探析城镇空间负荷预测

　　摘要：负荷预测是城市电网规划的基础，负荷的分布对规划的经济性以及合理性有重要的影响。本文将规划区中的一般负荷和大用户分别预测，一般负荷可作为均匀分布负荷，大用户则作为点负荷，充分考虑了规划区域目前的负荷分布情况及新建大用户的发展建设情况。为合理的网架布局提供了有力的依据。运用城网规划软件，采用各种模型拟和外推的方法对一般用户的负荷进行预测；对大用户负荷采用类比法和单耗法进行预测。在此基础上进行了负荷分布预测，并相互校验，验证了预测结果的合理性。
　　关键词：城市电网；一般用户负荷预测；大用户负荷预测；空间负荷预测
　　
　　0引言
　　负荷预测是电网规划设计的基础，负荷的分布对规划的经济性以及合理性有重要的影响。而常用的负荷预测方法只能预测出规划区的总供电负荷，至于负荷的增长具体在哪里，缺少相应的方法来获得。在以往的很多电网规划中，很少有科学的负荷分布预测，多凭经验规划电网，常常出现总体容载比很高，再加上变电容量布局不合理，局部电网会出现轻载或超载问题。电网在新建和扩建的初期虽然裕度很大，但局部网无法获得较高的“N-1”供电可靠性水平。所以在规划中，负荷地理分布预测的作用越来越重要。负荷预测不仅要预测未来的负荷量，而且要提供负荷增长的位置，即未来负荷的地理分布。[1]
　　美国早在20世纪70年代初就开始了这方面的研究，主要采用多变量法、趋势法和用地仿真法[2]~[12]。国内小区负荷预测主要采用负荷密度法[13]~[15]。该方法是一种从下到上的预测方法，预测结果难与系统的预测相吻合。另外该方法完全依靠政府的规划部门提供的区域发展规划，而区域发展规划受主观影响很大，可能与实际情况有较大出入。
　　本文将规划区中的一般负荷和大用户分别预测，一般负荷可作为均匀分布负荷，大用户则作为点负荷，充分考虑了规划区域目前的负荷分布情况及新建大用户的发展建设情况。在具体预测时，真正给出负荷发展的总体趋势和负荷增长点的所在地，为合理的网架布局提供了有力的依据。
　　1.一般用户负荷预测[2]~[7]
　　做好规划区一般用户的负荷分布预测，首先要对规划区一般用户总的电力需求进行全面的宏观预测，控制规划区一般用户负荷的总量；然后根据城市规划用地性质图，采用负荷密度法对各小区的电力需求进行分布预测，为网架规划提供依据。
　　一般用户电力需求预测以负荷的历史数据为基础，利用各种数学模型拟和外推，求取未来各水平年的电量及负荷值。常用负荷预测的模型有以下几种。
　　时间序列方法能根据负荷的历史数据建模，并利用模型预测出未来的负荷，优点是:所需历史数据少、工作量小。缺点是:没有考虑负荷变化的因素，只致力于数据的拟合，对规律性的处理不足。
　　趋势外推法以负荷没有跳跃式变化为前提。趋势外推法的优点是：只需要历史数据、所需的数据量较少。缺点是：在数据处理、曲线拟和过程中不考虑随机误差，如果负荷出现变动，会引起较大的误差。
　　回归分析法利用历史数据可以建立起负荷和其它影响负荷因素的关系，并进而由这些因素未来的数据预测出未来的负荷值，其优点是模型参数估计技术比较成熟，预测过程简单。缺点是：影响因子的不确定性；线性回归模型预测精度较低，而非线性回归预测计算开销大，预测过程复杂测。
　　灰色预测是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法。它适用于贫信息条件下的分析和预测。优点是:要求负荷数据少、不考虑分布规律、不考虑变化趋势、运算方便、短期预测精度高、易于检验。缺点是:当数据离散程度越大，即数据灰度越大，预测精度越差。为了解决这一问题，人们对灰色预测做了很多改进。如提出对历史数据的平滑处理、模型参数修正、等维新息数据处理和对预测值的修正等。
　　这几种预测技术无论在理论上还是在实际应用上都比较成熟。
　　
　　模型的选择对预测精度有很大的影响。实践证明，没有一种方法在任何预测场合下均可以保证获得满意的预测结果。因此，需要通过多种模型进行预测再通过分析比较选择合适的结果。
　　2.大用户负荷预测方法[2]
　　由于新增大用户的情况存在很大不确定性，而且新增大用户无任何历史数据，不能建立其历史数据模型，因此采用类比法对新增大用户进行定性分析预测，采用单耗法进行定量分析。
　　2.1类比法
　　类比法是对类似事物作对比分析，通过已知事物对未知事物或新事物作出预测。本文中根据新建大用户的终期建设规模、建设进度规划及新建项目未来的负荷特性，参考已经发展成熟的类似项目，利用相似和比例关系，对新建大用户负荷作出预测。
　　2.2单耗法
　　单耗法，是通过某一单位产品的平均单位产品用电量以及该产品的产量，得到生产这种产品总产量的总电量。根据计算得到的总电量及行业的最大负荷利用小时数可以得出各新建大用户的负荷值。单耗法的计算公式为：式中代表未来第i个大用户的产量预测值；代表未来第i个大用户的单位产品电耗量预测值；表示第i个大用户的最大负荷利用小时数；；表示第i个大用户的负荷预测值。
　　在做新增大用户的负荷预测时，应综合以上两种方法，进行相互校验，提高预测精度。
　　3空间负荷预测[2]~[12]
　　3.1规划分区及用地性质分类
　　根据现有发展情况、所处位置与城市功能把规划区分为几个大区，在电网规划时尽量不跨区供电。由于每个大区的面积对于变电站的供电范围太大，而且每个大区包含的用地类型太多，仍不便于空间负荷预测。因此，大区又被细分为许多的小区，每个小区只包含一种用地类型。在规划用地图中将每个小区进行编号，编号的第一位代表大区号，后面几位是小区编号。如101代表第一个大区内的1号小区。
　　规划用地分类应综合考虑历史电量收集的分类和规划部门用地性质分类方法。分类应该满足:第一，规划用地背景图上每类图块都能在行业负荷分类中找到定义;第二，每类行业负荷都能在规划用地背景图上找到对应的图块。
　　3.2空间负荷预测模型[13]~[15]
　　空间负荷预测数学模型如下：
　　(1)
　　式中映射将小区的特征映射成土地使用面积，映射将土地使用面积映射成小区负荷。
　　(2)
　　式中为属于第类用地类型的小区的负荷预测值；为属于第类用地类型的小区的用地面积；为属于第类用地类型的小区的建筑容积率；为属于第类用地类型的小区的负荷密度。
　　将小区负荷累加成总负荷，注意总负荷应在小区负荷直加结果的基础上考虑小区间负荷的同时系数。
　　
　　将小区总负荷与大用户负荷进行累加，得到预测区域的总负荷。
　　
　　
　　4.某城镇负荷预测实例
　　4.1一般用户电力需求预测结果
　　
　　图1某城镇2007～2012年一般用户负荷预测结果
　　Fig.1Chiefloadforecastingresultfromtheyear2007to2012foracertaincity
　　选择移动平均2、三段估计_龚帕兹曲线、和三段估计_逻辑斯缔曲线计算的结果作为一般用户负荷预测的高、中、低方案。
　　4.2大用户负荷情况
　　通过分析城镇的发展建设状况，目前新建的大项目有一个，2008年投产，综合运用类比法和单耗法对其分年度负荷进行预测，结果如下图所示:
　　
　　图2某城镇2008～2012年大用户负荷预测结果
　　Fig.2Loadforecastingresultforimportantcustomersfromtheyear2008to2012foracertaincity
　　4.3负荷分布预测结果
　　部分地区空间负荷预测结果如下图所示。其中用地类型标号以红色字体表示，小区负荷以绿色字体表示（单位千瓦），小区编号以黑色字体表示。这样可以清楚明白的表示各个小区的规划用地性质及负荷分布情况。
　　
　　图3某城镇2012年总负荷预测结果示意图
　　Fig.3Sketchgraphforthechiefloadforecastingresultin2012inacertaincity
　　一般负荷可作为均匀分布负荷，大用户则作为点负荷，预测区域空间负荷预测结果如下表所示：
　　表1某城镇2012年负荷预测结果
　　Tab1Loadforecastingresultin2012foracertaincity
　　用地性质 面积（km2) 负荷（MW）
　　交通用地 0.44 5.69
　　仓储用地 0.42 5.40
　　一类工业用地 11.96 287.09
　　二类工业用地 4.72 99.14
　　居住用地 12.44 161.72
　　中小学用地 0.16 2.10
　　商业金融用地 0.34 6.71
　　市政设施用地 0.14 1.86
　　消防用地 0.23 1.59
　　派出所用地 0.07 0.88
　　医疗用地 0.02 0.27
　　行政办公用地 0.08 1.10
　　农业用地、水域、
　　生态绿地 88.22 0.00
　　合计 119.24 573.53
　　空间负荷预测的总负荷与一般用户和大用户负荷预测之和相对比，前者考虑同时率后为45.883万kW，后者为45.95万kW，两者相差不大，预测结果合理。
　　5结束语
　　本文通过某城镇负荷预测实例，着重介绍了实际工程中负荷分布预测方法，对工程实践有重要的指导意义。本文对将规划区中的一般负荷和大用户分别预测，分别介绍了一般用户及大用户的负荷预测模型及方法。在城镇的负荷分布预测中一般负荷可作为均匀分布负荷，大用户则作为点负荷，充分考虑了规划区域目前的负荷分布情况及新建大用户的发展建设情况。使负荷分布预测结果更符合城镇发展的实际情况，对网架规划提供有力的依据。

《探析城镇空间负荷预测》

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