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蚌埠地区中长期电力负荷预测研究

日期:2021年04月15日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:403
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202104070958324507 论文字数:23569 所属栏目:工程硕士论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis

本文是一篇工程硕士论文,本文对国内外的负荷预测方面的文献做了大量阅读的基础上,研究了负荷预测的各种概念和方法,整理并分析了蚌埠地区社会经济和电网情况的数据,针对蚌埠地区电网的特点,采用了多种方法对蚌埠地区电网的中长期负荷做出了预测,结论如下:一是蚌埠地区的一产所占的比重未来会越来越小,三产已经在 2017 年首次超过二产比重,未来二产和三产将并重发展。第三产业和居民用电量占比则不断增加。二是蚌埠地区日负荷曲线的趋势是:未来四种季节的负荷曲线差别会越来越小,负荷高峰和负荷低谷的曲线差距会越来越小。这也侧面反映了蚌埠地区的经济发展成果。


第一章 绪论


第一节 研究背景

一、中长期电力负荷预测的背景

电力负荷预测是从已知的用电量出发,考虑政治、经济等多种因素,对未来的用电负荷作出预测,包括电力需求预测和电能需求预测两种[1]。对系统规划而言,电力需求预测,即最大负荷的预测,为电网建设中的发电、输电、配电网络变压器等容量选择提供参考,电能预测,即用电量的预测,为发电设备的类型(如调峰机组、基荷机组等)提供参考;对系统运行而言,负荷预测用来合理编制调度计划,进行变电站建设规划,设备大修,以及确定发电厂的旋转备用容量等。实际上,负荷预测在电网调度自动化系统的能量管理系统(EMC)等应用软件中起到非常重要的作用,负荷预测结果在电力系统分析中是基础数据。

对于负荷预测而言,预测周期的长短是给负荷预测分类的一个基本的分类标准,预测周期一般分为长期负荷预测,中长期负荷预测,短期负荷预测和超短期负荷预测[2]。短期和超短期负荷预测,主要用于电网安全监视,质量控制,电网报警,编制短期调度计划等,而中长期负荷预测,则更多的运用到规划层面,为大方向的电网未来计划编制提供参考,帮助企业和政府制定电力工业的战略目标等[3]。

随着全社会对数字化治理的要求的日益提高,中长期电力负荷预测在电力部门的重要性已经变得也会继续变得越来越重要。随着城镇化与城市化集群这一趋势越来越明显,社会用电量也会随着工业、服务业的发展而不断增长,而之前相对粗糙的经验型中长期负荷预测方法无法很好的满足越来越精确的负荷预测要求。

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第二节 国内外研究现状

上世纪五十年代,国外就已经开展了对电力负荷预测的研究工作,但由于基本上靠预测人员的运行经验得出,缺乏科学的定量的理论,在早期,电力负荷预测工作并没有任何依据,负荷预测结果对实践的指导有限。二十世纪八十年代后期开始,由于计算机和互联网的突破,新兴的以统计学和数学为基础的现代预测方法逐渐出现并得到应用,开始指导电网建设工作[5]。时至今日,电网的发展已经从粗犷走向精细发展,负荷预测已经有了众多的理论和方法。从广义上来区分,可以将电力负荷预测方法简单的区分为经典预测方法和新兴预测方法。综合国内外各方面文献,不同于短期的负荷预测,人们已经越来越想更加精准的知道未来一段时间电力系统中长期负荷到底是多少[6],人类社会的发展已经越来越走向数字化和人工智能化,这对精确中长期负荷预测有着越来越大的需求。

一、经典预测方法

中长期负荷预测的传统预测技术有:专家预测法、类比法、时间序列法、单耗法、负荷密度法、弹性系数法、回归分析法、趋势外推法等等。

专家预测法,Delphi 法—专家小组预测法非常具有代表性。该方法分为预测准备阶段、第一轮预测阶段、反复预测阶段和确定结论阶段。该方法简单,但依赖专家的个人经验,有一定的盲目性。文献[7]应用了专家经验给出的数值作为分析城市负荷的因素之一,利用层次分析法进行分析与计算,结合现代预测的模糊预测方法实现预测。

类比法,即为了对 B 的结果进行预测,先去找到与 B 具有相似程度较高的 A 进行分析,A的结果通常为已知,进行对比和相关分析后,将对 A 进行修正后的结果作为要预测的 B 的结果。

时间序列法:目前此方法较多的用于短期负荷预测中,即收集负荷随时间变化而变化的历史数据,对负荷随时间变化这一行为进行建模,建立的模型成为时序模型,通过时序模型,建立负荷与时间的函数关系,以此来求出未来需要预测的负荷是多少。时间序列在负荷变化比较平稳的时候精度较大,负荷变化平稳一般适用于短期预测。文献[8]利用时间序列法对电力系统短期负荷进行预测,不单单考虑了温度因素,还创新的将温度因素分类成几个不同的阶段,把最高温度,最低温度,平均温度等均进行建模分析,是一个可信的短期电力系统负荷预测模型。

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第二章 中长期电力负荷预测理论介绍


第一节 电力负荷预测的相关概念

一、电力负荷预测的定义

电力负荷预测指利用已知的社会发展、电力系统、电网运行等相关数据,以及考虑自然条件、电网建设的影响,建立一种可以利用现有负荷等数据得出未来负荷数据的模型,满足一定的应用需求。按照对未来预测周期的长短,电力负荷预测一般被归类为以下几种[20]:

长期负荷预测,以十年为单位进行远景预测,用于对资源长远需求的估计,战略规划等。

中长期负荷预测,以年为单位进行预测,用于制定电网建设规划,改建等。

短期负荷预测,以月、周、天为单位进行预测,用于安排调度计划设备检修等。

超短期负荷预测,以小时、分钟为单位进行预测,用于电网安全监视,质量控制,电网报警,编制短期调度计划。

二、电力负荷预测的特点

电力系统的负荷预测具有不确定性、条件性、时间性和多方案性[21]。

电力负荷预测具有不确定性,因为电力负荷的变化受到多种多样复杂因素的影响,并且这些影响因素也在时刻发生变化。人们对这种发展变化很难能够预先估计,有些可以预先估计但也很难精确[22],而且预估的条件很有可能会继续发生变化,这种特性决定了电力负荷预测结果的不确定性。

表 3-1 蚌埠地区近年 GDP 相关数据情况

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第二节 负荷预测的基本原理

预测是基于历史的数据以及当前的现状,通过合理的定性分析和精确的定量计算,找出事物发展的规律,对未来的事件进行科学的预估和推测。电力负荷预测与其他预测一样都是基于以下原理[26]:

可知性原理:虽然负荷预测受到很多因素影响,无法对其一一进行明确和分析。但依然可以通过对历史数据的归纳总结,以及对一些重要影响因素的分析,预测未来的负荷变化情况。当然,考察和掌握的因素越多,负荷预测的精确度理论上就应该越高。

可能性原理:电力负荷的增长受到政治、经济、人口、天气等诸多因素的影响,任何一个因素都会对未来的负荷水平产生作用和影响,故而负荷未来的变化发展存在着多种可能性,因此对负荷的预测只能对其可能性进行预测。

可控性原理:未来的负荷并非与现在的预测无关,对未来负荷进行预测的结果,会反作用于现在的电网选择,即处于一种不断迭代和反馈的进程之中,未来的发展是可以在现在进行一定程度的控制的。对负荷进行预测的目的,就是在于将所预测的未来信息反馈至现在,从而对电源的出力、电网的运行和负荷的控制作出决策,更好的指导电网的供需平衡。

系统性原理:不管有多少影响因素,电力负荷的变化可以被当成一个系统来看待,系统作为一个整体,通过适当的方法,其预测就可以被实现。

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第三章 蚌埠地区电网中长期电力负荷情况分析......................13

第一节 蚌埠地区基本情况.........................13

第二节 蚌埠地区经济和国民发展现状....................14

第四章 蚌埠地区中长期负荷预测........................22

第一节 蚌埠地区用电量预测.........................22

一、趋势外推法..........................22

二、回归分析法....................23

第五章 结论与展望.......................34

第一节 研究结论...........................34

第二节 研究展望.........................35


第四章 蚌埠地区中长期负荷预测


第一节 蚌埠地区用电量预测

用电增长与经济社会发展速度、用电结构、产业政策等很多因素都有着密切而复杂的关系,根据蚌埠地区历年经济社会发展情况、经济社会发展规划和预测、历年全社会电量数据及其它影响因素,选择下列方法对蚌埠地区未来用电量进行预测。

一、趋势外推法

对历史电量数据和时间的关系进行趋势分析,采用线性趋势法进行预测。

统计蚌埠地区 2014-2019 年全社会用电量数据如下表所示:

表 4-1 蚌埠地区 2014-2019 年全社会用电量统计表

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第五章 结论与展望


第一节 研究结论

随着社会的发展,中长期负荷预测作为电网规划的重要起点,已经成为了电网越来越重要的基础性工作,可以为国网电力公司和地方政府制定未来经济和社会发展提供参考。

本文对国内外的负荷预测方面的文献做了大量阅读的基础上,研究了负荷预测的各种概念和方法,整理并分析了蚌埠地区社会经济和电网情况的数据,针对蚌埠地区电网的特点,采用了多种方法对蚌埠地区电网的中长期负荷做出了预测,结论如下:

一是蚌埠地区的一产所占的比重未来会越来越小,三产已经在 2017 年首次超过二产比重,未来二产和三产将并重发展。第三产业和居民用电量占比则不断增加。

二是蚌埠地区日负荷曲线的趋势是:未来四种季节的负荷曲线差别会越来越小,负荷高峰和负荷低谷的曲线差距会越来越小。这也侧面反映了蚌埠地区的经济发展成果。

三是蚌埠地区未来五年的用电量预测和最大负荷预测结果,结合四种预测方法并利用组合分析法给出综合预测结果。该结果可以为蚌埠地区未来电网的发展规划提供参考。

中长期电力负荷预测是电力企业和政府制定电力工业的战略目标的基础工作,在

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