quy hoạch hệ thống điện

1
Ch-ơng 3
Dự báo nhu cầu điện năng và phụ tải điện
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
Nội dung
2
3.1. Khái niệm chung

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
t-ơng 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.
3
Dự báo sẽ góp phần giải quyết các
vấn đề cơ bản sau:
- Xác định xu thế phát triển của nhu
cầu điện năng
- Đề xuất những yếu tố cụ thể quyết
định những xu thế ấy
- Xác định quy luật và đặc điểm của
sự phát triển của nhu cầu điện năng và

phụ tải điện.


4
Có ba loại dự báo theo thời gian:
- Dự báo ngắn hạn (12 năm)
- Dự báo trung hạn (310 năm)
- Dự báo dài hạn (1520 năm): mục
đích chỉ là nêu ra các ph-ơng h-ớng phát
triển có tính chất chiến l-ợc về mặt kinh
tế, về mặt khoa học kỹ thuật nói chung
không yêu cầu xác định chỉ tiêu cụ thể.

5
3.1. Khái niệm chung (tt)
Biểu đồ phụ tải tổng hợp: đ-ợc 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 T
max
.


6
T

max
là khoảng thời gian sử dụng liên tục công
suất cực đại P
max
sao cho năng l-ợng đ-ợc sử dụng
vừa đúng bằng năng l-ợng sử dụng thực tế trong
năm theo biểu đồ đã đ-ợc xác định. P
tb
- công suất
trung bình



8760
0
tbmaxmax
.tPP(t).dt.TPA
7
0 T
max

8760h
t
P
đỉnh
24
t (h)
0
P
Đồ thị phụ tải ngày (a) và đồ thị phụ tải kéo dài trong năm (b)

a)
b) P
max

P
min

Phn áy
Phần biến đổi
P
max
8
3.1. Khái niệm chung (tt)

Để thực hiện đ-ợc việc qui hoạch hệ thống
điện cho t-ơng lai 15-20 năm cần phải có số liệu
dự báo của các ngành kinh tế quốc dân khác.
Nh-ng việc qui hoạch của các ngành kinh tế quốc
dân khác lại th-ờng làm sau nên xác định một
cách chính xác độ tăng của phụ tải điện là rất khó
khăn.
Việc xác định phụ tải điện bao gồm hai việc:
- Xác định nhu cầu điện năng
- Xác định đồ thị phụ tải điện

9
3.1. Khái niệm chung (tt)
Ph-ơng pháp tính toán dự báo phụ tải điện có thể phân
làm các loại sau :
1- Ph-ơng pháp tính trực tiếp: Dựa trên kế hoạch phát triển

của các ngành kinh tế quốc dân, tính ra nhu cầu điện năng.
2- Ph-ơng pháp ngoại suy: Dựa trên số liệu phụ tải trong
quá khứ, từ đó suy ra phụ tải điện trong t-ơng lai.
3- Ph-ơng pháp hồi qui một chiều và hồi qui nhiều chiều:
Ph-ơng pháp này dựa trên mối t-ơng 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 t-ơng lai.

10
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng

3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các
ngành của nền kinh tế quốc dân
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy
3.2.3. Ph-ơng pháp t-ơng quan
3.2.4. Ph-ơng pháp dự báo bằng phân
tích quá trình
3.2.5. Ph-ơng pháp chuyên gia
11
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của nền
kinh tế quốc dân

B-ớc1: Chia các phụ tải điện thành các nhóm
phụ tải có tính chất hoạt động và nhu cầu
tiêu thụ điện năng đ-ợc 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:

12
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (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:

+ Điện năng cho nông nghiệp bao gồm điện năng
phục vụ cho trồng trọt, chăn nuôi, t-ới 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 t-ới 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.




n
i
itit
B
1
CNt
A

13
+ Điện năng cho giao thông bao gồm điện năng cho đ-ờng
bộ, đ-ờng sắt, đ-ờng thuỷ và hàng không. Điện năng cho
giao thông chủ yếu phụ thuộc vào mức độ điện khí hoá

đ-ờng sắt, chiếu sáng đ-ờng 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 ng-ời hoặc cho hộ gia đình.
+ Điện năng tự dùng và tổn thất tính gần đúng theo tiêu
chuẩn.

3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân (tt)
14
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân (tt)
B-ớc 2 : Xác định nhu cầu điện năng cần thiết
cho năm thứ t đ-ợc tính theo công thức :
A
t
= A
CNt
+ A
NNt
+ A
GTt
+ A
SHt
+ A
TD
+ A

t
B-ớc 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
đ-ợc thực hiện theo ph-ơng pháp kịch
bản.
15
* Quá trình xây dựng kịch bản đ-ợc 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.

3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành
của nền kinh tế quốc dân (tt)
16
3. Đối với mỗi kịch bản cần xác định dải biến
thiên của các thông số trong khoảng thời gian
dự báo. Ng-ời ta th-ờng 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 thiên có thể
của các biến kịch bản.

3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của

nền kinh tế quốc dân (tt)
17

* Ưu nh-ợc điểm của ph-ơng pháp:

Ưu điểm : Thuật toán đơn giản, giải đơn giản,
chắc chắn có nghiệm
Nh-ợc điểm : Không dùng cho qui hoạch dài hạn
vì số liệu đầu vào khi đó sẽ không chính xác

3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.1. Dự báo nhu cầu điện năng theo các ngành của
nền kinh tế quốc dân
18
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy


Ph-ơng pháp ngoại suy đ-ợc xây dựng dựa trên mối
quan hệ giữa điện năng và thời gian trong quá khứ. Nội dung
của ph-ơng pháp này là tìm ra luật tăng tr-ởng của nhu cầu
điện năng trong quá khứ d-ới dạng hàm số A=f(t). Sau đó
trên cơ sở giả thiết rằng qui luật đó cũng đúng trong t-ơng
lai sẽ tính đ-ợc nhu cầu điện năng tại bất cứ thời điểm nào
trong t-ơng lai.
* Nh- vậy ta cần phải tiến hành theo hai b-ớc 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
19

3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy

B-ớc 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 t-ơng quan r giữa A và t:



trong đó:
A
i
là ĐN đã cho ở năm i,

n
1i
2
i
n
1i
2
i
ii
n
1i
)tt()AA(
)tt)(AA(
r



n
1i
i

n
1
n
1i
i
n
1
tt;AA
20
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy (tt)

Sau khi tính đ-ợc hệ số t-ơng quan r ta
tính hệ số nh- sau :
* Nếu n < 25 :

* Nếu n 25 thì:

Sau đó tra bảng Student ứng với mức ý
nghĩa

và số bậc tự do f ta tìm đ-ợc hệ số
Student


,f
.

2
r1

1nr



2
1
2
r
nr




21
Ph©n bè student
Sè bËc
Møc ý nghÜa 
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
22
- nói lên khả năng phạm sai lầm của giả thiết thống
kê, lấy từ 0,001 đến 0,1 và th-ờng đ-ợc chọn bằng
mức trung bình là 0,05.
- Số bậc tự do f phụ thuộc vào số thông số đo đ-ợc n:
+ Khi n < 25 thì f=n-2
+ Khi n 25 thì f=n-1
- Đem so tính đ-ợc với
,f
vừa tra, nếu
,f
thì
quan hệ tuyến tính có thể đ-ợc chấp nhận và ng-ợc
lại nếu <
,f
thì không sử dụng đ-ợc quan hệ tuyến
tính mà phải sử dụng quan hệ phi tuyến nào đó.

3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy (tt)

23
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy (tt)

B-ớc 2: Xác định các hệ số của hàm dự báo
- Các hệ số của hàm dự báo
đ-ợc xác định bằng ph-ơng
pháp bình ph-ơng cực tiểu.
- Cỏc giỏ tr thng kờ c
biu din trờn th A(t) bng
cỏc im.
- Xét hàm dự báo tuyến tính :
A = a + bt
A
t
Hỡnh 3-2
24
Giá trị A
i
sẽ lệch khỏi giá trị thực A
thi
một
l-ợng là :
A
i
- A
thi

Cần xác định các giá trị a,b sao cho :





n
i
thii
AAL
1
2
min)(

Bi toỏn tr thnh bi toỏn kho sỏt hm s
tỡm cc tr
Nu thay A
i
= a + bt
i
thỡ:




n
i
thii
AbtaL

1
2
min)(
25
3.2. Dự báo nhu cầu điện năng (tt)
3.2.2. Ph-ơng pháp ngoại suy (tt)

Điều kiện để có cực tiểu là :




Nếu phá dấu ngoặc ta có:





n
1i
ithii
0t)Abta(2
b
L





n

1i
thii
0)Abta(2
a
L



n
i
n
i
ithi
n
i
ii
tAbtat
1 11
2
0



n
i
n
i
thi
n
i

i
Abta
1 11
0