《農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃》課件第2章

1、第2章 農(nóng)村電力負(fù)荷的計(jì)算和預(yù)測(cè)2.1 概述2.2 負(fù)荷曲線2.3 負(fù)荷預(yù)測(cè)的幾種方法必要性和意義農(nóng)村電力負(fù)荷的特點(diǎn)負(fù)荷的分類預(yù)測(cè)的內(nèi)容和方法概念日負(fù)荷曲線年負(fù)荷曲線用電單耗法彈性系數(shù)法外推法年均增長(zhǎng)率法負(fù)荷密度法回歸分析法灰色預(yù)測(cè)法1、負(fù)荷預(yù)測(cè)的必要性和意義 是農(nóng)網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ) 不預(yù)測(cè)或預(yù)測(cè)不準(zhǔn)都會(huì)導(dǎo)致不良后果 需注意： 預(yù)測(cè)數(shù)值并不是計(jì)劃指標(biāo)，而是給出一定條件下的發(fā)展趨勢(shì)的范圍，以供近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃決策時(shí)參考。第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述2、農(nóng)村電力負(fù)荷的特點(diǎn) 有很強(qiáng)的季節(jié)性地區(qū)性差異較大最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)少 農(nóng)村綜合負(fù)荷：1500-2000，而工業(yè)：4000-6000負(fù)荷密度和功率因數(shù)

2、低 負(fù)荷密度：5-75kW/km2，功率因數(shù)：0.6-0.7 上海（2009）：3538kW/km2，2 倍于東京排澇負(fù)荷對(duì)供電的可靠性要求不同第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述2、農(nóng)村電力負(fù)荷的特點(diǎn)新變化 農(nóng)業(yè)排灌用電增加了新領(lǐng)域鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用電量顯著增加負(fù)荷隨季節(jié)波動(dòng)幅度減小農(nóng)村生活用電不斷提高第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述3、農(nóng)村電力負(fù)荷的分類 地縣工礦企業(yè)用電鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)用電農(nóng)業(yè)排灌用電農(nóng)副產(chǎn)品加工用電城鄉(xiāng)生活用電第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述4、負(fù)荷預(yù)測(cè)的內(nèi)容 (1) 規(guī)劃區(qū)各規(guī)劃年總負(fù)荷水平。(2) 逐月的供用電量和供電最大負(fù)荷。(3) 各規(guī)劃水平年兩個(gè)或多個(gè)典型日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷

3、曲線，以及負(fù)荷各種特征值，諸如年平均負(fù)荷率、最小負(fù)荷率、最大負(fù)荷率、最大峰谷差、最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。 第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述5、負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法 經(jīng)典法：(1) 用電單耗法(2) 年均增長(zhǎng)率法(3) 系數(shù)法(4) 負(fù)荷密度法其它方法：彈性系數(shù)法、回歸分析法、灰色預(yù)測(cè)法等第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述負(fù)荷預(yù)測(cè)的過(guò)程： (1) 確定負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的 (2) 收集負(fù)荷預(yù)測(cè)資料 (3) 資料整理及初步分析 (4) 建立負(fù)荷預(yù)測(cè)模型 (5) 綜合分析，確定預(yù)測(cè)結(jié)果，編寫(xiě)預(yù)測(cè)說(shuō)明 第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.1 概述1、概念 農(nóng)村電網(wǎng)中的實(shí)用負(fù)荷曲線，僅考慮有功功率、無(wú)功功率、電流隨時(shí)間的變化，

4、即以這些數(shù)量為縱標(biāo)、以時(shí)間為指標(biāo)繪制成曲線。第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.2 負(fù)荷曲線2、日負(fù)荷曲線 1天內(nèi)以每小時(shí)所測(cè)得的負(fù)荷值繪成的曲線第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.2 負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線的特征值：最大、最小、平均負(fù)荷日最小負(fù)荷率:Pmin/Pmax反映負(fù)荷的變化幅度日最小負(fù)荷率: / Pmax反映日負(fù)荷變化的不均勻程度2、日負(fù)荷曲線 實(shí)用曲線 第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.2 負(fù)荷曲線3、年負(fù)荷曲線 在一年內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間變化的曲線 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax:負(fù)荷如果始終保持最大值，經(jīng)過(guò) Tmax后，它所消耗的電量恰好等于負(fù)荷全年的用電量。第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.2 負(fù)荷曲線 安排全年的機(jī)組檢修計(jì)劃

5、 計(jì)算出全年需要的電量，有計(jì)劃地安排擴(kuò)建或新建發(fā)電廠來(lái)滿足負(fù)荷增長(zhǎng)的需要 根據(jù)產(chǎn)品或產(chǎn)值用電單耗和產(chǎn)品數(shù)量來(lái)推算電量的，其較適合于近、中期預(yù)測(cè)。 規(guī)劃年度用電量公式： A=D*Q+Af式中D產(chǎn)品用電單耗； Q產(chǎn)品產(chǎn)量： Af不能計(jì)算單耗的用電量。 第2章 負(fù)荷預(yù)測(cè) - 2.3負(fù)荷預(yù)測(cè)方法一、用電單耗法 通過(guò)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)達(dá)到負(fù)荷預(yù)測(cè)（產(chǎn)值單耗） Am+n=Dm(1+)n Qm(1+)n+Af式中產(chǎn)品用電單耗遞減率； 產(chǎn)品產(chǎn)量增長(zhǎng)率： Af不能計(jì)算單耗的用電量預(yù)測(cè)值。 一、用電單耗法例： 某地區(qū)2011年GDP為125億元，產(chǎn)值單耗0.16kWh/元，按地區(qū)發(fā)展規(guī)律今后10年經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度保持在10%，

6、科技進(jìn)步和節(jié)能措施的執(zhí)行，產(chǎn)值單耗年遞減2%，預(yù)測(cè)2017用電量。Am+n=Dm(1+)n Qm(1+)n+Af A2011+6=0.16(1-0.02)6 125(1+0.1)6 =31.45（億kWh） 一、用電單耗法二、彈性系數(shù)法 一般用于遠(yuǎn)期預(yù)測(cè) 彈性系數(shù)：國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值GDP(Gross Domestic Product)的增長(zhǎng)率除電力負(fù)荷增長(zhǎng)率，即二、彈性系數(shù)法 式中 彈性系數(shù)； 年平均電力消費(fèi)增長(zhǎng)率； 年平均國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展增長(zhǎng)率。彈性系數(shù)反映能源消費(fèi)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的比例關(guān)系，某市例：除非正常時(shí)期外，均1.071.08，即略大于1，且比較穩(wěn)定。二、彈性系數(shù)法 分析同時(shí)期世界各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家

7、的彈性系數(shù)的變化也都是這種情況，正如表3-3所示。二、彈性系數(shù)法 二、彈性系數(shù)法 中國(guó)2001-2010年電力彈性系數(shù)影響彈性系數(shù)變化的因素有： （1）國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 （2）生產(chǎn)發(fā)展是否正常 （3）國(guó)民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)成分的變化 （4）家庭用電的發(fā)展 （5）限電和節(jié)電措施 （6）氣候條件二、彈性系數(shù)法 式中A規(guī)劃年度的供電量，萬(wàn)kWh； E基準(zhǔn)年度的供電量，萬(wàn)kWh。例，某地區(qū)彈性系數(shù)1.05，GDP年均增長(zhǎng)率15%，2011年用電量20億度，預(yù)測(cè)2017用電量，最大負(fù)荷小時(shí)為6000，求規(guī)劃年最大負(fù)荷。二、彈性系數(shù)法 Pmax=A/6000=16.67MW三、外推法 用歷年的時(shí)間系列數(shù)據(jù)加以延伸，來(lái)

8、推算各目標(biāo)年的電量。 直線型：y=a+bt適用于逐年增量大致相同； 指數(shù)型 ：y=abt每年增減率大致相同。四、年均增長(zhǎng)率法年均增長(zhǎng)率法是依據(jù)下式來(lái)預(yù)測(cè)電量的 式中 An 規(guī)劃區(qū)第n年電量； A規(guī)劃區(qū)基礎(chǔ)年的電量： 年均增長(zhǎng)率； n年份。例如，規(guī)劃區(qū)各年用電量如表3-4所示，試用2000年的用電量A68.3萬(wàn)kWh，預(yù)測(cè)2005年的電量，=8。Tmax5800h四、年均增長(zhǎng)率法用98-02數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2003、2004年用電量年平均增長(zhǎng)率 ：2003年：16.48（1+0.284）=21.162004年： 16.48(1+0.284)2=27.17年份1998年1999年2000年2001年200

9、2年2003年2004年 電量(億kWh)6.057.459.7912.5116.4820.1424.07四、年均增長(zhǎng)率法例2： 從某地區(qū)人口或土地面積的平均耗電量出發(fā)作預(yù)測(cè)。 A=s d A: 某地區(qū)的年（月）用電量 s: 該地區(qū)的人口數(shù)（或建筑面積、土地面積） d: 平均每人（或每平方米建筑面積，每公頃土地面積）的用電量，稱為用電密度。五、負(fù)荷密度法 應(yīng)該分區(qū)預(yù)測(cè)，再匯總?cè)纾耗喜恳?guī)劃區(qū)、北部規(guī)劃區(qū)、東部規(guī)劃區(qū)、西部規(guī)劃區(qū)、市政中心區(qū)、市郊規(guī)劃區(qū)；又如：城鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)、城鎮(zhèn)與郊區(qū)混合住宅區(qū)、農(nóng)村住宅區(qū)、排灌負(fù)荷區(qū)、家禽牲畜養(yǎng)殖區(qū)、作物培育區(qū)等。 例見(jiàn)下頁(yè)表 五、負(fù)荷密度法五、負(fù)荷密度法五、負(fù)荷密

10、度法 從某一自變量（x）的變化情況來(lái)預(yù)測(cè)某一因變量（y）的變化情況。 當(dāng)變量之間相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計(jì)規(guī)律呈線性關(guān)系時(shí) 稱線性回歸， 否則稱非線性回歸。 在線性回歸中， 自變量是一個(gè)的，稱一元回歸， 自變量是兩個(gè)的，稱二元回歸， 自變量是三個(gè)或三個(gè)以上時(shí)稱多元回歸； 其數(shù)學(xué)手段是最小二乘法。 六、 回歸分析預(yù)測(cè)負(fù)荷 年份 200020012002用電量（億kWh）9.79 12.51 16.48 用以上數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)2003、2004年用電量 建立數(shù)學(xué)模型： 利用已有歷史數(shù)據(jù)用最小二乘法確定系數(shù)a、b t123Yt9.7912.5116.48建立誤差函數(shù)： 六、 回歸分析預(yù)測(cè)負(fù)荷 例：使M最小的a、b最合適

11、 構(gòu)成方程組 求解得：a=6.24 b=3.345， 所以預(yù)測(cè)函數(shù)： 預(yù)測(cè)2003年電量： 預(yù)測(cè)2004年電量： 實(shí)際值：20.14 24.07六、 回歸分析預(yù)測(cè)負(fù)荷 2002 2003 200416.48 20.14 24.07六、 回歸分析預(yù)測(cè)負(fù)荷 年份：用電量（kWh）：預(yù)測(cè)2005年用電量1、系統(tǒng)的分類白色系統(tǒng)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)及參數(shù)已知的系統(tǒng)黑色系統(tǒng)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)及參數(shù)未知的系統(tǒng)灰色系統(tǒng)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)及參數(shù)部分已知的系統(tǒng) 七、農(nóng)村用電量的灰色預(yù)測(cè) 灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)的實(shí)質(zhì)是一次累加生成，將原始數(shù)列一次累加后，形成明顯的指數(shù)規(guī)律，然后用一條曲線去擬和累加生成，再累減還原即可得到預(yù)測(cè)值?；疑A(yù)測(cè)既適用于近期預(yù)

12、測(cè)，又適用于遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)。 七、農(nóng)村用電量的灰色預(yù)測(cè) 2、一般模型預(yù)測(cè)模型可用一階微分方程來(lái)描述 已知： 3、例： 年份1999200020012002負(fù)荷（kW）7.459.7912.5116.48預(yù)測(cè)接下來(lái)兩年的負(fù)荷 7.45 9.79 12.51 16.48 對(duì)其做一次累加 7.45 17.24 29.75 46.23 認(rèn)為該序列符合指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，滿足以下微分方程：七、農(nóng)村用電量的灰色預(yù)測(cè) 令 帶入方程得： a=-0.2615 =6.491c=/a=-24.82t=0對(duì)應(yīng)第1個(gè)數(shù)， 7.45=+c， =32.27t=4對(duì)應(yīng)X(0)(5)=20.92t=5對(duì)應(yīng)X(0)(6)=27.43實(shí)際值：20.14 24.07舍去第一個(gè)，將第一個(gè)預(yù)測(cè)值加入已知，預(yù)測(cè)得： X(0)(6)=26.41、簡(jiǎn)述農(nóng)村電力負(fù)荷的特點(diǎn)。2、農(nóng)村電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的目的是什么？常用的農(nóng)村電