城市配电网电力负荷特性分析

杨占胜

城市配电网电力负荷分析是对一定范围内电力负荷的大小、发展趋势及其分布等特点的刻画与描述。城市配电网电力负荷具有很多不同的特点，例如负荷大小、增长趋势等。空间电力负荷分析是准确地进行空间负荷预测的基础，提出有效可行的空间负荷预测方法的关键，只有在进行电力负荷特性分析之后提出的预测方法，才会得到更高的负荷预测精度。

一、电力负荷的特性分析

（1）随机变化的特性。电力负荷的随机性可以分为内在随机性和外在随机性两种。内在随机性主要是电力系统中非线性元件的特性决定的，所以电力系统本身就是一个大型的非线性系统，并且电力负荷是该系统中的重要的一部分，因此，电力负荷也具有非线性特性，外在表现形式就是电力负荷数据的随机变化性。（2）周期变化的特性。电力负荷具有随机变化的同时，还有一个明显的特点就是电力负荷变化的周期性，主要是由于温度、气候和工作规律等的影响，外在表现为负荷的季节性变化、周循环、工作日与节假日等特征。例如，每年的电力负荷的峰值往往出现在冬季和夏季，低谷出现在春季和秋季；每周的电力负荷周一到周五的变化具有规律性，双休日负荷相对降低；在节假日期间，电力负荷值也会出现降低的情况。

二、空间电力负荷的特性分析

电力负荷特性分析是电力系统负荷预测的基础，把握电力负荷的特点，有利于负荷预测精度的提高，同时在进行空间负荷预测时，若事先对空间电力负荷进行分析，并且针对这些特性采用一些理论来描述，也必然会改善空间负荷预测的预测精度。（1）空间电力分辨率。在进行空间负荷预测时，首先必须将预测区域按照一定的规则划分小区，但是所划分的小区的大小、类型也会影响空间负荷预测的方法的结果及精度，所以本文引入了空间电力分辨率的概念。所谓空间电力分辨率就是指在地理信息系统环境下，将预测区域按照一定规则划分为一组供电小区，如果每一个小区负荷数据都能够非常容易的采集和确定，则将该组供电小区面积的倒数称为空间电力分辨率。空间电力分辨率是对空间电力负荷的分辨电力负荷大小和分布的能力的一种描述，包括所划分供电小区的形状、大小以及能否合理确定小区负荷值3个要素。通常划分小区的方式主要有两类，一类是按照等大小的有规则的网格来划分，网格可以是长方形、正方形等有规则的图形，这一类划分方式得到的小区的负荷数据并不能直接得到，需要通过总量负荷来给划分的这些小区进行合理分配；另一类小区划分方式是按照电力设备、行政区域、供电单位等的供电区域进行划分小区，这一类划分方式得到的小区的负荷数据可以直接通过电力系统相关的电力设计的表记来收集。（2）空间电力负荷特性分析。空间电力负荷特性分析是提出可行有效的空间负荷预测方法的前提，空间电力负荷除了具有一般电力负荷的特性（即随机变化性和周期变化性）外，还具有空间负荷自身特有的一些特性，并且这些特性能够为下一步空間负荷预测方法的提出奠定基础。本课题针对的主要是按照供电范围划分方式下的空间负荷预测，因此下面主要讨论该方式下划分的小区所具有的空间特性。一是S型增长特性。空间电力负荷的增长与该地区的社会经济的增长有关，主要包括该地区的人均国民生产总值，人口数量，及当地的经济政策等。空间电力负荷各年的增长并不是平稳的，其增长曲线呈现S型。但是，空间电力负荷S型增长曲线并不是说明负荷增长总是在S型的基础上开始的，只是说明电力负荷可能处于S型增长曲线的任一阶段。另外，有的电力负荷的增长速度还会出现多次变化的情况，即多S型曲线的形式。因此，对小区进行负荷预测其实就是对小区负荷从增长速度为零，到高速发展，再到低速发展的阶段的确定。二是负荷转移特性。城市配电网是在“闭环设计、开环运行”的主导思想下建设的，所以部分馈线之间是相互联络的，即相互之间可以发生负荷转移。在电力系统稳定运行的过程中，时而会通过开关变位来倒切负荷以降低线路损耗、减少过载负荷，实现馈线间、变电所间的负荷转移。在发生负荷转移的过程中，一些是永久性转移；另一些是临时性转移。永久性负荷转移会永久的改变负荷小区的负荷，可以不计负荷转移对负荷发展趋势的影响；然而，临时性负荷转移会使负荷小区的负荷发展趋势发生大的波动，从而产生随机性很大的历史负荷数据，进而影响负荷预测的结果，所以这部分负荷转移必须在进行负荷预测的过程中予以考虑。三是空间传播特性。以上特性都是空间电力负荷在时间上所体现出来的，同时，在空间上具有传播性。随着经济的发展，在一些大负荷产生的区域，例如居民楼集中区域、学校、医院等，它们的负荷的不断增长变化会引起其周围区域的负荷的变化，这就体现了电力负荷的空间传播性。电力负荷的空间传播性是指在一定尺度下的空间电力分辨率下，负荷密度较大的小区对周围小区负荷的影响。

三、小结

城市配电网电力负荷特性分析是提出可行有效的负荷预测方法的基础。本文首先对电力负荷进行了分类，然后分析了电力负荷所具有的随机变化性和周期变化性特点，最后引入了空间电力分辨率的概念，对空间电力负荷具有的S型增长特性、负荷转移特性和空间传播特性进行了详细地介绍分析，为提出可行有效地的空间负荷预测方法奠定了基础。