新型电力系统负荷预测影响因素及策略

国网浙江省电力有限公司龙港市供电公司 赵 有 焦 稳 任雅棣

在传统电力系统的基础上，新型电力系统特点为清洁低碳、安全高效，承载着能源转型的历史使命。与传统电力系统相比，新型电力系统清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好。浙江新型电力系统作为省级示范区，取得了显著的阶段性成果。预计在2021年～2035年实现量变到质变，打造共同富裕的电力先行示范区[1]。

因环境、生活、事件不同，导致居民用电程度不同，电力负荷也会产生一定程度变化。电力企业会将某一时间内电网或区域产生的用电情况称之为电力负荷，其中最小用电负荷为最小负荷，反之亦然；同时根据时间不同产生的负荷不同分为日周期、月周期、年周期等，最小负荷也以此分类。平均负荷是指某周期内用电负荷平均值，正常情况下，在时间变化的过程中用电负荷波动常用曲线表示，用来描绘某段时间内用电负荷变化及波动，横轴为时间、纵轴为负荷绝对值，因此负荷预测的准确性受多种因素影响存在不确定性，导致社会用电不足或企业电力流失过大等问题，不利于电力企业发展。

电力系统负荷预测是指对未来一段时间内居民及企业等用户的用电量进行预测，以时间长短分为长期、短期或中期预测等，在对电力系统进行负荷预测中需根据社会、经济、环境等多种不确定因素进行预测。电力系统负荷预测具有不可控性，因此若想预测结果符合实际较为困难。

1 负荷分类

商业负荷。指从事商业服务的部门在运营中消耗的电能。一般情况下，商业用电负荷值较为稳定，但常会受到季节变化而产生的变化，例：夏天商场需要使用空调而满足客户舒适感，用电量较大；此外，随着我国经济不断发展，商业逐渐受到重视，虽用电量无法比拟民用用电与工业用电，但近年来用电负荷持续增长，商业用电负荷进一步加强，在预测过程中要根据多方面因素对商业负荷进行不断调整，尤其是节假日期间居民娱乐活动逐渐增多，商业用电负荷要进一步加强做好预测工作，避免出现供电无法满足商业需求现象，对居民生活、娱乐造成一定影响。

工业负荷。在我国用电负荷中占据较大比例，主要内容指我国在生产、建设中为了满足相关需求而消耗掉的电能[2]。与商业负荷相比较为稳定，不会受到气候、环境等因素影响，在一定程度上受到季节、节日影响，但整体形象具有可控性，用电负荷较为稳定。

居民用电负荷。我国人口众多，居民用电占据整体用电量比例较大，约为10%左右，居民用电负荷主要用电目标为城乡居民，因此用电量受到居民人数、季节、当地经济等多种变化影响，同时居民用电负荷存在一定周期性。例：夏季气温较高，居民对空调、风扇等电器使用率较大，因此用电量会呈现一定增长；居民下班后待在家中，用电量较高，其余时间用电量较少。

2 电力系统中负荷预测的影响因素

2.1 气候因素对用电负荷预测带来的影响

电力系统运行过程中受气候因素影响大，同时用电负荷也受气候影响，例：居民负荷中，浙江冬季没有全面的取暖设备，需要用家用电器进行取暖；夏季因天气干旱农业灌溉需要用电等。在气候影响用电负荷过程中以温度影响最大，因此在与气候有关负荷中，以加热制冷设备较多，如电热毯、空调等，受温度影响，湿度、风速等问题也不能忽略。

用电负荷预测中要应用具体方法进行，在超长期的预测中主要考虑季节气候变化，甚至要根据全球气候变化形式进行预测，而短期预测主要为温度、湿度等。以短期预测为例，在对用电负荷的预测中要以一段时间的最高气温、最低气温、平均气温为基准；降雨量要以前一、二、三天为准，还要以小时为单位测试温度、湿度、风力、降水等，对相关数据做好量化处理，便于对电力负荷的准确预测。

2.2 能源市场经济变化对用电负荷带来的影响

近年来，随着浙江经济不断发展，本省煤价、油价不断提升，使用煤、油进行生产、生活的单位或个人生产成本逐渐提升，大量企业、用户转向用电生产，因此新能源汽车、电取暖、电器做饭等相关设备较为兴旺，受到了广大群众生活与工业生产的一致好评。当前社会中，因油价、煤价大涨，全国电厂经济也受到了严重影响，如今各电厂基本以亏本情况发展，在此背景下，用电负荷极不稳定难以预测，随时都有停机可能，从而对负荷预测造成严重影响。

2.3 工农业等产业对用电负荷预测的影响

工农业等产业用电量较大，且产业宏观，主要由区域内人口、工业生产水平、工业类型、用电设备、数量及变化特征等多种因素进行用电负荷预测，预测结果也随着负荷特性、政策、当前经济形势进行改变。用电负荷预测中，要根据电力系统管理政策，如电力需求侧管理、电价对负荷变化产生的影响进行预测。在短期内用电负荷预测中，经济因素对负荷影响时间较长，长达一周时间左右；在长期预测中，季节变化与年度变化因素对负荷预测的影响较大；在超长期预测中，国家政策对负荷预测影响较大，可决定一个区域或一段时间内的电力发展。

例：国家决定在我省相关地区建设大型工厂，而工厂是耗电量较大的企业，这些企业的发展虽为电力企业带来一定收益，但其用电情况进行电力负荷预测时却存在较大难度，因为各地区用电量一旦增多，会导致其用户用电出现无序性，致使电力调度部门难以准确预测与掌握用户用电的负荷情况，其中用户停产、设备检修等情况也难以保证，影响了负荷预测准确性。

2.4 地理因素对用电负荷预测的影响

包括区域环境内电力负荷预测。例：一个城市的新老城区在负荷预测上应用不同参数或方法对待，老城区中用电设备较为老旧，易发生故障、用电损耗较大，因此在进行用电负荷预测中要考虑这一点，同样新城区用电设备较新，故障率、用电折损较低，但信城区发展较快，用电负荷逐年增加同时也在逐年变化，在进行负荷预测中要考虑相关因素[3]。

3 新型电力系统负荷变化影响探讨

3.1 新型电力系统特点

新型电力系统是传统电力系统的跨越升级，是清洁低碳、安全高效能源体系的重要组成部分，承载着能源转型的历史使命，是清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好的电力系统。国家电网有限公司赋予浙江建设新型电力系统省级示范区的重大使命，这既是浙江能源电力绿色转型、引领“双碳”目标的必由之路，也是公司转型发展、蝶变升级的必要之举。新型电力系统主要特点有：

3.1.1 零碳电源主力化

装机、电量由化石电源占主导向零碳电源主导转变，主体电源出力由连续可控向强不确定性、弱可控转变，新能源将逐步演变为装机主体、出力主体、电力供应主体；电网形态多元化。电网由单一的工频交流组网向灵活的交直流混合组网演进，由单向逐级向多元双向结构演进，大电网和微电网实现深层次融合发展；电力单独组网向以电为中心的能源互联网转变，电力核心枢纽作用将更加显著。

3.1.2 系统运行柔性化

灵活可控资源将得到充分应用，电网由同步机为主导的系统向由电力电子设备和同步机共同主导的混合系统转变，电力平衡由源随荷动的实时平衡向大规模储能与灵活互动资源参与的时空互补互济转变，由大电网一体化控制模式向大电网与微电网协同控制模式转变。

3.2 负荷建模复杂

负荷模型具有分析电力系统动态行为的作用，暂态稳定、电压稳定及小扰动稳定有一定影响效果。新型电力系统负荷特征较为复杂，易出现负荷模型描述能力下降，表现为：电动汽车等负荷会出现更大负荷波动性、随机性及时变性，导致负荷模型参数的选择有一定难度；配网侧用户负荷具有单体调节容量小、时空分布零散等特征，不利大规模负荷的动态聚合；传统负荷模型缺乏考虑电力电子负荷的非线性特征，对频率稳定的分析结果及系统电压分析不准确。因此应在新型电力系统负荷变化基础上，对传统电力系统负荷建模方法进行改良与优化。

3.3 负荷预测困难

电力市场中负荷预测是交易、发电调度的基础，在电力系统中占据重要地位，因此需对电力进行相应的工作计划。随着我国新型负荷设备大力推广，如电动汽车逐渐多元化深入市场中，为居民生活带来较大便利，导致负荷的不确定性及随机性逐渐增加，增大了新型负荷预测难度。而不同的负荷种类需要具有针对性和细化的负荷预测方法，在用户用电行为逐渐复杂的当今社会，经济与环境相结合形成多维度的耦合关系，导致用电负荷预测难度增大，无法获得精确的用户用电负荷特征及分布规律。在此背景下，未来负荷预测需将数据驱动与模型驱动的方式结合，应用云计算、人工智能、大数据等新技术加强预测能力。

3.4 超高次谐波注入

与传统负荷不同，电力电子负荷具有非线性阻抗特征，工作中易出现交流电网正弦波畸变，不利于电电网侧的稳定平衡，影响了用户电能质量。半导体技术是电力电子化实现基础，如今半导体器件开关逐渐应用于电网中，变换器注入电网，谐波向高频化方面发展，超高次谐波引起的电能质量问题逐渐增加。超高次谐波频传播交互、谱跨度宽、起因多样，正迅速衍生成为新型电能质量问题，需引起更广泛重视。

4 提升电力系统预测结果策略

4.1 相关部门重视预测工作

落实电力系统的预测工作，首先要获得相关部门与社会人士的重视，建设专业的预测团队，获得一定人力、物力支持，各级政府要认识到电力负荷预测的重要性，为电力负荷工作提供相应数据支持，并且倡导相关气象部门、大型工商企业及时将公司动态告知电力系统预测部门，保证电力负荷预测结果更贴合实际，为电力系统工作顺利开展提供有效支持。

4.2 提升预测人员综合素质

通过宣传、教育等方式加强工作人员的工作责任感，提升全体预测人员的警惕性与专业素养，加强其工作责任意识，使工作人员对可能影响电力负荷的因素有一定意识；其次，完善监督管理体系，加强工作人员的主动性与积极性，使其认识到各种因素对电力负荷预测的重要性，积极与其他部门进行沟通，制定严格的规章制度，约束和规范工作人员的工作行为与工作态度；最后，设立相应职业测评机构，完善内部管理系统，建立科学考核机制，加强用电负荷测评工作。

4.3 引进先进技术与设备

为加强电力负荷预测精度，需要应用合理技术与科学设备，保证工作人员的预测合理性[4]。首先，提升工作人员技术水平，要邀请行业专家来企业进行技术指导，了解当前预测团队情况，对其进行定期培训，加强工作人员技术能力；其次，以参考、交流形式令预测人员参加各种预测大赛，了解国内外先进的预测技术，加强其实用科学设备能力；最后，保证电力单位拥有足够资金对预测设备进行革新，提升单位预测能力与预测效率。

5 结语

新型电力系统的发展规律制定、控制、系统调度前提基础就是电力负荷预测，也是电力企业与调度部门必须具备的能力基础。为了提升电力负荷预测水平，提升工作人员技术能力，应加强宣传，令各级用电部门积极配合电力负荷，保证电力调配，加强用电管理，同时加强工作人员综合能力，应用科学设备，进一步完善电力行业发展，提升电力系统工作。