15、短期电力负荷预测：方法与应用

短期电力负荷预测：方法与应用

1. 引言

电力系统是人类设计的最复杂的系统之一，它是一个动态系统，由发电机、变压器、输电和配电线路、线性和非线性负载以及保护装置等组成。系统响应紧密跟随负载需求，负载的增减会导致发电相应增减，这就需要有足够的发电资源。因此，准确预测电力负荷需求对于电力系统的有效管理至关重要，它直接影响电力公司的经济可行性和可靠性。

电力负荷预测根据时间范围和运营决策的不同，可分为短期、中期和长期预测。长期预测用于电力系统规划，中期预测用于维护和燃料供应规划，短期预测则用于电力系统的日常运营。在电力市场自由化的环境下，所有相关实体都需要持续进行负荷预测。

2. 电力系统描述

电力系统是一个动态复杂的能量转换系统，包括发电、输电和配电三个阶段。它将能源从远方的发电站输送到负荷中心，再通过配电网络分配给各个用户。独立发电商或小型可再生能源的分布式发电可在输电或配电阶段接入网络。

电力系统通常具有以下特点：
- 地理分散性：多个发电源分布在不同地区，以减少输电距离和损耗。
- 旋转备用：提供足够的冗余，以应对发电机故障等情况。

电力系统面临的最大挑战之一是随时满足负载需求。当负载请求额外电力时，发电机会减速，系统频率下降。自动发电控制（AGC）会感知频率下降并采取措施增加发电机速度，以维持系统频率稳定。由于每天不同时间段的负载波动较大，系统操作员需要提前了解未来几小时的需求，以便进行适当的规划。

3. 负荷预测类型

负荷预测不仅在电力领域有重要应用，在股票价格、原油现货价格、电力市场价格等多个领域也有广泛应用。电力负荷预测主要分为以下三种类型：