城市電力規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)之我見

鹽城供電公司 楊慧萍

一、前言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電網(wǎng)升級(jí)改造的步伐加快，城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)劃工作受到國(guó)家、地方政府、多方的高度重視。預(yù)測(cè)結(jié)果的可行性、準(zhǔn)確性，不僅會(huì)影響到整個(gè)城市電網(wǎng)規(guī)劃工作的質(zhì)量水平，甚至還會(huì)影響整個(gè)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展能源開發(fā)利用戰(zhàn)略目標(biāo)的制定。

二、城市電網(wǎng)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型方法

科學(xué)技術(shù)的日新月異，帶動(dòng)了電網(wǎng)智能自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)方法和模型也越來(lái)越多，從常規(guī)的回歸分析模型、趨勢(shì)外推模型、時(shí)間序列模型，演變到當(dāng)前以人工智能為主的灰色系統(tǒng)模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；從簡(jiǎn)單的電力彈性系數(shù)法、產(chǎn)值單耗法，演變到當(dāng)前專門應(yīng)用到城市電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的行業(yè)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)法、和空間負(fù)荷密度指標(biāo)法。

三、城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)電力負(fù)荷綜合預(yù)測(cè)體系

地區(qū)用電量及負(fù)荷增長(zhǎng)水平在很大程度上直接反映了該地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和其發(fā)展增長(zhǎng)潛力。城市規(guī)劃部門制定的城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃是電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的主要參考依據(jù)。

1.負(fù)荷預(yù)測(cè)方法模型分類

城市電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)，按其基本功能作用可以劃分為電量預(yù)測(cè)、電力負(fù)荷預(yù)測(cè)、空間負(fù)荷預(yù)測(cè)、以及電力負(fù)荷需求曲線預(yù)測(cè)等多種類型。其中電量和電力負(fù)荷預(yù)測(cè)主要針對(duì)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展未來(lái)的電力需求量預(yù)測(cè)，對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃供電電源點(diǎn)選擇、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整等具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。電量和負(fù)荷預(yù)測(cè)又主要包括：城市供電總量電量和負(fù)荷預(yù)測(cè)、以及產(chǎn)業(yè)行業(yè)電量和負(fù)荷預(yù)測(cè)兩大類；而空間負(fù)荷預(yù)測(cè)則可以根據(jù)用電負(fù)荷所分布的地理位置、時(shí)間和數(shù)量，確定城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的空間發(fā)展，是城市電網(wǎng)高壓變電站選址、容量、以及供電模式確定的基礎(chǔ)，其負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確可靠性直接決定了整個(gè)城市電網(wǎng)規(guī)劃方案的可行性、可靠性、可操作性、以及適應(yīng)性；負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)是城市電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)節(jié)能調(diào)度運(yùn)行和提高電網(wǎng)供電可靠性的重要依據(jù)，可以根據(jù)電網(wǎng)歷史運(yùn)行日負(fù)荷曲線預(yù)測(cè)不同氣象類型、節(jié)假日等條件下的電能需求總量與分類負(fù)荷間的關(guān)系，是城市電網(wǎng)電量、負(fù)荷預(yù)測(cè)、以及空間負(fù)荷預(yù)測(cè)間的重要連接紐帶。綜上所述，城市電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中電力負(fù)荷預(yù)測(cè)，要根據(jù)城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用地規(guī)劃，以空間負(fù)荷分布預(yù)測(cè)為基礎(chǔ)，采用多種電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型方法進(jìn)行城市電網(wǎng)負(fù)荷總量及負(fù)荷增產(chǎn)率等指標(biāo)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，確保城市電網(wǎng)規(guī)劃具有較高質(zhì)量水平。

表1 鹽城規(guī)劃資料表（單位：公頃）

表2 遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)負(fù)荷密度取值上下限

表3 部分國(guó)家和地區(qū)人均用電量

2.城市電網(wǎng)規(guī)劃電力負(fù)荷預(yù)測(cè)流程

負(fù)荷預(yù)測(cè)的規(guī)劃時(shí)間目標(biāo)通常包括遠(yuǎn)景年(長(zhǎng)期)、中間年(中期)和近期(短期)等多種類型，進(jìn)行具體負(fù)荷預(yù)測(cè)工作時(shí)，要根據(jù)城市電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行已有的歷史數(shù)據(jù)資料，在充分結(jié)合該城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，制定出完善系統(tǒng)的預(yù)測(cè)流程。

四、城市電網(wǎng)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)實(shí)例分析

近期，為解決快速增長(zhǎng)的電力需求與電力設(shè)施建設(shè)空間之間的供需矛盾，我局與地方國(guó)土資源和城鄉(xiāng)規(guī)劃局聯(lián)合進(jìn)行地方近期電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，協(xié)調(diào)城市建設(shè)和電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)系。

1.方法及步驟

(1)負(fù)荷密度法基本原理

根據(jù)要預(yù)測(cè)地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及用電情況，如供電區(qū)域人口、工業(yè)生產(chǎn)水平、設(shè)備數(shù)量變化和特性經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的影響等采用空間負(fù)荷預(yù)測(cè)法進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)城市的規(guī)劃，運(yùn)用時(shí)空地理分布模型，將負(fù)荷落實(shí)到城市的具體位置。

(2)負(fù)荷密度法的優(yōu)點(diǎn)

不確定因素少。由于受到數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)所采用的模型以及很多人為主觀因素的影響，目前大部分負(fù)荷預(yù)測(cè)方法都帶有很多的不確定因素。而負(fù)荷密度法在分區(qū)規(guī)劃資料準(zhǔn)確的前提下，不確定因素只有負(fù)荷密度的取值，其他受人為影響的因素也相對(duì)較少，這在理論上能夠保證得到比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果。

計(jì)算靈活性高。由于整個(gè)預(yù)測(cè)過程是從每一個(gè)小地塊壘起來(lái)的，我們可以按照不同的要求組合出各種大小區(qū)域的總的負(fù)荷預(yù)測(cè)值，也就是說(shuō)，不僅能得到總量的預(yù)測(cè)，還可以知道地區(qū)負(fù)荷的空間分布，對(duì)于以后的變電站布點(diǎn)工作有較大幫助。

(3)預(yù)測(cè)步驟

1)分區(qū)及土地使用類的劃分

按城市總體規(guī)劃方案將區(qū)域分區(qū)，在分區(qū)的基礎(chǔ)上再細(xì)分為許多的小地塊，對(duì)于每個(gè)小地塊，城市規(guī)劃均對(duì)其用地性質(zhì)、負(fù)荷密度、占地面積以及容積率作了規(guī)劃。

2)負(fù)荷預(yù)測(cè)分地塊負(fù)荷計(jì)算和地塊負(fù)荷合并兩個(gè)步驟

根據(jù)每個(gè)地塊的用地性質(zhì)、用地面積、建筑容積率等數(shù)據(jù)得出每個(gè)地塊與規(guī)劃相適應(yīng)的遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)值。由于存在一個(gè)負(fù)荷同時(shí)率的問題，對(duì)于不同類型的負(fù)荷不能直接把他們簡(jiǎn)單相加，因此需要將不同類型的負(fù)荷按負(fù)荷特性曲線相加。這樣就能得出一條新的合并后的分區(qū)日負(fù)荷曲線，曲線的最大值就是遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)值。

2.負(fù)荷計(jì)算

以鹽都區(qū)為例，地域面積1046km2，其中用電土地面積980km2。2011年最高負(fù)荷21.43萬(wàn)千瓦，電量9.98億千瓦時(shí)，人口71.39萬(wàn)人，負(fù)荷密度218.67kW/km2，人均用電量1382.55kwh。本次規(guī)劃期限為2012年-2020年。根據(jù)總體規(guī)劃，鹽城地區(qū)的規(guī)劃用地情況如表1。

在采用負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，負(fù)荷密度是一個(gè)非常關(guān)鍵的因素，它選得是否恰當(dāng)會(huì)影響預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性。為此，我們對(duì)各類典型負(fù)荷密度現(xiàn)狀進(jìn)行了抽樣實(shí)測(cè)，抽樣包括9個(gè)居住用地、9個(gè)行政商業(yè)、9個(gè)醫(yī)療教育、12個(gè)一類工業(yè)、9個(gè)二類工業(yè)、11個(gè)三類工業(yè)的負(fù)荷密度現(xiàn)狀。根據(jù)負(fù)荷密度現(xiàn)狀，考慮各類負(fù)荷增長(zhǎng)率，確定遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)負(fù)荷密度取值上下限發(fā)（見表2）。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得出每個(gè)地塊與規(guī)劃相適應(yīng)的遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)值：地塊的遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)值=地塊用地面積×地塊建筑容積率×地塊遠(yuǎn)景負(fù)荷密度最后運(yùn)用各類負(fù)荷的典型日負(fù)荷特性曲線，對(duì)各地塊負(fù)荷合并，得出鹽城地區(qū)區(qū)域遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果：最大負(fù)荷30.92萬(wàn)kW，規(guī)劃面積統(tǒng)計(jì)21.32km2，平均負(fù)荷密度1.45萬(wàn)kW/km2。

3.負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果的橫向比較

橫向比較的關(guān)鍵是選擇具有對(duì)比性的國(guó)家或城市。一般選經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，且經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)與本地區(qū)有某種相似的國(guó)家或城市作比較對(duì)象。考慮到鹽城市區(qū)的人口、面積、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)，我們選取東京、紐約、廣州等大都市作為對(duì)比分析(見表3)。

根據(jù)城市總體規(guī)劃，對(duì)比國(guó)內(nèi)外人均用電量，遠(yuǎn)景規(guī)劃按人均用電量1.1萬(wàn)kwh計(jì)算，基本與許多發(fā)達(dá)國(guó)家人均用電量相當(dāng)。預(yù)測(cè)廣州遠(yuǎn)景負(fù)荷為1900萬(wàn)kW，平均負(fù)荷密度達(dá)2.16萬(wàn)kW/km2。本次規(guī)劃得出鹽城地區(qū)遠(yuǎn)景平均負(fù)荷密度為1.45萬(wàn)kW/km2，略低于廣州。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著城市規(guī)劃建設(shè)發(fā)展的規(guī)模和速度的進(jìn)一步加快，電網(wǎng)規(guī)劃中電力負(fù)荷預(yù)測(cè)的重要性日益顯現(xiàn)，且對(duì)電力負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和精確度要求也越來(lái)越高。常規(guī)的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)方法在城市電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)用比較廣泛，其預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)具有非常重要的參考價(jià)值。但要進(jìn)一步提高電力負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和精確度，就需要結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能預(yù)測(cè)技術(shù)，形成綜合的電力負(fù)荷預(yù)測(cè)模型方法，進(jìn)而為城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中的電源點(diǎn)布設(shè)、供電模式、規(guī)模容量的確定，以及投入時(shí)間以及具體供電線路走向提供重要的科學(xué)合理的參考數(shù)據(jù)依據(jù)，確保電網(wǎng)規(guī)劃具有較高質(zhì)量水平。

[1]劉志瀚.電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)的應(yīng)用分析[J].電氣時(shí)空,2011(11).

[2]鐘慶,吳捷,黃武忠.電力系統(tǒng)負(fù)荷分區(qū)分布預(yù)測(cè)[J].國(guó)際電力,2003,7(4).

[3]肖世杰.構(gòu)建中國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)思考[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2009,33(9):1-4.

[4]左新南,龔里.縣級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃負(fù)荷預(yù)測(cè)方法的探討[J].紅水河,2005,26(2):135-137.