电量减去现有发电设备容量及年电量（不包括已退役及准备退役的设备容量和年电量）即可得到系统需增加的发电容量及年电量。

（5）论证水电厂的装机容量、工作容量和年电量。

水电容量及电量决定于水电厂的工作特性及水文特性。

8/ 9（6）确定所需的新增火电容量（及年发电量），它等于系统所需新增容量（及年电量）与系统中新增水电容量（及年电量）之差。

（7）根据系统所需新增的火电容量及年火力发电量，求出火电机组的年利用小时数。

当年利用小时数过高时，例如超过7000小时，则应扩大火电装机，以降低火电设备利用小时数，过高的年利用小时数对安全发、供电是不利的，在实际规划时，往往采用反平衡的方法，即先规定火电新机组的平均年利用小时数，然后，根据计划发电设备容量求出可能的发电量与系统所需的火电电量相比，如不平衡，再加大火电装机容量。

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