馬永良

【摘 要】介紹了負(fù)荷預(yù)測(cè)的常用方法。結(jié)合城市飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)的需求，重點(diǎn)說(shuō)明負(fù)荷密度法在城市空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方面的原理和優(yōu)勢(shì)。以清城區(qū)飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)為案例，介紹了負(fù)荷密度法的運(yùn)用方法和步驟。結(jié)果證明該預(yù)測(cè)方法對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】負(fù)荷預(yù)測(cè)；負(fù)荷密度法；空間負(fù)荷；電網(wǎng)規(guī)劃

負(fù)荷預(yù)測(cè)是在掌握大量地區(qū)發(fā)展數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用各種負(fù)荷預(yù)測(cè)方法對(duì)地區(qū)各水平年的電力負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。負(fù)荷預(yù)測(cè)是城市電網(wǎng)規(guī)劃的重要依據(jù)，是電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)。在電網(wǎng)規(guī)劃中，合理的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果非常重要，負(fù)荷預(yù)測(cè)滯后于電力需求，將限制地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展；負(fù)荷預(yù)測(cè)過(guò)于超前，將導(dǎo)致設(shè)備的利用率不高，造成浪費(fèi)。因此，運(yùn)用合理的方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)有重要的實(shí)際意義。

1.負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法

由于負(fù)荷預(yù)測(cè)在電力規(guī)劃設(shè)計(jì)中的中的重要作用，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的技術(shù)也進(jìn)行了廣泛和深入的研究。有許多預(yù)測(cè)方法應(yīng)用于實(shí)際工作中，《城市電力規(guī)劃規(guī)范》也介紹了電力彈性系數(shù)法、回歸分析法、增長(zhǎng)率法、人均用電指標(biāo)法、橫向比較法、負(fù)荷密度法、單耗法等負(fù)荷預(yù)測(cè)方法[1]。下文對(duì)在電網(wǎng)規(guī)劃中常用的幾種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1.1電力彈性系數(shù)法

電力彈性系數(shù)是指用電量的年均增長(zhǎng)率與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的年均增長(zhǎng)率的比值。在一定的發(fā)展階段，反映電力需求與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展關(guān)系。電力彈性系數(shù)法需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量較少，數(shù)據(jù)也較容易獲得，是電力規(guī)劃中較為常用的簡(jiǎn)單方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是預(yù)測(cè)結(jié)果精度較低。

1.2回歸分析法

回歸分析法是在掌握大量歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，建立因變量與自變量之間函數(shù)[2]。該方法能較好擬合歷史數(shù)據(jù)，但隨著時(shí)間推移預(yù)測(cè)會(huì)隨著時(shí)間增加而精度降低。

1.3人均用電指標(biāo)法

通過(guò)對(duì)與本地區(qū)發(fā)展相似的其他地區(qū)的橫向比較，對(duì)照本地區(qū)在規(guī)劃期內(nèi)的人口和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值情況，預(yù)測(cè)出人均用電水平。

1.4單耗法

單耗法是根據(jù)產(chǎn)品用電單耗和產(chǎn)品數(shù)量來(lái)推測(cè)電量。該方法主要應(yīng)用于中短期規(guī)劃，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求比較高。

1.5負(fù)荷密度法

負(fù)荷密度是指在單位面積上的平均負(fù)荷值。負(fù)荷密度法以前一般應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)電力專題規(guī)劃中，但近年多個(gè)城市也在嘗試使用負(fù)荷密度法來(lái)做區(qū)域負(fù)荷預(yù)測(cè)。負(fù)荷密度法能充分利用城市建設(shè)規(guī)劃成果，結(jié)合城市發(fā)展計(jì)劃等，對(duì)城市的各地塊的負(fù)荷需求進(jìn)行詳細(xì)分析和預(yù)測(cè)。不僅能匯總得出城市的負(fù)荷總量，還能得到負(fù)荷的空間分布情況[3]。

由于城市的發(fā)展，土地的價(jià)值水漲船高，變電站的選址和線路走廊的選定日益困難。電網(wǎng)規(guī)劃納入城市總體規(guī)劃，進(jìn)行超前布局和電力用地預(yù)控非常有必要。負(fù)荷密度法能較為明確地得出負(fù)荷的空間分布，也能結(jié)合各地塊發(fā)展情況得出水平年的負(fù)荷，為電力選址選線提供有力支撐。

2.基于負(fù)荷密度的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)原理

在土地利用規(guī)劃的基礎(chǔ)上，根據(jù)地塊的用地性質(zhì)，對(duì)地塊各水平年的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過(guò)各類負(fù)荷的特性曲線，對(duì)不同用地性質(zhì)地塊的負(fù)荷進(jìn)行疊加，得出全局的負(fù)荷總量。

從數(shù)學(xué)角度來(lái)講，空間負(fù)荷預(yù)測(cè)存在以下3中映射關(guān)系：

式中，m為地塊編號(hào)，λ為地塊負(fù)荷發(fā)展程度，P為該地塊的負(fù)荷密度，S（x，y）為第i地塊面積和Q（x，y）為k片區(qū)的負(fù)荷。

3.負(fù)荷密度法的優(yōu)點(diǎn)

基本上每個(gè)市級(jí)城市都有城市總體規(guī)劃，負(fù)荷密度法的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以直接引用城市總體規(guī)劃中的土地規(guī)劃成果。新建片區(qū)沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)，可以參考新建園區(qū)或片區(qū)的專項(xiàng)規(guī)劃。相比其他的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法，負(fù)荷密度法有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

（1）新規(guī)劃建設(shè)區(qū)域，沒(méi)有歷史數(shù)據(jù)支撐，不能使用其他時(shí)間序列方法預(yù)測(cè)，負(fù)荷密度法可以根據(jù)區(qū)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃對(duì)地塊的規(guī)劃，參考其他相似園區(qū)的負(fù)荷密度，能夠較為合理地預(yù)測(cè)負(fù)荷。

（2）負(fù)荷密度法能夠緊密結(jié)合城市的土地規(guī)劃。負(fù)荷密度法依據(jù)城市的用地規(guī)劃來(lái)預(yù)測(cè)負(fù)荷，負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果與土地規(guī)劃密切相關(guān)，能夠充分反映土地對(duì)城市和負(fù)荷需求的影響。

（3）負(fù)荷密度法得出的空間負(fù)荷分布有利于把電網(wǎng)規(guī)劃納入城市總體規(guī)劃。負(fù)荷密度是從每個(gè)小地塊著手，進(jìn)行地塊的負(fù)荷預(yù)測(cè)，能詳盡地反應(yīng)各地塊對(duì)負(fù)荷的需求，體現(xiàn)出負(fù)荷的空間分布，對(duì)于電網(wǎng)規(guī)劃的變電站站址和線路走廊提供有力支撐。

4.對(duì)清城區(qū)中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)

清城區(qū)現(xiàn)轄源潭、龍?zhí)?、石角、飛來(lái)峽四個(gè)鎮(zhèn)，鳳城、東城、洲心、橫荷四個(gè)街道，全區(qū)總面積1296平方公里。2011年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值為364億元，2007年至2011年年均增長(zhǎng)16.58%。最大負(fù)荷739MW，全社會(huì)用電53億千瓦時(shí)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市用地日益緊張，迫切需要對(duì)城市進(jìn)行飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)，提前規(guī)劃電網(wǎng)的飽和網(wǎng)架。

4.1地塊面積統(tǒng)計(jì)

清城區(qū)變電站主要是根據(jù)行政片區(qū)進(jìn)行供電范圍的劃分，本次飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)也以行政片區(qū)域?yàn)槠瑓^(qū)，片區(qū)內(nèi)的規(guī)劃地塊為最小的負(fù)荷預(yù)測(cè)單位。在城市規(guī)劃中，均對(duì)每個(gè)地塊的用地性質(zhì)、負(fù)荷密度和容積率等作出規(guī)劃。本次規(guī)劃的主要依據(jù)也是來(lái)之清城區(qū)的城市規(guī)劃。根據(jù)清城區(qū)城市土地規(guī)劃成果，統(tǒng)計(jì)各種類型用地的面積見(jiàn)表1。

4.2 負(fù)荷密度選擇

根據(jù)地區(qū)現(xiàn)狀負(fù)荷密度，對(duì)典型地區(qū)進(jìn)行負(fù)荷密度調(diào)查，初步得出符合本地區(qū)的負(fù)荷密度取值范圍。橫向類比佛山市的發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)清城區(qū)的發(fā)展路徑與佛山相似。綜合現(xiàn)狀負(fù)荷密度和橫向比較先發(fā)展地區(qū)的負(fù)荷密度，清城區(qū)負(fù)荷密度的取值見(jiàn)表2。

4.3片區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)

從地區(qū)用地規(guī)劃中獲得地塊的面積，根據(jù)地塊的用地特性選取相應(yīng)的負(fù)荷密度，代入公式（2），得出各地塊的負(fù)荷。分析地塊的發(fā)展程度和政府的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，賦予負(fù)荷發(fā)展程度系數(shù)λ在0.1～1之間的值。算出片區(qū)各類地塊的負(fù)荷結(jié)果見(jiàn)表3。

4.4 利用地區(qū)負(fù)荷特性曲線疊加

在電網(wǎng)中存在著多負(fù)荷，負(fù)荷曲線不一致，也就是說(shuō)存在同時(shí)率的問(wèn)題。各類地塊的負(fù)荷不能直接相加。本規(guī)劃通過(guò)調(diào)查以上9類用地的日負(fù)荷曲線[4]，把負(fù)荷曲線進(jìn)行歸一化處理，然后通過(guò)疊加各類負(fù)荷曲線得出地區(qū)負(fù)荷最高點(diǎn)，最后通過(guò)負(fù)荷最高點(diǎn)反推出對(duì)應(yīng)的各類負(fù)荷疊加系數(shù)。疊加匯總的地區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

5.結(jié)論

在清城區(qū)的飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)中使用了負(fù)荷密度法進(jìn)行遠(yuǎn)景負(fù)荷預(yù)測(cè)，其結(jié)果得到評(píng)審專家的認(rèn)可。負(fù)荷密度法在城市飽和負(fù)荷預(yù)測(cè)中，能充分體現(xiàn)負(fù)荷的空間特性，為飽和網(wǎng)架規(guī)劃等提供依據(jù)，使得變電站布點(diǎn)和出線走廊的規(guī)劃更科學(xué)和合理。

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