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地市级地区中长期电力负荷预测实用方法
摘 要：为了更好地对电力负荷进行科学预测，确保电力建设相对经济发展保持一定的超前性，本文提出了一种地市级区域中长期电力负荷预测的实用方法。首先对规划区的经济、现状及历史发展情况和历史用电特性分析，然后运用合适的数学方法对规划区的电力负荷进行高、中、低方案预测并进行对比分析，选择合适的预测结果，最后依据综合用电指标进行校核、修正。以某市为例，应用此方法对该市进中长期电力负荷预测，预测结果科学、合理，验证了该方法的科学性和有效性。
Abstract：In order to better to scientific prediction of power load, make sure that the power construction relative to maintain advanced economic development, this paper puts forward a practical method of medium and long term power load forecasting for prefecture-level regions. First of all, the economic history, present situation and development of the planning area and power consumption of history characteristics analysis, and then using the appropriate mathematical methods to planning the power load of high, medium and low forecast and comparison analysis, choosing the appropriate forecast results, on the basis of comprehensive utilization index finally check and correction. In a city as an example, this method was applied to the city into the medium and long term power load forecasting, scientific and reasonable prediction results, the scientific nature and effectiveness of the proposed method is verified.
Key words：power load; forecasting; mathematical methods; high, medium and low solution; comprehensive power check
0 引言
随着各地市国民经济和社会发展“十二五”规划已相继出台，加快产业“转型升级”、建设“幸福城市”已成为“十二五”期间各地市经济社会发展的主旋律。随着经济发展模式的转变，产业和劳动力双转移等政策的深入推进，节能减排、绿色发展等目标的提出，对地市电力负荷分布及发展都将产生深远影响。
同时，电力供应能力也是制约区域经济社会发展的决定性因素之一，在各地市产业转型升级的关键时期，有必要对电力负荷发展方式进行深入研究，对电力负荷进行科学预测和科学规划，确保电力规划建设相对经济发展具有一定的超前性，实现能源配置、资源利用的最优化。
电力负荷预测是电网规划的基础，预测结果的精确与否将直接关系到电网的建设与发展。对电力负荷预测结果过高，将造成投资的浪费；对电力负荷预测结果偏小，将造成设备容量偏小而不能生产和输送足够的电力。多年来，国内外众多研究学者对电力负荷预测进行了深入广泛的研究，并得出了很多有意义的结论。
目前，负荷预测的方法很多，但科学指导地市级地区中期负荷预测的方法还没有明确。基于此，本文提出了一种地市级地区中长期电力负荷预测的实用方法，应用此方法对某市中长期的电力负荷进行预测，预测结果科学、合理，验证了该方法的科学性和有效性。
1 地市级地区中长期电力负荷预测实用方法总体思路
地市级地区中长期负荷预测实用方法如下图所示。
图1 地市级地区中长期负荷预测实用方法总体思路图
Fig.1 General idea of the practical method prefecture-level regional medium and long-term load forecasting
深入解读产业和劳动力双转移等产业政策，融纳十八大会议成果，结合历史用电情况分析，密切跟踪重点区域、重大项目建设情况以及负荷报装情况，综合考虑国民经济发展规划、城乡总体规划、产业规划、招商引资情况等边界条件，采用合理科学的电力负荷预测方法，对规划区的电力需求水平进行科学预测与规划。
2 规划区历史年电力负荷分析
通过对规划区历史年电力负荷进行分析，了解规划区的负荷特性和用电规律。
（1）对规划区历史年电力负荷增长情况进行分析，计算历史年的最大负荷利用小时数，其中：
最大负荷利用小时数=最大负荷与电量的比值
（2）对规划区历史年负荷特性进行分析，分析历史年最大负荷一般出现的月份，历史年最大负荷峰谷差、季不均衡系数的发展趋势等，其中：
年最大负荷峰谷差=全年各日峰谷差的最大值
季不均衡系数=一年12个月各月最大负荷日的最大负荷之和的平均值与年最大负荷的比值
（3）对规划区历史年典型日负荷特性进行分析，分别选取春、夏、秋、冬四个不同的典型日，主要对日负荷率等指标进行分析，其中：
日负荷率=日平均负荷与日最高负荷的比率
3 电力负荷预测方法
通过研究国内外电力负荷预测的研究成果，总结出比较常用的电力负荷预测方法的特点及其适用范围见如下：
表1 电力负荷预测方法的特点及适用范围
Tab.1 The characteristics and applicable scope of power load forecasting method
根据上表，可以看出，适合地市级地区中长期电力负荷预测的比较简单的数学方法主要有电力弹性系数法、产量（值）单耗法、大用户报装+趋势外推法、负荷密度指标法，介绍如下：
（1）电力弹性系数法[1]
电力弹性系数是一个从宏观角度反映和把握电力发展与国民经济发展关系的指标，它所取的值是在一定的期限内，基期到末期的全社会用电量年平均增长率与国内生产总值平均增长率之比，并且在预测中认为这种关系在正常情况下应该保持一定规律的发展趋势。
采用这个方法首先要掌握今后国内生产总值的年平均增长速度，然后根据过去各阶段的电力弹性系数值，分析其变化趋势，选用适当的电力弹性系数（一般大于1）。
（1）
式中，Am为预测期末的需用电量；
A0为预测期初的需用电量；
kt为电力弹性系数；
kgsch为国内生产总产值的年平均增长率；
m为计算期的年数。
对于电力负荷预测中是否选用电力弹性系数法，要具体问题具体分析：
1）如果对经济发展和电力增长的关系进行了深入分析，能够把握两者的内在规律性及其未来变化趋势，完全可以用弹性系数法进行电力需求预测。
2）在经济结构和用电水平保持相对稳定阶段，弹性系数较为容易把握，预测效果较好。
3）经济结构和用电水平可能发生较大变化阶段，不宜采用电力弹性系数法。
4）经济规模和用电规模较小的地区，一般不宜使用弹性系数法进行电量预测。
（2）产量（值）单耗法[2-3]
产量（值）单耗法是根据预测期的产品产量（或产值）和用电单耗计算需要的用电量，即
（2）
式中，Ah为某行业预测期的需电量；
Ui为各种产品（产值）用电单耗；
Qi为各种产品产量（或产值）。
当分别算出各行业的需用电量之后，把它们相加，就可以得到全部行业的需用电量。
（3）大用户报装+趋势外推法+负荷密度指标法
1）大用户报装的电力负荷预测
根据大用户（一般为220（110）kV直供35kV负荷）报装的容量，来确定大用户的负荷。根据大用户的负荷及行业性质，通过调研全国典型区域类似大用户的最大负荷利用小时数，选取合适的最大负荷利用小时数，大用户的电量即为最大负荷利用小时数和最大负荷的乘积。
2）趋势外推法[4]
当电力负荷依时间变化呈现某种上升或下降的趋势，并且无明显的季节波动，又能找到一条合适的函数曲线反映这种变化趋势时，就可以用时间t为自变量，时序数值y为因变量，建立趋势模型y＝f（t）。当有理由相信这种趋势能够延伸到未来时，赋予变量t所需要的值，可以得到相应时刻的时间序列未来值。趋势外推法根据规划区历史负荷变化趋势，采用多种数学模型（如时间序列模型、灰色模型、回归分析模型等）拟合未来几年规划区的电力负荷水平。
应用趋势外推法有两个假设条件：
1假设负荷没有跳跃式变化；
2假定负荷的发展因素也决定负荷未来的发展，其条件是不变或变化不大。
3）负荷密度指标法
基于分类分区的小区负荷密度指标法根据城市发展规划图，一般对规划区远期目标年的电力负荷进行预测，该方法的步骤如下：
1根据城市规划图，对规划区不同用地区块进行分区，一般分为大、中、小区。
2根据调研与规划区类似的用地性质的负荷密度，确定规划区不同类型用地的负荷密度指标。
3、根据各小区块面积，选取合适的同时率、容积率、需用系数等因数，对规划区进行负荷预测。
4、估算规划区合理的最大负荷利用小时数，确定规划区的电量。
3 电力负荷预测结果校核
（1）根据主网电力负荷预测的结果进行校核
根据规划区35（66）kV及以上电网优化规划的电力负荷预测结果校核应用本方法预测的电力负荷。
（2）根据人均综合用电量进行校核
《城市电力规划规范》[5]对不同用电水平城市的人均综合用电量指标分级情况，具体情况见下表。
表2 城市规划人均综合用电量指标分级情况
Tab.2 Urban planning per capita electricity consumption index classification
4 实例应用
（1）电力负荷预测结果
应用上述研究方法对某市中长期负荷进行预测，预测结果如下：
1）电量预测结果
表3 某市规划年多方案电量预测结果（单位：亿kWh）
Tab.3 Dalian city planning power schemes of predicted results (unit: million kWh)
在与某市供电公司充分沟通的基础上，对上述三种方法预测的全社会用电量进行汇总对比分析，确定比较符合某市实际情况的结果，见下表。
表4 某市分年度用电量预测结果（单位：亿kWh）
Tab.4 Dalian annual electricity consumption forecasting results (unit: million kWh)
2）负荷预测结果
负荷预测结果见表5。
表5 某市规划年多方案负荷预测结果（单位：MW）
Tab.5 Dalian city planning year plan load forecasting results (unit: MW)
在与某市供电公司充分沟通的基础上，对上述三种方法预测的全社会最大负荷进行汇总对比分析，确定出比较符合某市实际情况的结果，表6给出了某市分年度负荷预测结果。
表6 某市分年度最大负荷预测结果（单位：MW）
Tab.6 Dalian annual maximum load forecasting result (unit: MW)
（2）电力负荷预测结果校核
1）根据主网电力负荷预测的结果进行校核
根据《某市66kV及以上电网优化规划》的预测结论，某市2020年负荷为9690MW。
由此可见，本研究方法与上述规划预测结论相近，横向比较较为合理。
2）根据人均综合用电量进行校核
根据上述预测结果，至2020年某市负荷达到9671MW，电量为547.76亿kWh。根据《某市发展规划》，至2020年某市的人口宜控制为800万人。
由此，可计算某市人均综合用电量约为6847kWh/（人·年）。通过横向对比可发现，到2020年某市用电水平将达到用电水平较高地区行列。
（3）校核结论
通过与主网规划结果、人均用电量的对比分析，应用本研究方法对某市中长期电力负荷预测结论较为合理。
5 结语
本文提出的地市级地区中长期电力负荷预测实用方法，首先对规划区历史年电力负荷的情况进行分析，了解规划区的负荷特性和用电习惯；其次应用合适的数学方法对规划区电力负荷进行高、中、低方案的预测并选择最优的预测结果；最后根据主网电力负荷预测结论和人均综合用电量对预测结果进行校验、修正。应用上述方法对某市进行中长期电力负荷预测，预测结果科学、合理，从而能够较好的指导规划区配电网的规划和建设。
参考文献
[1] 吴安平（Wu Anping）．产业电力弹性系数的意义及其在负荷预测中的应用（The Significance of Industrial Power Elasticity Factor and Its Application on Load Forecast [J]．中国电力，1998，31（12）：41-44．
[2] 纪雯．电力系统设计手册[M]．北京：中国电力出版社，1998．
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