dự báo nhu cầu điện năng và phụ tải điện

Chươngư3

Dự báo nhu cầu điện năng và phụ tải điện

Nội dung

3.1. Khái niệm chung
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng
3.3. Dự báo đồ thị phụ tải
3.4. Một số cơ sở dữ liệu dùng cho dự báo
1


3.1.ưKháiưniệmưchungư
Nhu cầu điện năng và đồ thị phụ tải điện là các số
liệu đầu vào rất quan trọng, quyết định rất lớn chất l
ợng của việc qui hoạch hệ thống điện.
Dữ liệu đầu vào quan trọng để lập QHHTĐ là dự
báo nhu cầu điện năng cho từng mốc thời gian trong
tơng lai.
Vai trò của dự báo nhu cầu điện năng có tác dụng
rất to lớn, nó liên quan đến quản lý kinh tế nói
chung và qui hoạch hệ thống điện nói riêng. Dự báo
và qui hoạch là hai giai đoạn liên kết chặt chẽ với
nhau của một quá trình quản lý.


2


Dự báo sẽ góp phần giải quyết các

vấn đề cơ bản sau:
-ưXácưđịnhưxuưthếưphátưtriểnưcủaưnhuư
cầuưđiệnưnăng
-ưĐềưxuấtưnhữngưyếuưtốưcụưthểưquyếtư
địnhưnhữngưxuưthếưấy
-ưXácưđịnhưquyưluậtưvàưđặcưđiểmưcủaư
sựưphátưtriểnưcủaưnhuưcầuưđiệnưnăngưvàư
phụưtảiưđiện.
3


Có ba loại dự báo theo thời gian:
-ưDựưbáoưngắnưhạnư(1ữ2ưnăm)
-ưDựưbáoưtrungưhạnư(3ữ10ưnăm)ư
-ư Dựư báoư dàiư hạnư (15ữ20ư năm):ư mụcư
đíchư chỉư làư nêuư raư cácư phươngư hướngư phátư
triểnưcóưtínhưchấtưchiếnưlượcưvềưmặtưkinhưtế,ư
vềưmặtưkhoaưhọcưkỹưthuậtưnóiưchungưkhôngư
yêuưcầuưxácưđịnhưchỉưtiêuưcụưthể.ưư
4


3.1.ưKháiưniệmưchungư(tt)
Biểu đồ phụ tải tổng hợp: đợc xây dựng cho
một số ngày điển hình (làm việc, nghỉ, mùa
đông, mùa hè). Tổng hợp các biểu đồ phụ tải
ngày (theo số liệu theo từng loại biểu đồ) ta đ
ợc biểu đồ phụ tải kéo dài trong năm cho từng
mức công suất . Đồ thị phụ tải kéo dài trong
năm là dữ liệu cơ sở rất quan trọng trong tính

toán QHHTĐ, nó cho phép xác định thời gian
sử dụng công suất cực đại Tmax.
5


Tmax là khoảng thời gian sử dụng liên tục
công suất cực đại Pmax sao cho năng lợng đợc
sử dụng vừa đúng bằng năng lợng sử dụng
thực tế trong năm theo biểu đồ đã đợc xác
định. Ptb - công suất trung bình

A = Pmax .Tmax =

8760

P(t).dt = P

tb

0

6

.t


P

P

a)

b)ưưưưPmax
đỉnh

Pmax

Phầnưbiếnưđổi

P min

Phn áy

0

ưưưưt

t (h)

24

0ưưưưưưưưưưưưưưưTmax

8760h

Đồưthịưphụưtảiưngàyư(a)ưvàưđồưthịưphụưtảiưkéoưdàiưtrongưnămư(b)

7

3.1.ưKháiưniệmưchungư(tt)
ưưưưĐểưthựcưhiệnưđượcưviệcưquiưhoạchưhệưthốngưđiệnư
choưtươngưlaiư15-20ưnămưcầnưphảiưcóưsốưliệuưdựưbáoư
củaưcácư ngànhưkinhưtếưquốcưdânưkhác.ưNhưngưviệcư
quiưhoạchưcủaưcácưngànhưkinhưtếưquốcưdânưkhácưlạiư
thườngư làmư sauư nênư xácư địnhư mộtư cáchư chínhư xácư
độưtăngưcủaưphụưtảiưđiệnưlàưrấtưkhóưkhăn.ư

Việc xác định phụ tải điện bao gồm hai

việc:
- Xác định nhu cầu điện năng
- Xác định đồ thị phụ tải điện

8


3.1.ưKháiưniệmưchungư(tt)
Phơng pháp tính toán dự báo phụ tải điện có thể phân
làm các loại sau :
1- Phơng pháp tính trực tiếp: Dựa trên kế hoạch phát
triển của các ngành kinh tế quốc dân, tính ra nhu cầu
điện năng.
2- Phơng pháp ngoại suy: Dựa trên số liệu phụ tải trong
quá khứ, từ đó suy ra phụ tải điện trong tơng lai.
3- Phơng pháp hồi qui một chiều và hồi qui nhiều chiều:
Phơng pháp này dựa trên mối tơng quan giữa phụ tải điện
và các ngành kinh tế khác của nền kinh tế quốc dân để
tìm ra nhu cầu điện năng trong tơng lai.
9

3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các
ngành của nền kinh tế quốc dân
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy
3.2.3. Phơng pháp tơng quan
3.2.4. Phơng pháp dự báo bằng phân tích
quá trình
3.2.5. Phơng pháp chuyên gia
10


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của nền
kinh tế quốc dân

Bớc1: Chia các phụ tải điện thành các
nhóm phụ tải có tính chất hoạt động và
nhu cầu tiêu thụ điện năng đợc xem là
gần giống nhau nh: công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt .v.v...
Các nhóm phụ tải này lại có thể chia
thành các nhóm nhỏ hơn:
11


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của nền
kinh tế quốc dân (tt)

+ Điện năng cho công nghiệp:
n

A CNt = it Bit
i =1

+ Điện năng cho nông nghiệp bao gồm điện năng
phục vụ cho trồng trọt, chăn nuôi, tới tiêu và sinh
hoạt. Điện năng cho trồng trọt và chăn nuôi có
thể xác định theo suất tiêu hao điện năng, điện
năng cho tới tiêu có thể tính theo kế hoạch xây
dựng các trạm bơm, điện năng cho sinh hoạt ở
nông thôn tính theo mức sử dụng bình quân của
các hộ nông dân.
12


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân (tt)
+ Điện năng cho giao thông bao gồm điện năng cho đờng
bộ, đờng sắt, đờng thuỷ và hàng không. Điện năng cho giao
thông chủ yếu phụ thuộc vào mức độ điện khí hoá đờng sắt,
chiếu sáng đờng bộ và các cảng (hàng không,biển).
+ Điện năng cho sinh hoạt tính theo kế hoạch phân phối
điện cho sinh hoạt, có thể tính theo mức sử dụng bình quân
cho đầu ngời hoặc cho hộ gia đình.
+ Điện năng tự dùng và tổn thất tính gần đúng theo tiêu
chuẩn.

13


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân (tt)

Bớc 2 : Xác định nhu cầu điện năng cần thiết

cho năm thứ t đợc tính theo công thức :
At = ACNt + ANNt + AGTt + ASHt + ATD + At

Bớc 3: Sau khi đánh giá nhu cầu điện
năng tổng của toàn bộ hệ thống, việc
nghiên cứu biến động của nhu cầu điện
năng đợc thực hiện theo phơng pháp
14
kịch bản.


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành
của nền kinh tế quốc dân (tt)

* Quá trình xây dựng kịch bản đợc chia làm 4 b
ớc nh sau :
1. Phân tích nhu cầu điện năng, xác định tập
các biến của kịch bản tức là các thông số
tham gia trực tiếp vào mô hình dự báo.
2. Sắp xếp các kịch bản, xác định mối liên hệ

giữa các kịch bản.
15


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân (tt)

3. Đối với mỗi kịch bản cần xác định dải biến
thiên của các thông số trong khoảng thời
gian dự báo. Ngời ta thờng chia các dải
biến thiên này thành ba mức: thấp (bi
quan), trung bình (cơ sở) và cao (lạc quan).
4. Xây dựng cơ sở đầu vào cho mô hình dự
báo căn cứ trên các giả thiết về sự biến
16
thiên có thể của các biến kịch bản.


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân

* Ưu nhợc điểm của phơng pháp:
Ưu điểm : Thuật toán đơn giản, giải đơn giản,
chắc chắn có nghiệm
Nhợc điểm : Không dùng cho qui hoạch dài
hạn vì số liệu đầu vào khi đó sẽ không chính
xác
17

3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy
Phơng pháp ngoại suy đợc xây dựng dựa trên mối
quan hệ giữa điện năng và thời gian trong quá khứ. Nội
dung của phơng pháp này là tìm ra luật tăng trởng của
nhu cầu điện năng trong quá khứ dới dạng hàm số A=f(t).
Sau đó trên cơ sở giả thiết rằng qui luật đó cũng đúng
trong tơng lai sẽ tính đợc nhu cầu điện năng tại bất cứ
thời điểm nào trong tơng lai.
* Nh vậy ta cần phải tiến hành theo hai bớc nh sau:
- Tìm dạng hàm số mô tả đúng qui luật phát triển của
phụ tải trong quá khứ
- Xác định các hệ số của hàm dự báo đó 18


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy
Bớc 1: Xác định dạng hàm dự báo
Giả thiết hàm dự báo A = f(t) là hàm tuyến tính và dùng ph
ơng pháp xác suất thống kê để kiểm định giả thiết thống kê này.
Hệ số tơng quan r giữa A và t:
n

r=

trong đó:
Ai là ĐN đã cho ở năm i,

[ ( A i A )( t i t ) ]
i =1






( Ai A )

i =1
n



2

n

A = 1n A i
i =1


( t i t )

i =1
n

;

2

n

t = 1n t i
19

i =1


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy (tt)

Sau khi tính đợc hệ số tơng quan r ta
tính hệ số nh sau :
r n2
* Nếu n < 25 : =
1 r
2

* Nếu n 25 thì: =

r

n 1
1+ r 2

Sau đó tra bảng Student ứng với mức ý

nghĩa và số bậc tự do f ta tìm đợc hệ số
Student ,f .
20


Ph©n bè student
Sè bËc

Møc ý nghÜa α

tù do f

0,20

0,10

0,05

0,02

0,01

0,005

0,001

1

3,08

6,31

12,71

31,82

63,66

127,32

636,62

2

1,98

2,92

4,30

6,97

9,93

14,09

31,60

3

1,64

2,35

3,18

4,54

5,84

7,45

12,94

4

1,53

2,13

2,78

3,75

4,60

5,60

8,61

5

1,48

2,02

2,57

3,37

4,03

4,77

6,86

6

1,44

1,94

2,45

3,14

3,71

4,32

5,96

7

1,42

1,90

2,37

3,00

3,50

4,03

5,41

8

1,40

1,86

2,31

2,90

3,36

3,83

5,01

9

1,38

1,83

2,26

2,82

3,25

3,69

4,78

10

1,37

1,81

2,23

2,76

3,17

3,58

4,59

11

1,36

1,80

2,20

2,72

3,11

3,50

4,44

12

1,36

1,78

2,18

2,68

3,06

3,43

4,32

21


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy (tt)
- nói lên khả năng phạm sai lầm của giả thiết thống kê, lấy
từ 0,001 đến 0,1 và thờng đợc chọn bằng mức trung bình là
0,05.
- Số bậc tự do f phụ thuộc vào số thông số đo đợc n:
+ Khi n < 25 thì f=n-2
+ Khi n 25 thì f=n-1
- Đem so tính đợc với ,f vừa tra, nếu ,f thì quan hệ
tuyến tính có thể đợc chấp nhận và ngợc lại nếu < ,f thì
không sử dụng đợc quan hệ tuyến tính mà phải sử dụng quan
hệ phi tuyến nào đó.
22


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy (tt)
Bớc 2: Xác định các hệ số của hàm dự báo
- Các hệ số của hàm dự báo

đợc xác định bằng phơng
A
pháp bình phơng cực tiểu.
- Cỏc giỏ tr thng kờ c
biu din trờn th A(t) bng
cỏc im.
- Xét hàm dự báo tuyến tính :
Hỡnhưư3-2
A = a + bt
23

t


Giá trị Ai sẽ lệch khỏi giá trị thực Athi một l
ợng là :
Ai - Athi
Cần xác định các giá trị a,b sao cho :
n

L = ( Ai Athi ) 2 min
i =1

Nu thay Ai = a + bti thỡ:
n

L = (a + bti Athi ) 2 min
i =1

Bi toỏn tr thnh bi toỏn kho sỏt hm s

tỡm cc tr
24


3.2.ưDựưbáoưnhuưcầuưđiệnưnăngư(tt)
3.2.2. Phơng pháp ngoại suy (tt)

Điều kiện để có cực tiểu là :
n
L
= 2 (a + bt i A thi ) = 0
a
i =1
n
L
= 2 (a + bt i A thi )t i = 0
b
i =1

Nếu phá dấu ngoặc ta có:
n

n

n

a + bt A
i =1

i =1

n

n

i

thi

i =1

n

at + bt A
i =1

i

i =1

2

i

i =1

=0

t =0

thi i

25