基于飽和負荷密度指標約束下的大連市中心區(qū)電網(wǎng)負荷預(yù)測

薛 琪

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015）

其它

基于飽和負荷密度指標約束下的大連市中心區(qū)電網(wǎng)負荷預(yù)測

薛 琪

（國網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，遼寧 沈陽 110015）

隨著城市電網(wǎng)發(fā)展與城市發(fā)展之間的協(xié)調(diào)問題越來越突出，電力飽和負荷預(yù)測對電網(wǎng)的規(guī)劃與發(fā)展具有重要的作用。以大連市經(jīng)濟社會發(fā)展現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，結(jié)合城市發(fā)展定位和發(fā)展規(guī)劃，參照國外發(fā)達國家或城市的主要經(jīng)濟指標，分別采用基于人均用電量的特征參數(shù)類比法、飽和負荷密度特征參數(shù)類比法以及空間負荷預(yù)測法，對大連市中心區(qū)飽和負荷進行了預(yù)測，并進一步研究得出城市中心區(qū)飽和負荷在空間上的大致分布，為城市電網(wǎng)規(guī)劃中確定變電站站址和線路走廊提供借鑒。

飽和負荷；人均用電量；負荷密度；空間負荷

城市電力飽和負荷是近年來電力負荷預(yù)測和電網(wǎng)規(guī)劃中提出的新概念。城市電力負荷的變化與城市定位、經(jīng)濟水平、土地規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)布局等密切相關(guān)，城市電網(wǎng)規(guī)劃應(yīng)該摸準電力負荷發(fā)展的“天花板”，為電源、輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的遠期規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，避免重復(fù)建設(shè)和資源浪費，促進城市電網(wǎng)建設(shè)與城市經(jīng)濟社會發(fā)展相適應(yīng)、與城市發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)［1－2］。

大連市位于遼東半島最南端，根據(jù)《大連市城市總體規(guī)劃（2010—2020年）》，城市定性為東北亞重要的國際航運中心，我國東北地區(qū)核心城市，文化、旅游城市和濱海國際名城。規(guī)劃市域空間結(jié)構(gòu)為“一軸兩翼，一核兩極七節(jié)點”，中心城區(qū)空間結(jié)構(gòu)為“一核、一極、組團結(jié)構(gòu)”。然而，隨著城市的快速發(fā)展，中心城區(qū)面臨城市電網(wǎng)建設(shè)資源緊張的局面。因此，開展飽和負荷的研究工作對于提高中心城區(qū)電網(wǎng)的建設(shè)水平、優(yōu)化電網(wǎng)建設(shè)時序、保證經(jīng)濟社會的“又好又快”發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 城市經(jīng)濟及電力發(fā)展情況

1.1 城市經(jīng)濟社會發(fā)展概述

2014年，大連市國內(nèi)生產(chǎn)總值7 655.6億元，其中：第一產(chǎn)業(yè)完成441.8億元，第二產(chǎn)業(yè)完成3 696.5億元，第三產(chǎn)業(yè)完成3 517.2億元。大連市2014年常駐人口為699萬人，人均國內(nèi)生產(chǎn)總值10.95萬元。到2014年，大連市三次產(chǎn)業(yè)構(gòu)成比例由2005年的9%∶46%∶45%發(fā)展為6%∶48%∶46%，主要由于近年來農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)不斷穩(wěn)固，都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)全面推進，使第一產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展；工業(yè)轉(zhuǎn)型加快升級，石化、現(xiàn)代裝備制造、船舶制造等傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)優(yōu)化升級，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，使第二產(chǎn)業(yè)向新型化轉(zhuǎn)型；現(xiàn)代服務(wù)業(yè)不斷壯大，房地產(chǎn)業(yè)和金融業(yè)保持平穩(wěn)勢頭，第三產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展；大連市經(jīng)濟增長由主要依靠工業(yè)帶動向三次產(chǎn)業(yè)協(xié)同帶動轉(zhuǎn)變。

1.2 城市電力發(fā)展現(xiàn)狀

2014年，大連市全社會用電量為310.48億kWh，“十一五”期間年均增長率為8.71%，2010—2014年年均增長率為4.80%。三產(chǎn)及居民生活用電由2005年的1.01∶66.43∶15.54∶17.02調(diào)整至2014年的1.61∶67.28∶17.99∶13.12?！笆濉逼陂g，大連市城市建設(shè)及工業(yè)發(fā)展迅速，全社會用電量保持較快的速度增長?！笆濉鼻?年，隨著國家地區(qū)著重調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、淘汰落后產(chǎn)能、發(fā)展新型產(chǎn)業(yè)等經(jīng)濟新常態(tài)的出現(xiàn)，全社會用電量增速有所降低。2014年，大連市全社會最大負荷4 985 MW，“十一五”期間年均增長率為9.73%，高于“十二五”前4年6.38%［3］。

2 中心城區(qū)發(fā)展規(guī)劃

根據(jù)《大連市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》，大連市的中心城區(qū)由核心區(qū)、旅順口城區(qū)、金州城區(qū)和大窯灣城區(qū)（開發(fā)區(qū)代管區(qū)域）組成，呈組團式分布，是東北亞國際航運中心，旅游和宜居城市；市域政治、經(jīng)濟、文化、博覽、會展、旅游中心；軟件、電子信息、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)基地。到2020年，中心城區(qū)人口規(guī)模520～560萬人，總面積1 059.97 km2。

3 飽和負荷預(yù)測方法

3.1 基于人均用電量的特征參數(shù)類比法

基于人均用電量的特征參數(shù)類比法是通過研究確定飽和階段城市人口容量，參考發(fā)達國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展及用電量增長規(guī)律，推算得出本地區(qū)的飽和用電負荷。

3.2 基于飽和負荷密度特征參數(shù)類比法

參照發(fā)達國家或地區(qū)飽和階段的負荷密度，推算出本地區(qū)負荷達到飽和時的負荷密度情況，求出該地區(qū)飽和負荷。

3.3 空間負荷預(yù)測法

根據(jù)城市總體規(guī)劃確定的用電性質(zhì)、用電面積，結(jié)合分類負荷的歷史資料和國內(nèi)外飽和負荷特性的信息，采用與其他地區(qū)類比分析的方式確定單位面積的飽和負荷密度（或飽和負荷指標），然后將二者結(jié)合起來預(yù)測飽和負荷［4－5］。

4 飽和負荷總體水平分析與預(yù)測

4.1 基于人均用電量的飽和負荷預(yù)測

4.1.1 最大人口規(guī)模預(yù)測

根據(jù)《大連市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》，到2020年，中心城區(qū)人口規(guī)模520～560萬人。同時，考慮到隨著二胎政策全面開放，中國人口上有一定的上升空間，并且，大連市作為沿海發(fā)展迅速的城市，預(yù)計未來仍有一定的人口凈流入等因素，預(yù)計大連市中心城區(qū)最大人口應(yīng)在590萬左右，人口密度在5 566人／km2左右。

與大連市中心區(qū)面積相近的發(fā)達地區(qū)或國家中，香港2000年末人口602萬人，人口密度5 637人／km2；東京2000年末總?cè)丝? 200萬人，人口密度5 568人／km2；倫敦2000年末總?cè)丝?90萬人，人口密度4 367人／km2。所以，考慮大連市發(fā)展定位和城鎮(zhèn)化的進程，經(jīng)上述的比較說明，大連市中心城區(qū)最大人口以及人口密度的預(yù)測是合理的。根據(jù)對我國政府部門的發(fā)展規(guī)劃以及人口增長趨勢的分析，結(jié)合大連城市的特點，推測大連市核心城區(qū)人口在2040年前后基本飽和。

4.1.2 人均飽和用電量預(yù)測

基于人均用電量的特征參數(shù)類比法是參照發(fā)達國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展及用電量增長規(guī)律，推算得出本地區(qū)的飽和用電負荷。表1是發(fā)達國家人均用電量情況，結(jié)合國家對節(jié)能降耗的要求，考慮大連的實際經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，預(yù)計大連市將在2045年左右電力負荷達到飽和水平，人均用電量水平應(yīng)在7 500 kWh／（人·年）。而大連市城市中心區(qū)人口眾多，是大連市的經(jīng)濟政治中心，所以，大連市城市中心區(qū)將在2040年左右負荷達到飽和狀態(tài)，并且以第三產(chǎn)業(yè)、高新科技產(chǎn)業(yè)及居民生活用電為主，人均用電量水平將高于全市平均水平，為人均9 000 kWh／（人·年）。比較發(fā)現(xiàn)，大連市中心城區(qū)人均飽和用電量與21世紀初期經(jīng)濟發(fā)達國家的中上等水平較為相當(dāng)。

2015年，大連市最大負荷利用小時數(shù)為5 893 h，預(yù)計到2020年下降為5 555 h，并且，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)深度調(diào)整，第三產(chǎn)業(yè)占比進一步提高，人民生活水平逐年提高，預(yù)計達到飽和負荷時，大連市最大負荷利用小時數(shù)為5 200 h。考慮到城市中心區(qū)第三產(chǎn)業(yè)及居民生活用電占比會高于全市整體水平，預(yù)計達到飽和負荷水平時，城市中心區(qū)最大負荷利用小時數(shù)為5 100 h。

表1 1990—2002年發(fā)達國家人均用電量［4］kWh／（人·年）

4.1.3 全社會飽和負荷預(yù)測

根據(jù)以上預(yù)測，大連市中心區(qū)用電水平將在2040年左右達到飽和，人口約為590萬人，人均飽和用電量為9 000 kWh／（人·年）。預(yù)計全社會用電量達到531億kWh，最大負荷利用小時數(shù)為5 100 h，全社會最大負荷為10 412 MW。

4.2 基于城市負荷密度的飽和負荷預(yù)測

4.2.1 建設(shè)用地規(guī)模預(yù)測

根據(jù)《大連市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》，到2020年，中心城區(qū)建設(shè)用地規(guī)?？刂圃?89 km2以內(nèi)，綜合考慮大連市發(fā)展現(xiàn)狀、中心城區(qū)建設(shè)用地近年來增速等影響，預(yù)計大連市城市中心達到飽和負荷狀態(tài)時建設(shè)用地較2020年不會有較大變化。

4.2.2 飽和負荷密度預(yù)測

根據(jù)調(diào)查，截至2004年，東京、紐約、巴黎等城市中心城區(qū)最大負荷密度均在20 MW／km2左右，見表2。

表2 國外典型城市中心區(qū)負荷密度［4－5］

根據(jù)國內(nèi)相關(guān)城市電網(wǎng)規(guī)劃，北京市、上海市中心城區(qū)預(yù)計負荷密度為32～35 MW／km2，天津、濟南、廈門市中心區(qū)預(yù)計負荷密度預(yù)計在19～24 MW／km2，見表3。

表3 國內(nèi)典型城市中心區(qū)規(guī)劃飽和負荷密度

考慮大連市的城市定位及國際影響力，飽和負荷水平應(yīng)適當(dāng)小于北京、上海等國際大都市，同時，大連市作為沿海城市，是我國東北地區(qū)核心城市，是東北亞重要的國際航運中心，第三產(chǎn)業(yè)及居民生活用電占比相對較高，飽和負荷密度水平與青島、廈門相當(dāng)，所以，綜合考慮，大連市飽和負荷密度為20～22 MW／km2。

4.2.3 全社會飽和負荷預(yù)測

根據(jù)以上預(yù)測結(jié)果，預(yù)計大連市中心區(qū)飽和負荷密度為21 MW／km2，中心城區(qū)建設(shè)用地589 km2，飽和負荷為12 369 MW。

4.3 基于空間負荷的飽和負荷預(yù)測

4.3.1 功能區(qū)負荷密度預(yù)測

為客觀反映大連各個行業(yè)的負荷密度水平，將大連市電力用戶根據(jù)用電性質(zhì)劃分為居住區(qū)、旅館、商業(yè)、學(xué)校、行政辦公、文化娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生、體育、工業(yè)、倉儲共10類功能區(qū)。通過各個供電局營銷部門配合，每個功能區(qū)選取一定數(shù)量的用戶作為調(diào)查對象，收集用戶性質(zhì)、占地面積、建筑面積、最大負荷、年用電量等數(shù)據(jù)。得出大連市現(xiàn)狀的典型負荷密度值，如表4所示。

一般說來，遠景年負荷密度較現(xiàn)狀值應(yīng)有較大提高，但是考慮到當(dāng)前社會技術(shù)進步飛速、國家對于節(jié)能減排高度重視，因此進行遠景年飽和負荷預(yù)測時適當(dāng)放大本次所得負荷密度值，但是不應(yīng)超過本次所得數(shù)據(jù)的1.3倍。

4.3.2 各區(qū)塊面積及負荷密度預(yù)測

根據(jù)《大連市土地利用總體規(guī)劃（2006—2020年）》，到2020年，中心城區(qū)控制范圍由核心區(qū)、旅順口城區(qū)、金州城區(qū)和大窯灣城區(qū)組成。

核心區(qū)包括中山區(qū)、西崗區(qū)、沙河口區(qū)和甘井子區(qū)，是全市的商業(yè)服務(wù)、金融貿(mào)易、行政辦公、文化娛樂、科技信息中心。規(guī)劃強化其“中心”作用，加強商業(yè)金融、科教信息等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

表4 大連市典型負荷密度值現(xiàn)狀

旅順口城區(qū)規(guī)劃建成集科技文教、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、商貿(mào)物流、生活居住為一體的生態(tài)環(huán)境良好的特色新城區(qū)作為城市發(fā)展的新區(qū)。

金州城區(qū)承接由核心區(qū)轉(zhuǎn)移的生產(chǎn)性服務(wù)職能，完善生活性服務(wù)職能，形成生產(chǎn)服務(wù)業(yè)中心。

大窯灣城區(qū)規(guī)劃建成國際航運中心的核心區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)、旅游度假區(qū)；遠景建設(shè)自由貿(mào)易港。

根據(jù)以上規(guī)劃，預(yù)測各區(qū)飽和負荷密度值如表5所示，各區(qū)負荷同時率取0.9。

表5 大連市中心區(qū)飽和負荷指標推薦值

5 飽和負荷預(yù)測結(jié)果

通過上述3種方法的預(yù)測，可以得出大連市中心區(qū)飽和負荷大約為10 412～12 369 MW，如表6所示。

表6 大連市中心區(qū)飽和負荷預(yù)測結(jié)果

綜合考慮以上預(yù)測結(jié)果，并適當(dāng)考慮留有一定的裕度，大連市中心區(qū)預(yù)計在2040年前后用電負荷達到飽和，飽和負荷密度保持在20 MW／km2。

6 結(jié)束語

飽和負荷的預(yù)測對于城市電網(wǎng)規(guī)劃至關(guān)重要，本文結(jié)合了大連市城市發(fā)展規(guī)劃及土地規(guī)劃，采用3種實用的方法對大連市中心區(qū)的飽和負荷及飽和負荷出現(xiàn)的年限進行了預(yù)測，該結(jié)果對以后的電網(wǎng)規(guī)劃提供了必要的參考依據(jù)，促進電網(wǎng)規(guī)劃與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。

［1］肖 欣，周渝慧，張 寧，等.城市電力飽和負荷分析技術(shù)及其應(yīng)用研究綜述［J］.電力自動化設(shè)備，2014，34（6）：146－152.

［2］陳淡龍.城網(wǎng)規(guī)劃原則及應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2007，28（3）：38－40.

［3］馮 濤.大連市電力負荷及負荷特性分析［J］.東北電力技術(shù)，2004，25（9）：50－52.

［4］崔 凱，李敬如，劉海波，等.城市飽和負荷階段電力規(guī)劃方法及其在濟南電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（S2）：131－134.

［5］崔 凱，張麗娟，李敬如，等.天津市中心城區(qū)飽和負荷分析與預(yù)測［J］.電力技術(shù)經(jīng)濟，2008，20（5）：32－36.

Load Forecasting of Dalian Central District Power Grid Based on Saturated Load Density Index

XUE Qi
（Economic Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China）

With power grid development，urban development，the coordination issues are becoming more and more prominent，power saturation load forecasting plays an important role in the planning and development of power grid.Based on the current situation of eco?nomic and social development in Dalian city，combined with the urban development and planning，referring to the main economic indi?cators of developed countries or cities in foreign countries，this paper uses characteristic parameter analogy methods based on per capita electricity consumption or saturation load density or space load forecasting method to forecast saturated load of Dalian central district. The general distribution of saturated load of central district is also obtained.Power saturation load forecasting of Dalian central district provides a reference for the substation sites and line corridors in the city power grid planning.

Saturated load；Per capita electricity consumption；Load density；Space load

TM715

A

1004－7913（2016）06－0053－04

薛 琪（1982—），女，碩士，工程師，研究方向為配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)。

2016－03－12）