基于电网电压等级的网格化空间负荷预测方法研究

３２　上海电力　２０１７年第１期　基于电网电压等级的网格化空问负荷预测方法研究　陈方瑞，王　或，樊戴福，方欢欢　（围网上海市电力公司奉贤供电公司，上海２０１４００）　

摘要：基于电网电压等级的网格化空间负荷预测方法，在传统空间负荷预测方法基础上，建立了详细的分电　压等级的网格层次划分方法，有效的处理了电力负荷与各电压等级之间的复杂关系，用实际地区电网的负荷　分析实例说明了该方法的实际过程和有效性，证明了该方法可显著提高电力负荷预测结果的准确度。　关键词：网格化；空间负荷预测；网格层次划分方法　中图分类号：ＴＭ７１５　文献标志码：Ａ　

０　引言　中长期电力负荷预测是电网规划的基础，其　精度的高低直接影响着电网规划的优劣，选择合　理的负荷预测方法，提高负荷预测精度始终是电　网规划的重要研究方向…。目前常用的中长期　负荷预测方法主要分为确定性预测方法（包括时　间序列法、相关分析法、回归分析法等）和不确定　性预测方法（包括神经网络法、模糊预测法、灰色　模型法等）　。负荷预测方法从最初的确定性方　法，发展到后来的不确定性方法，极大地提高了负　荷预测方法的鲁棒性和预测值的精度　，但由于　上述负荷预测方法建立在地区电网的总体负荷数　据上，对地区内分版块的负荷预测指导意义有限，　且基于复杂数学模型的预测方法在实际电网规划　中可操作性存在一定困难　。　本文分析了城市建设过程中电力负荷的基本　特性及负荷预测所面临的问题，对现有的空间负　荷预测方法进行了改进，提出了基于电网电压等　级的网格化空间负荷预测方法，并对奉贤地区电　网为应用实例进行了负荷预测。研究结果证明了　基于城市用地规划的网格化空间负荷预测方法在　实际电网负荷预测过程中具有重要的参考。　１　城市建设发展过程中长期负荷特性分析　电力负荷预测是从已知的电力系统运行状　况、气象、经济和社会活动等影响因素出发，通过　分析历史记录数据，探索负荷与影响因素之间的　内在联系，运用可靠的方法和手段预测未来的用　电需求，对电力负荷的发展趋势做出科学合理的　判断，实际预测过程中，电力负荷具有明显的随机　性，很难做出明确的量化，具体特点如下　。　１．１周期性、季节性特点显著　负荷以天、周、年为周期发生波动，且不是简　单的周期性重复，与前一周期相比，后一周期不仅　在数值上有细微改变，而且其改变量的大小具有　随机性‘　；同时由于民用负荷的大量增长，特别　是家用电器如空调的大量使用，使得电力负荷的　季节性日趋明显　。　１．２地区性对电力负荷预测结果影响明显　不同地区的用电负荷不同，变化规律也不　同＿８］。一些西部城市负荷基数小，负荷波动大，　对于负荷预测来说也比较困难。而对于东部发达　城市由于负荷基数大，负荷预测相对容易些。另　外，不同地区的天气，气候等因素也不一样，因而，　要根据具体情况制定合理的预测模型。　１．３易受长期因素的影响　在地区经济发展环境下，电力负荷易受产业　结构调整、区域产业转移、高耗能产业发展、政策　（电价政策、补贴政策刺激等）等长期因素的影　响＿９　Ｊ。因此负荷预测过程中，应综合考虑区域的　土地开发强度、产业类型及城市建设阶段的差异　性和目标区域的特点。　另外，中长期负荷预测由于时间跨度大、影响　因素多，从多年规划、调度运行工作中总结的专家　经验是预测模型的有益补充，在系统建模时要更　加注重主观定性分析与客观定量预测的有机结　合，提高模型拟合和预测效果的稳定性。　

２基于电网电压等级的网格化空间负荷　预测方法　

空间负荷预测是中长期电力负荷预测的一种　２０ｌ７年第１期　上海电力　３３　重要方法，具有基础数据容易获得、简单方便、灵　活性强等特点，受到广泛应用　“　。传统负荷密度　法多用于发展相对均衡地区，在经济发展相对不　平衡的地区通常会出现区域划分不合理、负荷密　度指标的选取不能适应当地具体发展情况等　问题。　２．１基于电网电压等级的网格化空间负荷预测　方法原理　针对地区经济发展不平衡的特点，本文对空　间负荷预测方法进行了改进，提出了基于电网电　压等级的网格化空间负荷预测方法，该方法的具　体原理如下所示：　ｉ　‰　根据｝　述网格层次将供电区域划分毖层叫格　计姆日际年綦　例格负衍　！　接　＿粜『Ｉ咄　少数火　Ｈ　单独　Ｈ罅　；　ｆ　５负荷预测ｉ预测日标年地区负荷最大值　１　基于电网电压等级的网格化空间负荷预测方法原　其实质就是把地区电网负荷按电网电压等级　不同分层次精细分类成基层网格，根据地区规土　部门提供的控制性详细规划，将地区按建设用地　性质划分为不同的功能分区，根据不同的建设用　地性质确定分区负荷密度，然后根据地区发展规　划对各分区负荷发展的特点，推算出各分区各目　标年的负荷密度预测值，实现对基层网格的最佳　负荷预测，对于分区中集中出现的少数集中用电　的大负荷用户，在计算之前可结合营销业扩报装　情况，作为集中负荷单独计算。　２．２划分多级网格化　为满足城市建设过程中对电网的可靠性、灵　活性的要求，在进行区域划分时应打破传统的划　分方式，将地　电网按不同的电压等级划分网格　层次，本文根据上海地区郊区电网的具体特点，将　地区电网划分为３个网格层次…Ｉ，具体划分情况　如下：　２．２．１　一级网格：５００　ｋＶ变电站供电范围片区　组团　一级网格以５００　ｋＶ变电站供电范围镇区和　１　业开发区的片区组团为单位，对于面积过大的　５００　ｋＶ变电站供电范围，根据地区经济发展状　况、现状开发深度、功能定位等因素适度细化，原　则上一级网格面积不宜超过３００　ｋｍ　（中两部山　区等供电人口稀疏地　除外）。　２．２．２二级网格：２２０　ｋＶ变电站供电范围镇区　或工业开发区　在一级网格范围内，根据２２０　ｋＶ变电站的供　电范围，结合单一功能最小化的原则，同时考虑地　区定位、　ｆ发深度、电网情况等实际Ｌ大Ｊ素划分二级　网格二级网格一般为２２０　ｋＶ变电站供电范围　内的镇区或　业开发区　２．２．３三级网格：１１０　ｋＶ或３５　ｋＶ变电站供电　范围　在二级网格范围内，根据１　１０　ｋＶ或３５　ｋＶ变　电站的供电范同，划分三级网格，针对部分特殊地　区，按需划分更多级网格。本文将地区电网划分　为三级网格，即三级网格为基层网格。根据城市　规土部门提供的区域控制性详细规划，可以得到　各地块的用地性质、用地面积、建筑面积等指标，　这些指标是预测基层网格负荷的基础因素　心　。　

２　奉贤ｆ　南桥新城０４‘　ｃ控制性详细规划ｌ冬ｌ　根据区域控制性详细规划，将基层网格按照　

用地类别划分为单元小块，单元小块的用电水平　属性主要受其本身的形状、面积、经济发展程度、　人口密度、朋地信息、气候条件、产业结构、与核心　街区的距离、居民消费指数等因素的影响¨　。单　元小块涉及的土地使用性质分类和代码以国标　《城市用地分类与规划建设用地标准》（ＧＢＪ１３７—　９０）为准，川地分类以小类为主，将用地类型划分　为８种，如下表１所示。　２．３地区电网负荷预测　对于地　电网，南大到小有３种分层概念，分　别为５００　ｋＶ变电站供电范围片区组团、２２０　ｋＶ　变电站供电范围镇区或Ｔ业开发区、１１０　ｋＶ或　３４　上海电力　２０１７年第１期　３５　ｋＶ变电站供电范围，对应的负荷层次结构由高　到低分别为：一级网格负荷层、二级网格负荷层、　基层网格负荷层、单元小块负荷层。　表１用地类型划分类别及代号　用地类别名称　类别代号　居住用地　公共设施用地　工业用地　对外交通用地　道路广场用地　市政设施用地　特殊用地　控制用地　

Ｒ１　Ｒ２　Ｒ３　Ｒ４　Ｒｅ　Ｒｓ　Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ９　ＭＩ、Ｍ２、Ｍ４　Ｔ　Ｓ　Ｕ　Ｄ　Ｋ　

在已知基层网格内单元小块控制性详细规　划，分类建筑面积的前提下，第ｉ个基层网格的负　荷预测Ｐｉ　可以采用如下计算公式　：，ｍａｘ３　

Ｐ　ｘ３＝Ｋ４×∑Ｄｊ×Ｓｔ＋Ｐｖ【Ｐ　（１）　Ｊ　１　式中Ｋ４——单位小块用电负荷的同时率系数；ｍ——单　

位小块土地使用类的个数；　——第　类负荷的负　荷密度，Ｍｗ／ｍ。；ｓＪ——第　类负荷的用地面积，　

Ｉ１１　；Ｐ　——大用户用电负荷的校验值。　第　个二级网格的负荷预测　．　也为各个基　层网格负荷预测Ｐ　考虑同时率的累加，计算　公式如下：　

Ｐ　也：　Ｘ∑Ｐ　３　（２）　Ｌ＝ｌ　式中　——基层网格用电负荷的同时率系数；ｎ——基　

层网格的个数。　第１个一级网格的负荷预测　．　为各个二　级网格负荷预测Ｐ　考虑同时率的累加，计算　公式如下：　

，…。＝　×∑Ｐ　也　（３）　：１　式中　——二级网格用电负荷的同时率系数；ｓ——二　

级网格的个数。　地区电网负荷预测Ｐ…为一级网格负荷预测　Ｐ　考虑同时率的累加，计算公式与上述（２）与　（３）类似，并乘以一级网格间的同时率系数。　ｔ　Ｐ　，…　＝

Ｋ　×∑Ｐ　（４）　

１＝ｊ　式中Ｋ　——二级网格用电负荷的同时率系数；￡——二　

级网格的个数。　

３　实例分析　对奉贤电网电力负荷采用基于电网电压等级　

的网格化空间负荷预测方法预测负荷，该方法是　建立在传统空间负荷预测的基础上，根据电网电　压等级划分供电网格层次。在考虑负荷层级空间　分布的情况下，将地区电网负荷层层细分为若干　供电基层网格¨　，这样既保证了可靠性和经济　性，也保障了实际应用的可行性。　３．１网格层次划分　根据奉贤区主要用电块分布及现状５００　ｋＶ　布点情况，将全区电网一级网格划分为５００　ｋＶ南　桥交直流变电站供电区域中心城组团、５００　ｋＶ远　东变电站供电区域东部组团和５００　ｋＶ银河变电　站供电区域海湾组团三个供电区：　中心城组团：面积约３２９．５５　ｋｍ　，包括２２０　ｋＶ　变电站供电区域二级网格：庄行镇、南桥镇、金汇　镇和青村镇；重点供电区块包括１１０　ｋＶ变电站供　电区域基层网格如下：南桥新城、位于庄行镇的区　属奉浦工业园区庄行片区、位于青村镇的区属青　港工业园区和奉城工业园区西区、庄行镇镇区、金　汇镇镇区、青村镇镇区、欧洲工业园区等七个其它　工业区及四个镇级社区。　奉城．四团组团：面积约１８２．８５　ｋｍ　，包括　２２０　ｋＶ变电站供电区域二级网格：奉城镇和四团　镇；重点供电区块包括１１０　ｋＶ变电站供电区域基　层网格：位于四团镇市属临港物流园区奉贤分区、　区属海港开发区、位于奉城镇区属奉城工业园区　和奉城工业园区北区、奉城镇镇区、四团镇镇区及　两个镇级社区。　海湾组团：面积约２２０．９９　ｋｍ　，包括２２０　ｋＶ　变电站供电区域二级网格柘林镇和海湾镇；重点　供电区块包括１１０　ｋＶ变电站供电区域基层网格：　位于柘林镇市属上海市化工区、区属上海市化工　区奉贤分区和游艇经济园区、位于海湾镇市属星　火开发区、柘林镇镇区、海湾镇镇区及二个镇级　社区。　３．２基层网格：南桥新城地区的电力负荷预测　南桥新城作为中心城地区的基层网格之一，　是奉贤区重点建设发展的区域，本文基层网格负　荷预测选取南桥新城。根据公式（１），计算基层　网格的负荷关键因素是确定Ｋ４即南桥新城内部　单位小块用电负荷的同时率系数。　同时率为行业内各用电设备同时率与各行业　问同时率的乘积。根据《电力系统设计手册》，行　业内各用电设备之间同时率可取０．７～０．８５，本