电力饱和负荷预测与城市电力规划

电力饱和负荷预测与城市电力规划

1饱和负荷预测饱和负荷是指电网需求在饱和阶段的负荷规模，这是电网规划中提出的新概念。对未来饱和负荷水平的分析与预测,有助于确定电网的最终规模,对于保障电力的健康持续发展和网架的有序规划有重要意义。饱和负荷涵盖了两方面的内容,一是该地区全社会用电量进入饱和增长阶段的规模,二是该地区年最大负荷进入饱和增长阶段的规模。文献在探讨开展饱和负荷预测工作必要性和紧迫性的同时,详细介绍了人均饱和用电量法的应用,给出了预测模型中各变量子模型及相关参数的确定方法,并以福建省的历史数据为例,验证了所用方法预测的精度。文献[2,3]根据对经济社会发展现状的分析,分别采用基于人均用电量的饱和负荷预测方法和基于城市负荷密度的饱和负荷预测方法对城市中心城区饱和负荷的总体水平及到达时间进行预测。这两种方法可操作性较强,但需要预测城市的具体发展定位及城区负荷密度数据,不适用区域级负荷为对象的负荷预测。文献阐述了城市饱和负荷的基本概念,归纳总结了饱和负荷阶段城市经济社会的特点,全面分析了城市饱和负荷的主要影响因素,提出了城市饱和负荷的宏观预测方法和微观预测方法。并通过建立饱和负荷预测的闭环工作流程对饱和负荷预测结果进行校验,提高了饱和负荷预测结果的可靠性和合理性。文献以福建省厦门市为研究对象,介绍基于空间饱和负荷密度的城市远景饱和负荷预测的方法。通过收集城市各分区经济发展规划信息,把各分区按功能地块统计建筑面积,分析得出各功能地块的饱和负荷密度,建立城市空间饱和负荷模型,预测出城市远景饱和负荷。该方法适用于经济发达、城市化进程较高、功能块分明的城市负荷预测。文献讨论了logistic曲线的性质并采用改进的logistic参数估计方法,然后将logistic曲线模型和其他几种模型进行了比较,验证了logistic模型在用于饱和负荷预测时具有良好的预测效果。文献[7-10]分别介绍了系统动力学结合计量经济学在负荷预测中的应用、灰色verhulst模型在负荷预测中的应用、模糊综合评价法对电力负荷饱和程度的分析与应用以及从空间饱和负荷密度角度出发对远期城市饱和负荷的预测与评价,这些都可以综合利用为饱和负荷预测服务。文献[11-13]介绍了中长期负荷预测中神经网络模型的应用。文献[14-15]介绍了系统动力学建模方法及其在饱和负荷预测中的应用。本文主要采用基于人均用电量与人口预测的方法来对华东某一小城市的全社会用电量的饱和规模与饱和时间进行预测。也提出了人均用电负荷的新概念,从而通过基于人均用电负荷和人口规模的预测的方法来对该小城市负荷的饱和规模与饱和时间进行预测。2饱和负荷预测模型该方法根据城市总体规划和各类专项规划,首先研究与环境、资源相适应的最大人口规模,并参考国外主要发达国家人均电量情况,确定城市的人均饱和用电量,在此基础上计算得出城市饱和负荷的规模,推测城市电力需求进入饱和大致的到达时间。采用人均用电量方法进行饱和负荷预测的思路为:饱和年份的人口总量与人均饱和用电量相乘,即得该地区的全社会饱和用电量饱和规模,如式(1)所示;最大负荷的饱和规模则可根据式(2)求得。式中Qs———全社会用电量饱和规模;Qa———人均用电量饱和规模;Ps———最大负荷饱和规模;Ns———人口饱和规模;Tmax———最大负荷利用小时数。式(1)、式(2)所显示的是传统的人均电量法饱和负荷预测模型。本文中所采用全社会用电量的预测与上文相同,而其负荷预测模型为式中Pa———人均用电负荷饱和规模。3s型曲线拟合与预测模型由于人口规模、人均用电量与人均用电负荷的发展历程都符合这样的规律,即刚开始比较缓慢,随后有一段快速的发展阶段,到一定程度后由于资源、环境与需求的限制,其增长速度变得比较缓慢直到各自的发展规模都趋于稳定。这样的一个历程整体表现出S型曲线的发展趋势。本文中选用logistic曲线来对人口规模、人均用电量与人均用电负荷的S型发展趋势来进行拟合与预测,根据这些因素的预测值,带入式(1)与式(3)关系式,即可得到未来用电量与用电负荷需求的发展情况。logistic模型数学表达式为该曲线模型对新产品的市场占有率、生物群体的发展变化过程、人口增长、城市用电量以及经济发展变化过程的预测都具有重要的作用也得到广泛的采用。根据负荷增长规律,可将负荷增长的整个大周期大致分为缓慢增长阶段、快速增长阶段、饱和增长阶段(见图1)。4人口预测结果案例所选取的分析数据是华东区域某小城市的数据,这些数据包括用电量、负荷与人口,如下表1所示。采用人均用电量方法进行饱和负荷预测的思路为:饱和年份的人口总量与人均饱和用电量相乘,即得该地区的全社会饱和用电量饱和规模。首先通过Logistic曲线对该市户籍人口数进行拟合与预测,可知其预测结果如图1所示。根据图2分析预测结果可知该市人口在2030年基本已经达到饱和,其饱和人口规模是86.9万人。该市人均用电量发展趋势的Logistic曲线拟合预测曲线如图3所示。根据图3可知该市人均用电量在2030年基本已经达到饱和,其饱和规模是13340(kW·h)/人。该市人均用电负荷发展趋势的Logistic曲线拟合预测曲线如图4所示。根据图4可知该市人均用电负荷在2028年基本已经达到饱和,其饱和规模是2315W/人。通过Logistic曲线对该市户籍人口、人均用电量与人均负荷的情况作了拟合与预测,预测得到户籍人口、人均用电量与人均负荷达到饱和时的规模与年份,其中饱和用电量为86.9万人×13340(kW·h)/人=115.9246亿kW·h;饱和负荷为86.9万人×2315W/人=2011.735MW;具体的预测情况如表2所示。5饱和负荷预测模型的建立饱和负荷预测是确定电网发展最终规模的重要指标,能为电力系统规划人员提供重要依据,对城市、区域电网的规划与发展也具有重要的作用。对饱和负荷的时间和规模进行准确的分析和预测,可以有效降低电网改造的成本,提高电网改造的合理性、可靠性与经济性。目前饱和负荷的预测模型并不多,且不同模型的侧重点也不同。由于最大负荷利用小时数并没有明显的发展规律,所以通过饱和用电量直接计算饱和负荷值时很