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    蚌埠地區中長期電力負荷預測研究

    日期:2021年04月15日 編輯:ad201107111759308692 作者:無憂論文網 點擊次數:173
    論文價格:150元/篇 論文編號:lw202104070958324507 論文字數:23569 所屬欄目:工程碩士論文
    論文地區:中國 論文語種:中文 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis

    本文是一篇工程碩士論文,本文對國內外的負荷預測方面的文獻做了大量閱讀的基礎上,研究了負荷預測的各種概念和方法,整理并分析了蚌埠地區社會經濟和電網情況的數據,針對蚌埠地區電網的特點,采用了多種方法對蚌埠地區電網的中長期負荷做出了預測,結論如下:一是蚌埠地區的一產所占的比重未來會越來越小,三產已經在 2017 年首次超過二產比重,未來二產和三產將并重發展。第三產業和居民用電量占比則不斷增加。二是蚌埠地區日負荷曲線的趨勢是:未來四種季節的負荷曲線差別會越來越小,負荷高峰和負荷低谷的曲線差距會越來越小。這也側面反映了蚌埠地區的經濟發展成果。


    第一章 緒論


    第一節 研究背景

    一、中長期電力負荷預測的背景

    電力負荷預測是從已知的用電量出發,考慮政治、經濟等多種因素,對未來的用電負荷作出預測,包括電力需求預測和電能需求預測兩種[1]。對系統規劃而言,電力需求預測,即最大負荷的預測,為電網建設中的發電、輸電、配電網絡變壓器等容量選擇提供參考,電能預測,即用電量的預測,為發電設備的類型(如調峰機組、基荷機組等)提供參考;對系統運行而言,負荷預測用來合理編制調度計劃,進行變電站建設規劃,設備大修,以及確定發電廠的旋轉備用容量等。實際上,負荷預測在電網調度自動化系統的能量管理系統(EMC)等應用軟件中起到非常重要的作用,負荷預測結果在電力系統分析中是基礎數據。

    對于負荷預測而言,預測周期的長短是給負荷預測分類的一個基本的分類標準,預測周期一般分為長期負荷預測,中長期負荷預測,短期負荷預測和超短期負荷預測[2]。短期和超短期負荷預測,主要用于電網安全監視,質量控制,電網報警,編制短期調度計劃等,而中長期負荷預測,則更多的運用到規劃層面,為大方向的電網未來計劃編制提供參考,幫助企業和政府制定電力工業的戰略目標等[3]。

    隨著全社會對數字化治理的要求的日益提高,中長期電力負荷預測在電力部門的重要性已經變得也會繼續變得越來越重要。隨著城鎮化與城市化集群這一趨勢越來越明顯,社會用電量也會隨著工業、服務業的發展而不斷增長,而之前相對粗糙的經驗型中長期負荷預測方法無法很好的滿足越來越精確的負荷預測要求。

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    第二節 國內外研究現狀

    上世紀五十年代,國外就已經開展了對電力負荷預測的研究工作,但由于基本上靠預測人員的運行經驗得出,缺乏科學的定量的理論,在早期,電力負荷預測工作并沒有任何依據,負荷預測結果對實踐的指導有限。二十世紀八十年代后期開始,由于計算機和互聯網的突破,新興的以統計學和數學為基礎的現代預測方法逐漸出現并得到應用,開始指導電網建設工作[5]。時至今日,電網的發展已經從粗獷走向精細發展,負荷預測已經有了眾多的理論和方法。從廣義上來區分,可以將電力負荷預測方法簡單的區分為經典預測方法和新興預測方法。綜合國內外各方面文獻,不同于短期的負荷預測,人們已經越來越想更加精準的知道未來一段時間電力系統中長期負荷到底是多少[6],人類社會的發展已經越來越走向數字化和人工智能化,這對精確中長期負荷預測有著越來越大的需求。

    一、經典預測方法

    中長期負荷預測的傳統預測技術有:專家預測法、類比法、時間序列法、單耗法、負荷密度法、彈性系數法、回歸分析法、趨勢外推法等等。

    專家預測法,Delphi 法—專家小組預測法非常具有代表性。該方法分為預測準備階段、第一輪預測階段、反復預測階段和確定結論階段。該方法簡單,但依賴專家的個人經驗,有一定的盲目性。文獻[7]應用了專家經驗給出的數值作為分析城市負荷的因素之一,利用層次分析法進行分析與計算,結合現代預測的模糊預測方法實現預測。

    類比法,即為了對 B 的結果進行預測,先去找到與 B 具有相似程度較高的 A 進行分析,A的結果通常為已知,進行對比和相關分析后,將對 A 進行修正后的結果作為要預測的 B 的結果。

    時間序列法:目前此方法較多的用于短期負荷預測中,即收集負荷隨時間變化而變化的歷史數據,對負荷隨時間變化這一行為進行建模,建立的模型成為時序模型,通過時序模型,建立負荷與時間的函數關系,以此來求出未來需要預測的負荷是多少。時間序列在負荷變化比較平穩的時候精度較大,負荷變化平穩一般適用于短期預測。文獻[8]利用時間序列法對電力系統短期負荷進行預測,不單單考慮了溫度因素,還創新的將溫度因素分類成幾個不同的階段,把最高溫度,最低溫度,平均溫度等均進行建模分析,是一個可信的短期電力系統負荷預測模型。

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    第二章 中長期電力負荷預測理論介紹


    第一節 電力負荷預測的相關概念

    一、電力負荷預測的定義

    電力負荷預測指利用已知的社會發展、電力系統、電網運行等相關數據,以及考慮自然條件、電網建設的影響,建立一種可以利用現有負荷等數據得出未來負荷數據的模型,滿足一定的應用需求。按照對未來預測周期的長短,電力負荷預測一般被歸類為以下幾種[20]:

    長期負荷預測,以十年為單位進行遠景預測,用于對資源長遠需求的估計,戰略規劃等。

    中長期負荷預測,以年為單位進行預測,用于制定電網建設規劃,改建等。

    短期負荷預測,以月、周、天為單位進行預測,用于安排調度計劃設備檢修等。

    超短期負荷預測,以小時、分鐘為單位進行預測,用于電網安全監視,質量控制,電網報警,編制短期調度計劃。

    二、電力負荷預測的特點

    電力系統的負荷預測具有不確定性、條件性、時間性和多方案性[21]。

    電力負荷預測具有不確定性,因為電力負荷的變化受到多種多樣復雜因素的影響,并且這些影響因素也在時刻發生變化。人們對這種發展變化很難能夠預先估計,有些可以預先估計但也很難精確[22],而且預估的條件很有可能會繼續發生變化,這種特性決定了電力負荷預測結果的不確定性。

    表 3-1 蚌埠地區近年 GDP 相關數據情況

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    第二節 負荷預測的基本原理

    預測是基于歷史的數據以及當前的現狀,通過合理的定性分析和精確的定量計算,找出事物發展的規律,對未來的事件進行科學的預估和推測。電力負荷預測與其他預測一樣都是基于以下原理[26]:

    可知性原理:雖然負荷預測受到很多因素影響,無法對其一一進行明確和分析。但依然可以通過對歷史數據的歸納總結,以及對一些重要影響因素的分析,預測未來的負荷變化情況。當然,考察和掌握的因素越多,負荷預測的精確度理論上就應該越高。

    可能性原理:電力負荷的增長受到政治、經濟、人口、天氣等諸多因素的影響,任何一個因素都會對未來的負荷水平產生作用和影響,故而負荷未來的變化發展存在著多種可能性,因此對負荷的預測只能對其可能性進行預測。

    可控性原理:未來的負荷并非與現在的預測無關,對未來負荷進行預測的結果,會反作用于現在的電網選擇,即處于一種不斷迭代和反饋的進程之中,未來的發展是可以在現在進行一定程度的控制的。對負荷進行預測的目的,就是在于將所預測的未來信息反饋至現在,從而對電源的出力、電網的運行和負荷的控制作出決策,更好的指導電網的供需平衡。

    系統性原理:不管有多少影響因素,電力負荷的變化可以被當成一個系統來看待,系統作為一個整體,通過適當的方法,其預測就可以被實現。

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    第三章 蚌埠地區電網中長期電力負荷情況分析......................13

    第一節 蚌埠地區基本情況.........................13

    第二節 蚌埠地區經濟和國民發展現狀....................14

    第四章 蚌埠地區中長期負荷預測........................22

    第一節 蚌埠地區用電量預測.........................22

    一、趨勢外推法..........................22

    二、回歸分析法....................23

    第五章 結論與展望.......................34

    第一節 研究結論...........................34

    第二節 研究展望.........................35


    第四章 蚌埠地區中長期負荷預測


    第一節 蚌埠地區用電量預測

    用電增長與經濟社會發展速度、用電結構、產業政策等很多因素都有著密切而復雜的關系,根據蚌埠地區歷年經濟社會發展情況、經濟社會發展規劃和預測、歷年全社會電量數據及其它影響因素,選擇下列方法對蚌埠地區未來用電量進行預測。

    一、趨勢外推法

    對歷史電量數據和時間的關系進行趨勢分析,采用線性趨勢法進行預測。

    統計蚌埠地區 2014-2019 年全社會用電量數據如下表所示:

    表 4-1 蚌埠地區 2014-2019 年全社會用電量統計表

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    第五章 結論與展望


    第一節 研究結論

    隨著社會的發展,中長期負荷預測作為電網規劃的重要起點,已經成為了電網越來越重要的基礎性工作,可以為國網電力公司和地方政府制定未來經濟和社會發展提供參考。

    本文對國內外的負荷預測方面的文獻做了大量閱讀的基礎上,研究了負荷預測的各種概念和方法,整理并分析了蚌埠地區社會經濟和電網情況的數據,針對蚌埠地區電網的特點,采用了多種方法對蚌埠地區電網的中長期負荷做出了預測,結論如下:

    一是蚌埠地區的一產所占的比重未來會越來越小,三產已經在 2017 年首次超過二產比重,未來二產和三產將并重發展。第三產業和居民用電量占比則不斷增加。

    二是蚌埠地區日負荷曲線的趨勢是:未來四種季節的負荷曲線差別會越來越小,負荷高峰和負荷低谷的曲線差距會越來越小。這也側面反映了蚌埠地區的經濟發展成果。

    三是蚌埠地區未來五年的用電量預測和最大負荷預測結果,結合四種預測方法并利用組合分析法給出綜合預測結果。該結果可以為蚌埠地區未來電網的發展規劃提供參考。

    中長期電力負荷預測是電力企業和政府制定電力工業的戰略目標的基礎工作,在

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