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电力负荷的定义范文1
关键词 支持向量机；电力负荷预测；结构风险最小化；支持向量回归
一、引言
电力工业是国民经济的基础工业，为社会和经济的发展供能源和动力的巨大网络。系统内的可用发电容量，在正常运行条件下，应当在任何时候都能满足系统内负荷的要求。因此，对未来本电网内负荷变化的趋势与特点的预测，是一个电网调度部门和规划部门所必须具有的基本信息之一。电力负荷预测是指在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策、自然条件和社会影响的条件下，研究或利用一套能系统地预测未来电力负荷的数学方法，在满足一定精度要求的前提下，确定某特定时刻的电力负荷数值。电力负荷预测中经常按时间期限进行分类，通常分为长期、中期、短期和超短期负荷预测。电力负荷预测的准确程度将直接影响到投资、网络布局和运行的合理性，因此，负荷预测在规划中显得尤其重要。然而，近年来由于电力供应不足造成的“电荒”事件屡屡大面积发生，说明当前的中、长期负荷预测研究与实际应用还有不小的差距，在这样的情况下，研究并提出更新、更有效的中长期负荷预测研究算法在当前的电力建设中具有非常重要的意义。
中长期负荷预测的传统算法主要包括弹性系数法、趋势外推法、时间序列法、回归预测法等。但存在着如模型的定阶、求解、识别困难、模型适应性不强、建模所需的数据量大以及预测精度不高等缺点。于是，一些专家和学者开始致力于中长期负荷预测现代算法的研究，主要包括灰色理论、优选组合、专家系统和神经网络等。支持向量机(Support vector machines，SVM)是在统计学习理论基础上发展起来的一种新的分类和回归的工具。通过结构风险最小化原理来提高泛化能力，较好的解决了小样本、非线性、高维数、局部极小点等实际问题，已在模式识别、信号处理函数逼近等领域得到了应用。本文将支持向量机回归的方法应用电力负荷的预测研究中。通过对我国北方某些城市电力负荷数据的分析，利用支持向量回归的理论，对该某城市2006-2010年电力负荷进行预测。预测结果显示，这种新的机器学习方法具有很好的效果。
二、支持向量机和支持向量回归的原理
经验风险最小化原则一直是统计模式识别等统计机器学习问题的基本思想，在此思想的指导下，主要解决如何更好地求取最小经验风险(训练误差最小)。支持向量机(SVM)是统计学习理论的一种通用学习方法，一种新的和很有潜力的数据分类和回归的工具。其基本思想为：首先通过非线性变换将输入空间变换到一个高维的特征空间，然后在这个特征空间中求取最优线性分类面使分类边界，即分类平面和最近点(支持向量)之问的距离最大，并且这种非线性变换是通过定义合适的核函数来实现，然后将SVM问题转化为一个二次规划问题，从而求解。支持向量回归方法避免了数据的欠拟合和过拟合，因此支持向量回归是一个更通用和更灵活的解决回归问题的工具。下面简要介绍可以用于时间序列预测的支持向量机回归的原理。
其中，通过非线性映射Φ函数被映射到高维空间。ξ，ξ*分别为在误差ε约束下|yi－[wTΦ(xi)＋b]|＜ε的训练误差的上限和下限。ε定义了ε不敏感代价函数( Insensitive Cost Function)的误差。当预测值在定义的误差ε内，代价函数为0；当预测值在定义的误差ε外时，代价函数为预测值与误差ε的差的幅值。常数C＞0，它控制对超出误差的样本的惩罚的程度。
三、支持向量回归的电力负荷预测方法
(一)影响电力负荷变化的因素
用电分类用于说明国民经济各部门用电情况和变化规律，它是反映电气化的发展水平和趋势的指标，用于分析研究经济增长与电力生产增长、社会产品增长与电力消耗量增长的相互关系，是负荷预测和电力分配的依据。为适应我国经济结构的变化，并与国际惯例接轨，又将电力负荷按国民经济统计分类方法划分为第一产业主要是农业用电，第二产业主要是工业用电，第三产业除第一、二产业以外的其他事业，如商业、旅游业、金融业、餐饮业及房地产业等用电和居民生活用电。特别是在研究全国、电力系统或地区的电力规划时，目前广泛采用按产业划分电力负荷的分类方法。因此，影响一个地区的电力负荷变化的因素本文选取：第一产业产值、第二产业产值、第三产业产值以及该地区的人口数。
(二)用于负荷预测的SVM基本模型及算例分析
电力系统负荷主要由第一产业用电，第二产业用电，第三产业用电和居民生活用电构成。在经济学上，对第一、二、三产业用电负荷最具代表性的指标分别为第一产业、第二产业、第三产业的产值，而城市民用负荷可以用人口数量来代表。
由于衡量的指标各不相同，原始样本各个分量数值的数量级有很大的差异。因此，需要对神经网络的输入样本进行归一化处理。本文采用的规范化化公式如下：
表1是收集到的一些同类型城市的社会经济指标与全社会用电量的数据。将数据进行规范化处理后，输入支持向量机回归预测模型。用该模型进行电力负荷中长期预测，可以将需要预测的城市的第一产业产值、第二产业产值、第三产业产值以及该城市的人口数的预测值输入预测模型，结果如表2。
四、结束语
支持向量机算法是结构风险最小化准则的一种近似方法。当训练样本有限时它可以提供好的泛化能力，同时SVM的可以克服人工神经网络的主要不足，比如不像神经网络需要事先定义网络结构，不容易陷入局部极小值等。本文在对支持向量机回归方法进行研究的基础上将其应用于电力负荷中长期预测，结果效果好。SVM作为一种分类和回归的工具，具有很好的实际应用前景和深入研究的价值。
参考文献
[1]Corts C，Vapnik V.Support Vector Networks，Machine Learning，1995.20.
[2]张前进.基于支持向量机回归的电力负荷预测研究.航空计算技术，2006.4.
[3]张学工.关于统计学习理论与支持向量机[J].自动化学报，2000.1.
[4]潘锋，程浩忠.基于RBF核函数的SVM方法在短期电力负荷预测中的应用，供用电，2006.1.
[5]Vapnik V N.统计学习理论的本质，张学工，译.北京：清华大学出版社，2000.
电力负荷的定义范文2
行分析，并对多种不同无功功率补偿方式进行探讨。
关键词 电力工程；配电网；无功功率补偿技术；定义；原理
中图分类号 TM714 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0181-01
随着我国经济的不断发展，对电力的需求也越来越高，因此，电力工程的规模也越来越大。因为电网中存在着大量的感性负荷，从而就导致电力系统运行中的无功功率增加。无功功率的增加会导致电能损失，从而影响电力企业的供电质量与经济效益。由此可见，在电力工程中实施配电网无功功率补偿是非常重要的。下面我们将对无功功率补偿的定义与原理，以及几种无功功率补偿方式进行分析。
1 无功功率补偿的定义与原理
无功补偿是指将并联电容器等容性设备安装到电网的感性负荷中，来补偿感性负荷所引起的无功功率，减少无功功率在电网中流动，从而提高功率因数，达到改善供电质量的目的。
在交流电路中，纯电阻元件中的负载电流和电压的相位相同，纯电感元件负载中电流相位滞后于电压相位90°，纯电容元件负载中的电流相位超前电压相位90°，也就是说纯电容元件负载中的电流和纯电感元件负载中的电流的相位差为180°，可以相互抵消。由此可见，当电源向外供电的时候，感性负载向外释放的能量就会在容性负载与感性负载之间相互交换，而感性负载所需的无功功率就可以由容性负载输出的无功功率来补偿，从而达到无功功率补偿的目的。
2 无功功率补偿的几种方式
电力工程的配电网无功功率补偿技术主要包括变电站集中补偿、配电变压器低压补偿、配电线路固定补偿与用电设备分散补偿四种方式。
2.1 变电站集中补偿
变电站集中补偿的主要装置有并联电容器与静止补偿器，其主要目的是使输电网的无功功率达到平衡状态，改善输电网的功率因数，以及提高电力系统中断变电所母线的电压，从而对变电站主变压器与高压输电线路的无功损耗进行补偿。为了使管理更容易，方便维护，一般将这些补偿装置接到变电站10 kv的母线上。该补偿方式能够减少变电站以上输电线路传输的无功电力，减少送电网络的无功损耗，但是因为该补偿方式是将电容器集中安装在变电所母线上的，因此，其并不能降低每条配电出线的损耗。由于用户所需要的无功还要通过变电站以下的配电线路进行传输，因此，10 kv及其以下的配电线路还是会有无功电流，也就不能对配电网络起到补偿的作用，也不能解决配电网的降损问题。
为了实现变电站的电压—无功功率综合控制，一般采用的是并联电容器与有载调压抽头协调调节。然而，从实际应用中可以发现，投切太频繁会对电容器的开关与分接头的使用寿命造成影响，从而导致维护工作量增加。所以在实际应用中应对抽头调节与电容器组的操作次数进行控制，而要达到该目的就必须根据负荷的增长安排设计好变电站的无功功率补偿的容量，运行中在确保电压合格与无功功率补偿效果最好的状态下，尽可能的将电容器组投切开关的操作次数降到最低。
2.2 配电变压器低压补偿
配电变压器低压补偿时当前应用最为普遍的一种补偿方式。因为用户的日负荷变化较大，因此，我们一般是采用微机控制、跟踪负荷不懂分组投切电容器补偿，其主要的补偿方式是在配电变压器低压侧放置无功补偿设备，该无功补偿设备主要是放置于配电变压器的出线端，这样则可以同时对变压器进行补偿。该补偿方式中微机控制是整个补偿装置的核心。该补偿方式的主要目的就是将专用变压器用户的功率因数提高，从而实现就地平衡，将配电网的损耗降低，改善用户电压的质量。
2.3 配电线路固定补偿
很多的配电变压器会消耗无功功率，然而很多公用变压器都没有安装低压补偿装置，这样就会导致变电站或是发电厂需要承担大量的无功功率缺额，而大量的无功功率就会沿线进行传输，从而导致配电网的网损出现居高不小的情况。在这样的情况下则可以考试采用配电线路固定补偿方式进行无功功率补偿。
配电线路补偿主要是为线路与公用变压器提供其所需要的无功功率，该工程的关键问题则是选择补偿地点与补偿容量。线路补偿的投资小、回收快，而且便于管理与维护，适用于功率因数低、负荷重且输送线路长的线路。配电线路补偿通常采用的是固定补偿，而该补偿方式存在着适应能力差、重载情况下补偿度不足等缺点。
笔者主要是以减少输电线路有功功率损耗为优化目标，然后参照高、中压配电线路补偿理论，将经典优化模式“三分之二法则”应用到低压配电线路的无功功率优化补偿中，作为其基本模式。“三分之二法则”主要是将均匀分布在一段仅有的首端电源的线路上的无功负荷分成3等份，然后将无功功率补偿设备安装在主线（2ΣQ）/3（Q指无功负荷）分布处，该点为最佳的安装地点，一般不是主线长度的2/3处，无功功率补偿容量为总无功负荷的2/3为最佳配置。将“三分之二法则”应用到无功功率补偿中可以将无功负荷所引起的系统有功功率损耗降低89%。若是电力系统的原功率因数为0.7，那么，总有功功率损耗则可以降低到45%，功率因素则可以提高到0.95。
2.4 用电设备随机补偿
对于10 kv以下电网而言，变电器的无功消耗大约占无功消耗总量的30%，而低压用电设备的无功消耗占无功消耗总量的65%以上。因此，对低压用电设备实施无功功率补偿是非常重要的。
在低压用电设备中，感应电动机是无功消耗最多的设备，因此，应对油田抽油机、矿山提升机、港口卸船机等厂矿企业中的大容量电动机实施就地无功功率补偿，即用电设备随机补偿。用电设备随机补偿和前三种无功功率补偿方式相比具有以下几个优点：①可将线损率降低20%；②能够改善电压的质量，将电压的损失减小，从而改善用电设备的启动与运行条件；③能够释放系统能量，提高线路的供电能力。
3 结束语
无功电流在电力系统中的大量流动，不仅会增加线损、降低电能的质量，还会对发电、供电、用户三方造成很多的影响。为了消除无功电流在系统中流动造成的不良影响就必须实施无功功率补偿。而随着补偿技术与装置的不断发展，无功功率补偿技术在电网中的应用也越来越广泛。笔者分析了无功功率补偿的定义与原理，并总结了几种常用的无功功率补偿方式，希望对相关人士有所帮助。
参考文献
[1]陈慧湘.浅谈无功功率补偿在电力工程配电网中的应用[J].沿海企业与科技，2010，（4）：126-127，125.
电力负荷的定义范文3
[关键词] 分形 相似日 短期电力市场预测
短期电力市场预测是电网运行管理的重要工作，是科学安排电力系统备用容量，实现电力系统安全、优质、经济运行，优化配置利用资源，以及进行电力营销和市场交易的基础。
相似日法虽然应用广泛，但主要在相似日法的基础上，依靠预测人员的经验来完成次日的电力市场负荷需求预测，缺点为:首先，对相似日的选取依赖性较大，但是传统的方法是靠经验人工选取，这是相当不科学的；而相似日选出之后，也缺乏科学的数据处理方法来对相似日数据进行分析。本文针对传统相似日法的缺点在分维理论的基础上对其进行了改进。
一、理论基础
称集F是分型，即认为它有下面典型的性质:(1)F具有精细的结构，即有任意小比例的细节；(2)F是如此的不规则以致它的整体和局部都不能用传统的几何语言来描述;（3）F通常有某种自相似的形式，可能是近似的或是统计的;（4)一般F的分型维数（以某种方式定义）大于它的拓扑维数。
从拓扑维数来看，负荷曲线往往是一维的，而实际盒维数大于1。同一地区不同月份的负荷分形维数相近，上下不超过3%，同一整体的部分与部分之间具有相似性；不同地区在相等时间范围内的分维也很接近，上下不超过1%，即整体与整体之间的相似是存在一定差异的相似，同一地区不同时间段的负荷分维相对稳定，但随着时间段的增大负荷分维数有增大的趋势。
市场的变化具有一定的规律性，并且这一规律基本不随观测尺度的变化而变化。一般情况下，中等负荷网分维值比轻负荷网略大一些。同时负荷波动越大，分维数越大。另外，负荷变化的分维值也受到负荷调节效应的影响，负荷调节效应越强，负荷曲线的不规则程度越大，则其分维值越大。总之，不同种类的电力负荷曲线局部与局部之间及局部与整体之间都有很好的自相似性，从而可将分形理论用于不同种类的电力负荷预测中。
二、相似日的选取
在一段时期内，相同类型日的负荷曲线分形维数近似相等，即日负荷曲线也具有某种程度的自相似性。传统的相似日选取要考虑的因素有：日类型、负荷值、负荷曲线形状等。日类型包括是否节日，天气状况等比较直观的客观条件。但是，选取同类型日时会考虑到该因素。由于随着时间的推移，系统负荷结构会发生缓慢的变化，当历史日和预测日相隔比较久的时候，即使它们的影响负荷的因素很相似，预测精度也不会高。所以，在确定相似日的时候，历史数据的范围不应太大，一般就选取待测日前2个月或者去年同月的数据作为样本。
电力系统每日的负荷情况受该日及其附近几日的日特征量(包括日类型, 星期类型, 天气情况, 电价等等) 所影响。日实际特征量决定了该日的负荷曲线形状；而连续几日的实际特征量则决定了这几日的负荷水平变化规律。可以通过计算待测日及它附近几日的负荷维数替代通常方法中的趋势相似度。也就是说，所选取的相似日及它附近几日的负荷维数，必然要与待测日记它附近几日的负荷维数相近。而分型的标度不变性决定了分型在无标度空间内维数不变，那么可以近似认为，待测日前几日的负荷维数，必然要与备选相似日前几日的负荷维数相近。(1)数据预处理，消除由于天气异常或者其他原因引起的负荷异常点;（2)计算待测日前一周或者两周的负荷维数D0。分型维数有Hausdorff维，填充维，时间序列维等多种定义方法，其中沙盒维易于数学计算和试验测量，对处理离散数据具有一定的优势，沙盒维数定义如下：对取定的码尺δ，将分形图形重心置于边长为δ的256×256网格的中心设第δij个方格中的点数为Nij。令，逐步增大δ直到分形的最大尺寸，得到一系列的δi和相应的N(δi),作一元线性回归可得到分形图的容量维:
试图直接计算一个集的维数。受利用定义计算的局限性是很有难度的，严格的维数计算往往需要连篇累牍的复杂计算和几乎不提供任何直观启发的估计。但是电力负荷数据具有其特殊性，这里提出一种合适的近似计算方法。作为负荷数据，其在二维平面上的分布是很有规律的。其重心的表达式可以很容易的写成,而且负荷点水平距离都是一个单位长度,若取第一天为x0=0,那么=k/2。鉴于数据集是离散的,而且在x轴上是均匀分布的，为了简化计算采用一个近似算法,即只对包含第i个点的δ进行计算。引入分形空间中的定义,其中(X,d)为完备度量空间,x∈X,集合B∈H(X)，称d(x,B)为点x到集合B的距离。那么维数的近似计算公式可写成:,其中， Bi为去掉i+1 个最近点所剩下的离散数集。（3)计算与待测日同类型日前一周或者两周的负荷维数D1-Dn，选取与D0接近的值所对应的一个或者几个同类型日作为备选相似日。
三、平均负荷预测
通过以上方法所找出的相似日与待测日相比较，它们附近几日的平均负荷变化规律是相似的，因此可以将它们看作是负荷水平趋势相似日，包括它们在内的数日的负荷水平趋势是相似的。那么先不考虑实际日负荷曲线形状，相似日和待测日这两日是水平趋势相似日，就意味着在一个足够长的时间段上它们和各自附近几日的负荷维数是相近的。那么可以计算出相似日相关的负荷维数，代替待测日相关负荷维数，再根据待测日附近几日的实际负荷数据计算得出所求平均负荷。
平均负荷预测的问题转化成为:有离散数据集合,其中x0
注意到这些数据具有时间序列性，而且待求点处于时间序列的最后，可以考虑使用时间序列维数计算的反运算来求得yN。要实现这种构思，有两个重要的因素会使结果出现误差：(1)距离r的选取对计算结果会有影响；(2)有未知点的存在，使得在进行包括该未知点的点对计数时会出现误差。
造成第二类误差出现的原因，在于xN未知的时候，的取值难以确定。可以利用θ函数的性质和相似日法本身来避免这种误差。利用上文中提到的方法，可以找出多个被选相似日，根据这些相似日的数据可以确定xN的所在的一个大致区间UN，注意到在区间UN中xN（x，y）的x是可以确定的，只有y是不确定的。如此对于每一个已知点xi就可以比较容易地计算出:
设全集
那么只要取就可以避免误差的出现。
相对于第二类误差，第一类误差是难以完全避免的。实际上，由于θ函数取值的区间性以及时间序列维数计算本身的不确定性，按照这种方法计算出来的最终负荷仍然是不确定的，只能以区间形式表示。那么现在要做的工作就是寻找一种方法减小第一类误差，也就是尽可能地缩小最终的负荷区间。
观察式
在xN区间已定的情况在，可以尝试在中选取多个r值使得取到[1,i-1]中尽可能多的值，计算出这多个r值对应的负荷区间，对这些区间进行处理，消除奇异区间，然后取剩下可选区间的交集作为预测结果。
四、结论
电力市场的实际负荷数据并不像其他图像，实际上的负荷分布往往是离散的，真实的负荷曲线往往是不光滑的。通过普通插值法来得到一条光滑拟合曲线，实际上只是对实际情况的一种虚拟。本文所设计的改进型相似日负荷预测法从分形理论入手探索负荷分布的内在规律，利用科学的方法选取相似日，处理相似日数据并进行负荷预测，改进了传统方法的缺点，经过实践证明其预测结果准确，对电力系统实际应用有重大意义。
参考文献：
[1]李西泉 陈辉华 朱军飞 陈 伟:提高湖南电网短期负荷预测准确率的分析与思考[J].湖南电力，2006, 2
电力负荷的定义范文4
本文从工业企业的复杂多样性入手，在电力系统负荷预测综合模型的思想的基础之上，将综合负荷计算模型引入到工业符合计算当中，也就是使用多种方法来计算工业负荷，并且以各时段的残差平方和最小作为优化的目标函数，从而求得所有方法的权重，并进行加权综合，最终以权重取值的大小来反应工厂所选取的各负荷计算方法的可信度。
1工业负荷计算方法
工业负荷计算的首要目标是来对计算负荷进行确定，从而实现变压器容量的选择和校验。在实际工程上，针对不同类型的工厂和不同类型的负荷，总结出了多种负荷的计算方法，比如指标法、需要系数法、二项式法等。
1.1指标法
该方法一般是被应用在设计任务书或者是初步设计阶段，并且是需要在进行多种方案比较的场合下使用的，它又被分为车间生产面积负荷密度法和单位产品耗电量法。倘若已知某企业或者车间的年生产量为m并且该企业或车间的每一种产品的单位耗电量为α，则可以采用后者方法来计算工厂的计算负荷 ：
（1）
上式中， 代表该企业全年的有功计算负荷， 代表该企业全年当中最大利用小时数。
如已知企业的车间生产面积为S并且负荷密度指标为ρ时，通过采用后者的计算公式来进行所得的负荷为 ：
（2）
上式中， 代表了车间的平均负荷； 代表了负荷系数。
1.2需要系数法
该方法主要是用来对多台三相用电设备的计算负荷进行求解的，求解的具体步骤如下：首先需要将用电设备按照性质的不同进行分类，对每种不同的设备选择合适的需要系数，并且对该种类的设备的计算负荷进行计算。因各组用电设备的最大负荷不可能同时出现，因此需要计入一个同时系数 ，并求得总的计算负荷。
1.3二项式法
在对工厂设备的台数较少、容量差别很大的车间或者配电箱进行计算负荷时适合采用二项式法，这种方法不仅考虑了设备机组的总容量，而且还考虑了多台最大用电设备所能引起的比平均负荷要大的附加负荷。
2建立综合最优负荷计算模型
综合负荷计算方法是根据一个已投入运行的工厂负荷变化情况，建立以残差最小为目标函数来求取各种负荷计算方法的权重系数，以此提高工厂的负荷计算准确度。在对此进行建模之前，首先需要介绍几个定义。
定义一：残差、方差和协方差的计算。
对于企业的一个已投入运行的新工厂，设 为历史时间段内的年最大负荷取值；在工厂投入运营之前用户完成负荷报装时，需要采用m种方法对该工厂进行计算负荷预估计，其中第i种方法的预估计值为 ，则该方法的残差为：
i=1,2,…mt=1,2,…n(3)
方差（残差平方和）为：
i=1,2,…m(4)
这2种负荷计算方法的协方差为：
I,j=1,2,…m(5)
定义二：可信度及综合计算模型。
假设存在一组权重为 (i=1,2,…m),该值的大小表示各负荷计算方法在综合模型中的可信度，并且其满足下列关系式：
(6)
i=1,2,…m
通过对各种方法进行集合，构成了综合计算模型，该模型为：
(7)
根据上面的定义，当综合预估计值大于x，并且历史年中的最大负荷xt的方差值达到最小时，可以对各种方法的权重系数进行求解，这就被称作为最优可信度。
在用户对企业中的配电变压器容量执行报装时，所针对的大部分都还是新的并且没有投入运行的工厂，在这种情况之下，如果想使用前面所做的研究从而获得比较准确的负荷计算结果，这时可以采用类比的原则的。
类比法的基本原理主要是：根据原有的资料分析新工厂的用电负荷性质及增长模式，然后找到与其类型相似的并且已投入运行的供电系统，通过对前面的建模进行分析并且求出各种方法的最优可信度，最后将这些已经求出来的最优可信度使用到那些新的需要进行报装容量的工厂中。
该模型的具体求解过程为：
（1）对于新报装的工厂通过采用类比法，不难找出和它相似的已经投入运行的工厂，通过利用当时的负荷报装资料，对这些已经投入运行的工厂，采用上述3种方法对其进行负荷计算；
（2）输入这些已投入运行工厂中历年时段的年最大负荷值；
（3）根据公式3、4、5分别计算在各个时段中的残差、方差和协方差；
（4）根据公式7建立综合最优负荷计算模型，该模型的目标函数为方差最小的方程；
（5）利用非线性优化方法来对模型中的最优可信度进行求解；
（6）同理，采用上述的3种方法来预估算新工厂的计算负荷，并将公式4中所求解出来的最优可信度代入公式7，最终得出结果。
3实例研究
某市一班制的电器开关制造企业从2005年开始就已经投入生产了，该厂的用电设备容量共有3143kW，我们可以通过它来对该企业的计算负荷的作预估计。表1为该企业从2005年到2010年各年的年最大负荷量，表2为四种计算方法的预估计值和预测效果对比。
表1某市某加工厂2005-2010年的最大负荷量
表2四种计算方法预估计值与预测值的比较
计算方法 预估计值 方差
由表2可以得出，综合最优负荷的计算方法方差要明显的比其他3种单一的负荷计算方法要小，这就说明在工程实际应用当中，通过使用综合最优负荷计算模型，可以获得最佳的工程预测效果，并且将该方法所求得的权重系数应用到该企业的新工厂生产数据中，即可预测出新工厂的计算负荷值。这种方法将类比法进行了运用，这需要设计人员不断在实践当中总结经验，并且对不同种类的电力负荷的计算方法进行分类及归纳，最终实现电气设计资料的不断充实，从而使电力负荷计算更加准确。
4结束语
针对我国目前所存在的工业负荷计算不精确的问题，通过分析常用的四种工业负荷计算，在电力系统负荷预测综合模型这一思想的基础之上，提出并建立了一种新的综合最优负荷计算模型。通过采用该综合计算模型，并选取和报装新工厂作为算例进行分析，结果表明：综合最优负荷计算方法的方差最小，这就说明该方法的计算准确度要明显好与其它方法。
参考文献
[1]刘介才主编．工厂供电(第4版)［M］．北京:机械工业出版社，2007．4．
[2]中国航空工业规划设计研究院编．工业与民用配电设计手册(第3版)［M］．北京:中国电力出版社，2005．10．
电力负荷的定义范文5
关键词：电力系统；应急管理；预测预警；技术研究
1.引言
电力能源是国家的主要经济命脉之一，一旦发生重大停电事故将引起社会恐慌，因此政府和各级电网公司对其极为重视，纷纷将电力应急管理平台的建设作为提升电力系统应急处理能力的重要手段。作为一种现代化管理系统，电力应急管理平台具备辅助决策、预测预警和调度指挥等功能，其中综合预测预警系统的构建更能够准确预测停电的时间、区域和影响人口，并提出与之相关的预警信息。传统OPA模型、CASCADE模型和隐故障模型等结构的提出旨在模拟电力系统大面积停电事故，对电力系统不同内因与外因作用下大规模停电事故的发生规律进行探索研究，但却并不涉及到对某一特定条件下大面积停电发生可能性的预测，这显然难以满足实际的电网应急管理需求。
2.电力应急管理的定义和构成
2.1电力应急管理的定义
电力应急管理所对应的事件是电力系统突发灾害，这一区域灾害的显著特征是突发性和重大危害性，不仅难以准确预测，且很难有效防御和彻底清除。作为一种综合系统，电力系统存在于社会环境和自然环境的双重影响下，不同于纯自然灾害和纯社会系统灾害，电力系统突发灾害很难对其发生的时间段、宽度和区域进行预测，而电力应急管理的对象正是电力系统重大突发灾难事件，通过对重大突发灾难预防相应机制的研究及时恢复系统供电，这对于电力系统应急管理能力的提高影响深远。
2.2电力应急管理的构成
电力应急管理由预防、准备、响应以及恢复四个环节构成，这四个典型环节有着一定的整体性和动态性特征。所谓的预防环节涉及到识别危险源和危险缓解两方面内容，除了开发应急计划程序之外对相关人力和物力资源的识别也不可或缺；应急准备环节的目的在于促进应急处理能力的提升，一般包括四个方面的内容，即准备应急资源、编写预案、实际演练和预测模拟；响应环节是指利用应急资源保证电力设施和人身安全，降低灾害对社会环境乃至对国家的危害，并正式启动救援行动；最后的恢复环节顾名思义就是恢复正常的秩序，采取必要的行动对应急状态进行终止。
3.电力应急管理中综合预测预警技术的研究
3.1综合预测预警系统的模块构成
综合预测预警系统在电力应急管理中的应用需要先构建相对应的功能模块，通过各模块的相互配合促进预测预警系统的循环运行。
3.1.1电网设备受损预报模块
该模块能够准确预测安全事件及自然灾害对电力系统造成的不良影响，根据预测结果来分析电网可能发生的特重大设备损失问题，并将相关信息传递给相关人员。根据自然灾害的预先报道，以电力网络地理接线盒灾害易发区域为研究重点，在此基础上综合考虑电网设备的灾害承受能力，进一步准确判断出易受灾害且易发生故障的设备。该模块能够在第一时间内将预测的受损信息及时上报，相关部门可以提前做好设备的抢修准备工作，这也有助于电网安全评估工作的顺利开展。
3.1.2电网安全评估与应急调度模块
该模块能够融合电网当前受灾状况、实际运行及调度运行经验，在此基础上分析电网的安全状态，判断电网在运行过程中是否存在负荷损失。如果存在，那么可以通过科学合理的调度工作来有效减少负荷的损失。该模块的主要功能就是采用与电网调度系统对等的预警模块，模拟电网调度系统的调度指令，以此来提高系统稳定运行点判断信息的准确性，避免系统报警信息的频繁发出。
3.1.3停电事故预测模块
停电事故预测模块的主要功能就是准确预测停电故障的影响范围及影响程度，根据预测结果及实际情况来制定一系列紧急防控措施，调度部方案时，要能够做到具体问题具体分析，根据故障情况的不同采用差异化处理方法。简而言之，该模块的具体作用就是以灾害信息为参考依据，利用紧急手段来建模，采取紧急控制措施，以此来准确估算电力故障引发的停电范围与时间。
3.1.4预警信息模块
该模块可以在第一时间内将预警信息传递给应急管理相关部门，它能够将停电预警信息、设备防护预警信息、设备抢修预警信息及抢险物资等综合预警信息及时上传。
3.2预测预警系统的基本实施流程
①依据自然灾害变化情况对网络模型进行修改。灾害可以作为模型启动的触发事件，事件发生的同时模型也被调用，这与电网日常运行并不冲突。②开断电气设备。电气设备在选型阶段都考虑到其抗击灾害的能力，这就可以针对不同等级的灾害条件对设备受损概率进行计算。③故障设备切断后判断是否产生孤岛，若是产生了两个以上的孤岛则就需要对孤岛的发电装机容量和负荷量进行计算，以实际电网负荷水平为依据对负荷阈值进行设定，负荷量小于这一阈值则对系统的影响并不大。若是负荷量大于阈值或是没有孤岛产生则需要衡量装机容量和负荷量之间的关系，倘若负荷量小于装机容量则不会损失负荷，负荷量大于装机容量则这一差值就是损失的负荷量。④应急调度和安全评估。若是负荷水平超过了网络传输承载能力和发电容量则就表明电网的运行状态不够安全，亟需采取相关措施稳定线路传输功率。⑤紧急切负荷措施的制定。若是电力系统在破坏影响下可能对系统安全运行产生影响就需要采取对应的紧急切负荷措施，以保证系统运行的稳定性，合理控制事故范围，尽可能减小其中的负荷损失。⑥对损失负荷进行统计。对损失负荷的统计包括各个节点损失的负荷和线路损失负荷。⑦预警信号的发出。从应急预案内容出发将预警信息发送至受影响地区，依据事故的严重过程度预警信号，从高到低分别是红色预警、橙色预警、黄色预警及蓝色预警。
3.3对以上电力预测预警系统模型的几点讨论
首先，本文关于预测预警模型的建立采用的最优潮流评估系统安全性，这主要是因为这一方法既能够准确获悉系统是否有安全运行的可行域存在，同时也能够通过对调度过程的模拟从根本上满足应急管理平台对于突发公共事件的处理要求。其实针对电网安全性评估的方法还有其他，评估方法的选择对于电网本身的安全运行至关重要。其次，从电力系统紧急控制措施的形式分析，除了本文中提到的切负荷方法外切机、解列等形式也同样能够达到保障电力系统安全运行的目的，这是后续研究需要关注的方面。再次，针对电力系统预测结果的处理理应根据灾害变化和事故发展而发生改变，由此可见对于电力应急平台预测预警系统的构建应当表现为循环反复的过程。最后，对于电网灾害预测而言可能存在着诸多不确定的因素，紧急情况下还需要考虑到数据不准确或是数据无法获得的问题，大量简化电力系统特性其实并不可取，这与电力系统停电情况的准确预测有着必然联系。本文中采用的最优切负荷算法实际上是假定各项系统参数信息都可以被获得，忽略了对启发式算法的考虑。简而言之，针对停电范围的预测可采用不同甚至是多种方法同时展开，对各种不同结果进行整合之后便可得到所需要的预测信息，从防灾需求等方面考虑，对应的预测结果应当略微保守。
4.结束语
综上所述，自然灾害频发也有可能成为我国电力系统重大停电事件的重要诱因，但事实情况却是我国在电力应急救援的技术管理和装备水平方面都还亟待改善，面对重大停电事故时所采取的电力应急手段还局限于事故抢险救援，这无疑将对电力系统运行的可靠性造成阻碍。伴随输电通道能力的增强和输送距离的增大，线路损毁问题导致的停运势必将造成更加庞大的经济损失，这越发证明了电力应急管理综合预测预警系统构建的迫切性。本文中电力应急管理预测预警系统功能架构的提出对其中的各个实施模块都进行了细致阐述，以我国电力系统特点和运行规律为依据解决最优切负荷问题，充分考虑自然灾害可能对电力系统带来的影响，实现了对调度员应急调度手段的模拟，但在具体操作方面还欠缺对预测预警系统功能要求的全面整合。
参考文献
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电力负荷的定义范文6
【关键词】微电网；分布式发电；分布式电源；能量管理系统
1.引言
分布式发电指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。分布式发电目前尚无统一的定义，一般认为，分布式发电（Distributed Generation，DG）指为满足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近的小型发电系统。分布式电源（Distributed Resource，DR）指分布式发电与储能装置（Energy Storage，ES）的联合系统（DR=DG+ES）。分布式发电技术是一种充分利用可再生能源的理想技术，它具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，未来分布式能源系统的应用将会越来越广泛。
分布式电源尽管优点突出，但本身存在一些问题。例如，分布式电源单机接入成本高、控制困难等。同时由于分布式电源的不可控性及随机波动性，其渗透率的提高也增加了对电力系统稳定性的负面影响。分布式电源相对大电网来说是一个不可控电源，因此目前的国际规范和标准对分布式电源大多采取限制、隔离的方式来处理，以期减小其对大电网的冲击。IEEE P1547标准规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行，大大限制了其效能的充分发挥。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，最大限度地发掘分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势，在21世纪初学者们提出了微电网的概念。
微电网（Micro-Grid）也称为微网，是一种新型网络结构，是一组微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网是相对传统大电网的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过静态开关关联至常规电网。通过微电网控制器可以实现对整个电网的集中控制，不需要分布式的就地控制器，而仅采用常规的量测装置，量测装置与就地控制器之间采用快速通讯通道。采用分布式电源和负荷的就地控制器实现微电网暂态控制，微电网集中能量管理系统实现稳态安全、经济运行分析，微电网集中能量管理系统与就地控制器采用弱通讯连接。
2.微电网的基本设备和技术
微电网从系统观点看问题，将发电机、负荷、储能装置及控制等结合，形成一个单一可控的独立供电系统。它采用了大量的现代电力电子技术，将微型电源和储能设备一起，直接接在用户侧。对于大电网来说，微电网可被视为电网中的一个可控单元，可以在数秒钟内动作满足外部输配电网络的需求；对用户来说，微电网可以满足他们特定的需求，如降低馈线损耗、增加本地可靠性、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率等。
微电网或与配电网互联运行，或独立运行，当配电网出现故障而微电网与其解列时，仍能维持微电网自身的正常运行。这种微电网是结构、模拟、控制、保护、能量管理系统和能量储存技术等与常规分布式发电技术有较大不同，须进行专门的研究。
电力可靠性技术解决方案联合会（Con- sortium for Electric Reliability Technology Solutions，CERTS）定义的微电网基本概念：这是一种负荷和微电源的集合。该微电源以在一个系统中同时提供电力和热力的方式运行，这些微电源中的大多数必须是电力电子型的，并提供所要求的灵活性，以确保能以一个集成系统运行，其控制的灵活性使微电网能作为大电力系统的一个受控单元，以适应当地负荷对可靠性和安全性的要求。
CERTS定义的微电网提出了一种与以前完全不同的分布式电源接入系统的新方法。传统的方法在考虑分布式电源接入系统时，着重在分布式电源对网络性能的影响。传统方法在IEEE1547-2003中得到充分的体现，即当电网出现问题时，要确保联网的分布式电源自动停运，以免对电网产生不利的影响。而CERTS定义的微电网要设计成当主电网发生故障时微电网与主电网无缝解列或成孤岛运行，一旦故障去除后便可与主电网重新连接。这种微电网的优点是它在与之相连的配电系统中被视为一个自控型实体，保证重要用户电力供应的不间断，提高供电的可靠性，减少馈线损耗，对当地啊电压起支持和校正作用。因此，微电网不但避免了传统的分布式发电对配电网的一些负面影响，还能对微电网接入点的配电网起一定的支持作用。
基于上述概念，微电网中功率范围在100kW以下的微型燃气轮机将得到广泛的应用。它具有转速高（5万～10万/min）、采用空气轴承等特点，所发出的高频（1000Hz左右）交流电需经交流-直流-交流环节变为50Hz工频交流电供给负荷，但燃烧过程产生的NOx仍将对城市的环保产生不利的影响。燃料电池由于具有高效和低排放的特点，自然也很适合作为微电网的电源，特别是高温MCFC和SOFC比较适用于发电，但目前价格较贵，较少实际应用。光伏发电、小型风电和生物质能发电业是很好的电源选择。蓄电池、飞轮和超级电容器等是微电网重要的储能元件。余热回收装置也是重要的部件之一，正是由于余热的利用提高了能源利用的效率，因为热水或热蒸汽并不像电那样容易而经济地长距离输送，而微电网的结构恰恰能使热源更接近热负荷。
3.微电网的结构
相对电力系统而言，微电网类似于一个独立的控制单元，其中每一个微电源都具有尖端的即拔即插功能。对每一个微电源，最关键的是它本身的接口、控制、保护以及对微电网的电压控制，潮流控制和维持其运行稳定性。一个重要的功能是微电网的联网运行和孤岛运行方式见的平稳转移。在微网中，为了防止微电网与配电网解列时对微电网内负荷的冲击，微电网的配电结构需重新设计，将不重要的负荷接在同一条馈线上，重要或敏感的负荷接在另外馈线上。接敏感负荷的馈线上装有分布式电源、储能元件及相应的控制、调节和保护设备。如此，在微电网与主网解列时，通过隔离装置可甩去一些不重要负荷，但仍能保证一些重要负荷的正常、连续运行。微电网具有控制、协调、管理等功能，并由以下系统来实现。
（1）微电源控制器
微电网主要靠微电源控制器来调节馈线电流、母线电压级与主网的解、并网运行。由于微电源的即拔即插功能，控制主要依赖于就地信号，且相应是毫秒级的。
（2）饱和协调器
饱和协调器既适用于主网的故障，也适用于微电网的故障。当主网故障时，保护协调器要将微电网中重要的负荷尽快地与主网隔离。其某些情况下微电网中重要负荷允许电压短时暂降，在采取一定的补偿措施后可使微电网不与主网分离。当故障发生在微电网内，该保护应该在尽可能小的范围内将故障段隔离。
（3）能量管理器
能量管理器按电压和功率的预先整定值对系统进行调度，相应时间为分钟级。
4.微电网的控制
微电网控制功能基本要求包括：新的微电源接入时不改变原有的设备，微电网解、并列时是快速无缝的，无功功率、有功功率要能独立进行控制，电压暂降和系统不平衡可以校正，要能适应微电网中负荷的动态需求。微电网的控制功能主要有以下几种：
（1）基本的有功和无功功率控制（P-Q控制）。由于微电源大多为电力电子型的，因此有功功率和无功功率的控制、调节科分别进行，可通过调节逆变器的电压幅值来控制无功功率，调节逆变器电压和网络电压的相角来控制用功功率。
（2）基于调差的电压调节。在有大量微电源接入是用P-Q控制是不适宜的，若不进行就地电压控制，就坑内产生电压或无功振荡。而电压控制要保证不会产生电源间的无功环流。在大电网中，由于电源间的阻抗相对较大，不会出现这种情况。微电网中只要电压整定值有小的误差，就可能产生大的无功环流，使微电源的电压值超标。由此要根据微电源所发电流是容性还是感性来决定电压的整定值，发容性电流时电压整定值要降低，发感性电流时电压整定值要升高。
（3）快速负荷跟踪和储能。在大电网中，当一个新的负荷接入时最初的能量平衡依赖于系统的惯性，主要为大型发电机是惯性，此时仅系统频率略微降低而已（几乎无法觉察）。由于微电网中发电及的惯量较小，有些电源（如燃料电池）是响应时间常数又很长（10～200s），因此当微电网与主网解列成孤岛运行时，必须提供蓄电池、超级电容器、飞轮等储能设备，相当于增加一些系统的惯性，才能维持电网的正常运行。
（4）频率调差控制。在微电网成孤岛运行时，要采取频率调差控制，改变各台机组承担负荷比例，已使各自出力在调节中按一定的比例且都不超标。
5.微电网的保护
微电网结构对继电保护提出了一些特殊的要求，必须考虑的因素主要有以下几点：①配电网一般是放射形的，由于有了微电源，保护装置上流经的电流就可能有单向变为双向；②一旦微电网孤岛运行，短路容量会有大的变化，影响了原有的某些继电保护装置的正常运行；③改变了原有的单个分布式发电接入电网的方式，构成微电网的初衷之一是尽可能地维持一些重要古河在电网故障时能正常运行而不使其供电中断，这些必须采用一些快速动作的开关，以代替原有的相对动作较慢的开关。这些均可能使原有的保护装置和策略发生变化。
6.微电网的并网运行
要根据微电网中负荷的需求来确定保护的方案，也即要根据负荷（如半导体制造工业负荷或一般商业性负荷）对电压变化的敏感程度和控制标准来配置保护。如故障发生在配电网中，则要采用高速开关类隔离装置（Separation Device，SD），将微电网中的重要敏感性负荷尽快地与故障隔离。此时，微电网中的DR（或DER）是不应该跳闸是，以确保故障隔离后仍能对重要负荷正常供电（供热）。当故障发生在微电网中时，除了上述隔离装置协调，以免影响上一级馈线负荷。一旦配电网恢复正常，就应通过测量和比较SD量测电压的幅值和角度，采用自动或手动的方式将电网重新并网运行。如果微电网内仅有一个微电源，当然允许采用手动的方式再同步并网；但若在微电网内多个地点有多个地点有多个微电源，则必须考虑采用自动的方式再同步并网。
7.微电网的孤岛运行
当电网孤岛运行时，为了使所隔离的故障区尽可能小，微电网中保护装置的协调尤为重要。特别需要指出的是，由于微电网的电源大多为电力电子型设备，所发出的电力通过逆变器与网络连接，故障时仅提供很小的短路电流，难以启动常规的过电流保护装置。因此，保护装置和策略就应相应地修改，如采用阻抗型、零序电流型、差分型或电压型继电保护装置。此外，微电网的接地系统必须仔细设计，以免微电网解列时继电保护误动作。
8.微电网的能量管理系统
微电网被定义为发电和负荷的集合，而通常负荷不仅包括了电负荷，还包括热和冷负荷，即热电联供和热电冷三联供。因此，微电网不仅要发电，而且要利用发电的余热以提高总体效率。能量管理系统（Energy Management System，EMS）的目的的即为做出决策以最优地利用发电产生的电和热（冷）。该决策的依据为当地设备对热量的需求、气候的情况、电价、燃料成本等。
能量管理系统的调度控制功能：能量管理系统的为整个微电网服务的，即为系统级的，由此首要任务是将设备控制和系统控制加以明确区分，使各自的作用和功能简单明了。微型汽轮机的转速、频率、极端电压、发电机（微电源）的功率因数等应有微电源来控制，他们依据就地信号。CERTS的模型中，EMS只调度系统的潮流和电压。潮流调度时需考虑燃料成本、发电成本、电价、气候条件等。EMS仅控制微电网内某些关键母线的电压幅值，并有多个微电源的控制器配合完成，与配电网相联的母线电压应由所联上级配电网的调度系统来控制。
除了上述基本功能外，EMS还具有其他一些功能，如当微电网与配电网解列后微电网应配备快速切负荷的功能，以使微电网内的发电与负荷平衡；由于微电源同时供给电、热等负荷，调度时应同时兼顾，一般情况下往往采取“以热定点”的原则，即满足用户对热负荷需求的条件下再进行电量的调度；微电网中英配备一些储能设备，如蓄电池、超级电容、飞轮等。
EMS的功能自然首先应针对微电网内需求，如潮流和电压调度、电能质量和可靠性、提高运行的效率和经济性、降低污染排放等，但从长远看它还可对配电网提供一些辅助服务和可靠，特别是微电网作为智能电网的一个组成部分，可起到一定的负荷响应的作用。此外，由于微电网本身位于用户侧，这些用户可能为中心商业区（Central Business District，CBD）、学校、工厂等，它们本来就有供热、通风、空调等过程控制系统，未来的EMS有可能成为这些系统以及当地发电、储能等的总调度系统。
9.结束语
由于环境保护和能源枯竭的双重压力，迫使我们大力发展清洁的可再生能源。高效分布式能源工业（热电联供）的发展潜力和利益空间巨大。提高供电可靠性和供电质量的要求以及远距离输电带来的种种约束都在推动着在靠近负荷中心设立相应电源。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，是传统电网向智能电网过渡的关键技术。
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