關于城市電力規(guī)劃負荷預測的分析

曲惠芹

【摘 要】負荷預測是編制城市電力規(guī)劃的基礎和重要內容，是合理確定城市電源電網規(guī)模和布局的基本依據。城市電力規(guī)劃工作復雜,需要收集供電基礎資料，調查有關社會經濟發(fā)展的歷史數據，認真深入分析現狀電網，結合城市總體發(fā)展規(guī)劃、土地資源和環(huán)保規(guī)劃等,對當地城市電網的特點及用電特點進行合理的負荷預測。

【關鍵詞】電力規(guī)劃基礎資料傳統負荷預測現代負荷預測

一、城市電力規(guī)劃供電基礎資料的收集

1.城市總體規(guī)劃階段需調研收集的供電基礎資料

（1）地區(qū)動力資源分布、儲量、開采程度資料。

（2）城市綜合資料，包括區(qū)域經濟、城市人口、土地面積、國內生產總值，產業(yè)結構大型工業(yè)企業(yè)的產值產量的近5年或10年的歷史規(guī)劃綜合資料。

（3）城市電源電網資料，包括地區(qū)電力電氣主結線系統圖、城市供電電源種類、裝機容量及發(fā)電廠位置，城網供電電壓等級及結構、各級電壓的變電所容量數量位置及用地、高壓架空線路路徑、走廊寬度等現狀資料及城市電力部門制定的城市電力網行業(yè)規(guī)劃資料，在城市現狀地形圖中應明確標注現狀35KV以上變電站的位置和輸電線路的電壓等級以及地理走向。

（4）城市用電負荷資料，包括近5年來城市供(用)電量統計表(應包括5年來城市每年的總供電量﹑用電量﹑線路損耗以及每年的最大負荷)，城市用電分類統計表可(分為市政用電﹑工業(yè)用電以及農業(yè)用電)。

2.城市詳細規(guī)劃階段的電力規(guī)劃需要調研的資料

（1）城市各類建筑單位建筑面積歸算到10KV電源處的負荷指標的現狀資料或現行的地方經驗數據。

（2）詳細規(guī)劃范圍內的各類行業(yè)現狀及規(guī)劃資料。

（3）詳細規(guī)劃區(qū)內的道路網各類設施分布現狀及詳細規(guī)劃圖。

二、負荷預測

供電基礎資料收集后，應根據本地電網的特點及用電特點，預測未來一定期限內(近期1-5年，中期6-10年遠期20年計)的負荷增長情況。如果預測的需求后于實際需求，將會導致供電負荷緊張，甚至造成拉閘限電；但如果預測的需求過度超前于實際需求，則系統利用率太低，將造成資源的嚴重浪費。

傳統負荷預測通常采用以下方法：（1）單耗法；（2）彈性系數法；（3）平均增長率法；（4）綜合用電水平法；（5）負荷密度法；（6）回歸分析法；（7）時間序列法。下面重點介紹幾種方法：

1.單耗法

根據產品（或產量）用電單耗和數量推算其用電量。應注意各行業(yè)單耗指標的動態(tài)變化，它可隨科技進步生產力的提高和節(jié)能技術發(fā)展而降低單耗，也會隨產業(yè)結構的調整或產品改變而發(fā)生變化。單耗法的優(yōu)點是方法簡單，對短期負荷預測效果較好。缺點是需做大量細致的調研工作，比較籠統，很難反映現代經濟、政治、氣候等條件的影響。單耗法適用于預測規(guī)劃近期和中期的用電負荷。

其預測公式如下：P1=WnP/T。

式中：Wn——產品產量用電單耗；

N——產品（或產量）數；

T——國內生產總值年平均增長率。

2.電力彈性系數法

電力彈性系數從宏觀上確定電力發(fā)展同國民經濟發(fā)展的相對速度，它是衡量國民經濟發(fā)展和用電需求的重要參數。

其計算式為：b=α/β。

式中：b——電力彈性系數；

α——電力消費年平均增長率；

β——國內生產總值年平均增長率。

電力彈性系數反映市場需求情況，體現市場需求變化，對電力的規(guī)劃和發(fā)展有一定的意義。國內嚴重缺電的時候電力彈性系數大于1。經濟發(fā)展平穩(wěn)的時候電力彈性系數接近1，該方法的優(yōu)點是方法簡單，易于計算。缺點是需做大量細致的調研工作。用電力彈性系數法預測的用電量誤差很大，這種方法適用于校核規(guī)劃中期和遠期的負荷預測。

3.年平均增長率法

從供電基礎資料入手，把本市(縣)近5年來的用電量和最大負荷進行統計，計算出負荷的年平均增長率。從而推算未來一定期限內(近期規(guī)劃按5年計，遠期規(guī)劃按20年計)負荷的增長情況。這種方法適用于預測規(guī)劃近期和中期遠期的各種用電負荷。

其計算式為：A（m+n）=Am(1+a) n。

式中：α——預計規(guī)劃期內年平均用電量增長率；

M——基準年份；

N——預測規(guī)劃年限。

4.綜合用電水平法

根據各規(guī)劃期內的年人均綜合用電水平來推算負荷的增長情況。按照以往所做的一些城市電力規(guī)劃，根據人均綜合用電水平乘以近期規(guī)劃和遠期規(guī)劃的人口規(guī)模，即可得出未來一定期限內的城市用電負荷。這種方法適用于預測規(guī)劃近期和中期的用電負荷。

其預測公式如下：Pl=WaP/T。

式中：Pl——用電負荷；

Wa——年人均用電量（Kw/h）；

P——規(guī)劃期人口數；

T——年綜合最大利用小時數。

當以人口進行計算時，用電水平相當于人均電耗；如以面積進行計算，所得用電水平即相當于負荷密度。年用電量An=Sd萬度,其中S--指定計算范圍內的人口數，d--表示用電水平指標。

5.負荷密度法

即單位面積功率法，這種方法適用預測各功能分區(qū)的用電負荷。適用于總圖方案或初步設計的負荷預測與計算負荷的估算。首先計算現狀和歷史的分區(qū)負荷密度，然后根據地區(qū)發(fā)展規(guī)劃對各分區(qū)負荷發(fā)展的特點推算出各分區(qū)各目標年的負荷密度預測值。對于集中的用電大戶預測時可做為點負荷單獨計算。

6.回歸分析法

根據負荷的歷史資料，建立可以進行數學分析的數學模型。用數理統計中的回歸分析方法對變量的觀測數據統計分析，從而實現對未來的負荷進行的預測。優(yōu)點是預測精度較高，適用于在中、短期預測使用。缺點是：（1）規(guī)劃水平年的工農業(yè)總產值很難詳細統計；（2）只能測算出綜合用電負荷的發(fā)展水平，無法測算出各供電區(qū)的負荷發(fā)展水平，也就無法進行具體的電網建設規(guī)劃。

電力彈性系數法、年平均增長率法、回歸分析法主要是根據歷史統計數據進行分析而建立的預測數學模型，多用于宏觀預測城市總用電負荷或校核中遠期的規(guī)劃負荷預測值，單耗法、負荷密度法適用于分項分類的局部預測。以上負荷預測方法中，實際應用中相互補充校核。

三、現代負荷預測方法

20世紀80年代后期，一些基于新興學科理論的現代預測方法逐漸得到了成功應用。這其中主要有灰色數學理論、專家系統方法、神經網絡理論、模糊預測理論等。

1.灰色數學理論

灰色數學理論是把負荷序列通過生成變換，使其變化為有規(guī)律的生成數列再建模用于負荷預測。影響負荷因素的未知性和不確定性，成為系統的灰色特性。

2.專家系統方法

專家系統方法是對于數據庫里存放的過去幾年的負荷數據和天氣數據等進行細致的分析，借助專家系統，匯集有經驗的負荷預測人員的知識，按照一定的推理進行負荷預測。

3.神經網絡理論

神經網絡理論是利用神經網絡的學習功能，讓計算機學習包含在歷史負荷數據中的映射關系，再利用這種映射關系預測未來負荷。

4.模糊負荷預測

模糊控制是在所采用的控制方法上應用了模糊數學理論，使其進行確定性的工作，對一些無法構造數學模型的被控過程進行有效控制。模糊負荷預測是近幾年比較熱門的研究方向。

隨著電力市場的發(fā)展，負荷預測的重要性日益顯現，并且對負荷預測精度的要求越來越高。傳統的預測方法比較成熟，預測結果具有一定的參考價值，但要進一步提高預測精度，就需要對傳統方法進行一些改進，同時隨著現代科學技術的不斷進步，現代負荷預測的理論會越來越成熟，預測的精度越來越高。

參考文獻：

[1]城市電力規(guī)劃規(guī)范GB50293-1999.

[2]建筑電氣手冊.中國建筑工業(yè)出版社，1996.

（作者單位：山東省萊西市規(guī)劃管理局）