产城融合新城电力规划设计中负荷预测方法探讨

产城融合新城电力规划设计中负荷预测方法探讨

张先普

重庆两江新区水土高新技术产业园建设投资有限公司  重庆市400714

摘要：空间负荷预测方法是新城区电力负荷预测的重要方法之一，但通常只考虑城市发展规划对区域划分和小区功能的影响，忽略了信息已知程度的影响，认为部分小区预测人为因素太多，影响区域乃至整个新城负荷预测精度，导致电网规划偏差。本文在产城融合的背景下，对新城电力规划设计中负荷预测方法进行了探讨。

关键词：产城融合；新建城区：电力规划；负荷预测

一、引言

“产城融合”是指以城市为基础，承载产业空间，发展产业经济，以产业为保障，带动城市更新，完善配套服务的产城融合发展。从而实现产业、城市和人之间的动态、可持续的向上发展。产城融合是在我国转型升级的背景下，针对产城分离提出的一种发展理念。它需要产业与城市功能的融合和空间的融合，城镇化与工业化的匹配程度不能快也不能慢，产城融合发展不可能一蹴而就。因此，全面理解产城一体化的内涵，有利于对新城电力规划设计提出更加合理的规划建议。近年来，电网企业不断加大对电网建设的投入，启动了一大批电网建设项目，对进一步缓解用电瓶颈起到了积极作用。电网建设已成为当前和未来电力系统建设的重点。与此同时，近年来，随着经济的快速发展和国家相关政策的支持和倾斜，中国中西部地区经济繁荣，城市快速发展，新城市不断涌现。在新城市电网规划过程中，准确的负荷预测结果是影响电网规划合理性、经济性、可操作性和变电所选址等问题的关键因素，但历史数据的缺乏和许多不确定因素，现有方法难以直接应用和预测精度不高一直制约着新城市的规划和发展，已成为当前迫切需要解决的首要问题。

二、电网规划负荷预测分类

电力负荷预测是基于电力负荷的一系列预测工作。从预测对象的角度来看，电力负荷预测包括对未来电力需求(功率)的预测、对未来用电(能量)的预测和对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负荷的时空分布，为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。电力负荷预测通常按照时间段进行分类，大致可以分为以下四种类型。

(1)长期负荷预测:一般是指以年为单位预测10年以上的负荷。

(2)中期负荷预测:以年为单位预测5年左右的负荷。

(3)短期负荷预测:指以月、周、日、小时为单位，一年内的负荷预测，用于安排13个调度计划或周调度计划。

(4)超短期负荷预测：指未来1h、若干h甚至若干min的负荷预测，用于安全监测、预防控制和应急处理。

中长期负荷预测主要用于制定电力系统建设规划，为区域电网发展、能量平衡和电力盈余调整提供可靠依据。值得注意的是,电网规划的制定通常是在同一时期五年区域规划,为了更好地利用区域规划在国民经济的预测结果，来推断负载的预期结果,但也使电网规划更好的适应所在地区的五年规划。

三、电网规划负荷预测方法探讨

目前，电力负荷预测根据参考体系可分为确定性预测法和非确定性预测法两种。前者用一个或一组方程来描述电量和负荷，电量和负荷之间以及影响其变化的因素之间有明确的对应关系。这种方法所采用的模型有弹性系数法、单消费法、回归分析法、时间序列法等。所谓的非确定性预测方法，认为电力负荷的变化受许多模糊和不确定因素的影响，无法用精确的数学方程来描述。根据用途的不同，规划用地通常分为居住用地、工业用地、公共设施用地、市政公用设施用地、城市交通用地、绿化用地等。根据分类地块的面积和容积率，计算出地上建筑面积，并利用单位建筑面积的用电指标和用电需求系数，计算分类地块的电力负荷。根据供电因数的要求和配电变压器的最优输出条件，计算出分块所需要的10kV变电站容量。近年来，研究和使用的不确定性预测方法有灰色预测法、模糊预测法(如模糊聚类分析法、模糊接近度法等)、专家系统预测法(又称空间负荷预测法)、人工神经网络法等。本文将重点介绍几种常用的确定性预测方法。

3.1电力弹性系数法 
　　(1)电力弹性系数等于用电量年增长率与GDP年增长率的比值。电力需求增长率可以根据历史绩效的弹性系数预测未来几年的弹性系数和GDP增长率，得到电力需求增长率。电力弹性系数法如下式。 
　　Wt=W0(1+βαk)t(1) 
　　式(1)中： 
　　 Wt一规划期需电量 
　　W0一基年的用电量实绩 
　　β一规划期采用的电力弹性系数 
　　αk一规划期预计国民生产总值年均增长率 
　　t一基年至规划年间隔的年数 

(2)电力弹性系数与科技进步、经济结构和产品结构的调整有关。科技进步等要素可以不断增加甚至减少单位产值的耗电量，即电弹性系数将小于1。该方法的优点是计算简单，缺点是预测结构的可靠性不高，可作为长期规划的粗线负荷预测。
3.2用电单耗法 

各行业的用电量是通过单位产品(或产值)的用电量定额(简称单耗)来预测的，计算公式为：用电量=产品输出×产品的单位用电量。单位消耗量法需要做大量细致的统计工作，但在实践中很难准确计算出所有产品的单位消耗量，即使可以计算，工作量也太大；有时考虑将国内生产总值或工业总产值与其用电量单位相结合来计算用电量，这就是单位用电量产出法。在一般的电力负荷预测中，产业分为第一产业、第二产业和第三产业。当然，每个行业都可以根据需要进行细分。单消费产值法既可用于短期预测，也可用于长期预测。关键是要准确确定人均消费指标的产值，进而了解预测期内国民生产总值的增长目标和人口发展政策。单位产出消费指数通常是根据历史统计数据，分析影响单位产出消费的诸多因素可能的趋势后得出的。值得注意的是，随着科学技术的进步、时代的发展、节能措施的实施、产业结构的调整，单位产品耗电量逐年下降;用单消耗产值法预测未来负荷结果，需要考虑单消耗产值以一定的速率递减。

3.3回归分析法 

(1)根据历史数据的变化规律，找出自变量与因变量之间的回归方程，确定模型参数，并据此进行预测。根据自变量的数量，回归问题可分为一元回归和多元回归。根据回归方程的类型，可分为线性回归和非线性回归。一元线性回归预测是最基本、最简单的预测方法，是掌握其他回归预测方法的基础。

(2)回归分析方法一般适用于中期预测。该方法可以将系统负荷与各种社会经济因素的关系联系起来。其优点是预测者可以清楚地看到负荷增长趋势与其他可测因素之间的关系。然而，这种方法最明显的缺点是，它必须预测诸如人口和经济发展等社会经济因素，这可能比电力系统负荷预测更困难，通常借助区域总体规划中的未来指标。回归分析需要大样本量和良好的分布规律。当预测区间年大于引用的历史区间年时，采用该方法预测结果的准确性在理论上无法得到保证。此外，定量结果可能与定性分析结果不一致，有时难以找到合适的回归方程类型。

四、结语

多年来，国内外学者对总负荷预测技术和方法的不断丰富和发展，形成了较为完整的理论体系、应用技术和方法体系，并形成了负荷预测的特点，但同时，随着经济社会进步的不断发展，出现的新情况、新问题、新要求，以及由此产生的历史数据不足、不确定因素众多、负荷地域分布预测准确等问题越来越突出。现有的研究还不足以解决和满足这些问题和要求。因此，在产城融合的背景下，研究新城市电网规划负荷预测的新方法和新技术已成为必然趋势。了解和掌握负荷预测的现状和特点，可以为负荷预测的进一步研究提供方法论基础和依据，激发新的研究思路。

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