（工商管理专业论文）基于电力需求预测的l市电网发展规划研究.pdf

硕士论文 基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 摘要 i ul hi i 1 l l l l 1 l l l li i i i i l lilli y 2 2 7 6 3 5 0 经济发展，电力先行。电力作为国民经济发展的“先行官”，在发展经济和改善人 民生活水平中发挥着不可替代的重要作用。本文在阐明我国电力供给体制与电力供求关 系状况和l 市的城市化工业化与用电荒现状的基础上，分析了影响l 市电力近中期供求 的主要因素，预测了l 市总量负荷和分区负荷，在此基础上结合电网建设改造技术原则， 完成了l 市“十二五”期间和远景年的电网发展规划，并结合电网规划的研究，对人力 资源配置进行了规划，对电网规划投资进行了估算。 文章在最后提出了相应的政策建议，指出城市电网规划是城市总体规划的组成部分， 应根据城市发展规划，加强城市电网远景饱和负荷的预测和目标网架的规划，将电力专 业规划纳入城市发展总体规划。变电站规划选址应符合城市规划要求，且要符合相关设 计规程，其建设用地应纳入各阶段城市规划，统筹安排，预留站址和线路通道走廊。 关键词：需求预测，电网发展规划，投资预算，人员配置 a b s t r ac t e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，p o w e rg o e sa h e a d p o w e r , a st h e “v a n g u a r d o ft h en a t i o n a l e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，p l a y sa ni r r e p l a c e a b l er o l e i nt h ed e v e l o p m e n to fe c o n o m i ca n d p e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d s t h ep a p e rc l a r i f i e st h es i t u a t i o nb e t w e e nc h i n a se l e c t r i c i t ys u p p l v s y s t e ma n dt h er e l a t i o n s h i po fs u p p l y - d e m a n d ，a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nlc i t y ，s u r b a n i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o na n dt h ee l e c t r i c i t ys h o r t a g e o nt h eb a s i so f t h e s e ，t h i sp a p e r a n a l y s i s e st h ef a c t o r st h a ta f f e c tlc i t y sp o w e rs u p p l ya n dd e m a n di nr e c e n ta n dv i s i o nv e a r s a n dp r e d i c t st h elc i t y st o t a lp o w e rl o a da n d p a r t i t i o nl o a d a f t e rt h a t , t h ep a p e rp r o p o s e sl c i t y s 鲥dp l a n n i n go fb o t hr e c e n ta n dv i s i o ny e a r sa c c o r d i n gt ot h et h et e c h n o l o g yp r i n c i p l e o fg r i dc o n s t r u c t i o na n dt r a n s f o r m a t i o n a n dc o m b i n e dw i t ht h e g r i dp l a n n i n g ，t h ep a p e rp l a n s t h ea l l o c a t i o no fh u n m a nr e s o u r c e sa n de s t i m a t e st h eg r i dp l a n n i n gi n v e n t m e n t i nt h ee n d ，t h ep a p e r p u t sf o r w a r daf e wp o l i c yr e c o m m e n d a t i o n sa n dp o i n t so u tt h a tt h e g n dp l a n n i n gi sa ni m p o r t a n tp a r to ft h eu r b a np l a n n i n g i ts h o u l db eb a s e do nt h eu r b a n d e v e l o p m e n tp l a n n i n g ，t os t r e n g t h e nt h ep r e d i c t i n go ft h ec i t yg r i dv i s i o ns a t u r a t i o nl o a da n d t h ep l a n n i n gt a r g e t 鲥d a n dt h ep o w e ro fp r o f e s s i o n a lr e g u l a t i o ns h o u l db ez o n e di n t ot h e o v e r a l lp l a n n i n go fu r b a nd e v e l o p m e n t t h ep l a n n i n gs i t eo fs u b s t a t i o ns h o u l db ec o m p l i e d w i t ht h er e q u i r e m e n t so fu r b a np l a n n i n ga n dt h er e l e v a n t d e s i g nd i s c i p l i n e s c o n s t r u c t i o n s i t e ss h o u l db ei n c l u d e di nt h ev a r i o u ss t a g e so fu r b a n p l a n n i n g ，c o o r d i n a t i o na r r a n g e m e n t s ， s t a t i o ns i t ea n dl i n ea c c e s sc o r r i d o rr e s e r v e d k e y w o r d s ：d e m a n df o r e c a s t ，p l a n n i n go fg r i dd e v e l o p m e n t ，i n v e s m e n tb u d g e t ，a l l o c a t i o n o fh u m a nr e s o u r c e s 硕士论文基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 目录 摘| 暮。i a b s t r a c t 。i i 1 导论。1 1 1 问题的提出1 1 1 1 我国电力供给体制与电力供求关系状况1 1 1 2l 市城市化工业化与用电荒1 1 2 本文研究对象和主要问题3 1 2 1l 市供电公司管辖范围3 1 2 2 本文研究的对象3 1 2 3 本文研究的主要问题3 1 3 本文研究的基本方法与章节安排4 2 相关理论回顾。5 2 1 影响我国电力供求的主要因素5 2 1 1 影响我国电力需求的主要因素5 2 1 2 影响电力供给的主要因素6 2 2 电：与需求预测方法一7 2 3 电网规划的流程与方法9 2 3 1 电网规划的主要流程9 2 3 2 电网规划的主要方法9 3 影响l 市电力近中期供求的主要因素1 l 3 1 影响l 市电力供给的主要因素1 1 3 1 1 电源对l 市电力供给的影响1 1 3 1 2 电源结构对l 市电力供给的影响1 1 3 1 3 电网结构对l 市电力供给的影响1 1 3 2 影响l 市电力需求的主要因素1 2 3 2 1l 市城市化对电力需求的影响1 2 3 2 2l 市工业化对电力需求的影响1 3 3 2 3 影响电力需求的短期因素1 3 4l 市电力负荷预测1 4 4 1 电：力需求相关分析与电力负荷预测方法1 4 4 1 1l 市电力需求相关分析一1 4 目录 硕士论文 4 1 2l 市电力负荷预测方法1 7 4 2 基于自然负荷的用电量预测1 8 4 2 1 近期用电量预测18 4 2 2 中远期用电量预测2 0 4 3 自然负荷预测2 0 4 3 1 全市负荷预测2 0 4 3 2 分地区负荷预测2 1 4 4 大用户负荷预测2 2 4 4 1 大用户报装情况_ 2 2 4 4 2 大用户负荷预测2 3 4 4 3 大用户负荷预测结果2 4 4 5 全口径最大负荷预测结果2 5 5l 市电网发展规划2 6 5 1l 市电网发展规划的目标、指导思想和原则2 6 5 1 1 电网发展规划的目标2 6 5 1 2 电网发展规划的指导思想2 6 5 1 3 电网发展规划的原则2 7 5 2l 市电网发展的电源结构规划2 9 5 3l 市电网发展的电网结构规划2 9 5 3 15 0 0 l ( v 及以上电网规划2 9 5 3 22 2 0 k v 电网规划3 1 5 3 31l o k v 电网规划3 7 5 3 43 5 k v 电网技改规划4 1 5 4l 市电网发展的通道站址规划4 3 5 4 1 变电站选址基本要求4 3 5 4 25 0 0 k v 变电站规划布局与建设用地控制4 4 5 4 32 2 0 k v 变电站规划布局4 4 5 4 4 电力线路廊道黄线规划4 5 6l 市电网发展的支撑保障4 8 6 1l 市电网发展的投资预算规划4 8 6 1 1 输配电网工程单位造价4 8 6 1 2 电网工程投资估算4 8 6 2l 市电网发展的人员配置规划4 9 7 结论与建议。5 1 v 硕士论文 基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 7 1 主要结论5 1 7 2 政策建议5 1 致谢5 3 参考文献。5 4 附录。5 7 v 硕士论文 基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 1 导论 1 1 问题的提出 1 1 1 我国电力供给体制与电力供求关系状况 经济发展，电力先行。电力作为国民经济发展的“先行官”，在发展社会经济和改善 人民生活水平中发挥着不可替代的重要作用。建国以来我国先后有过几次大的电力短缺 和电力过剩经历，造成这一现象很重要的一个原因是我国的电力供给体制不够完善。 1 9 4 9 年新中国成立时中国电力工业发电容量只有1 8 5 0 m w ，当时中国经济发展水平 较低，电力并不是中国主要的能源消耗对象，而电力供需能够基本平衡。此时的中国电 力工业实行的是中央垂直垄断管理、政企合一的体制，严重制约了电力工业的发展。随 着经济的发展到2 0 世纪6 0 年代，中国开始出现电力短缺，到1 9 8 6 年电力短缺量超过 了发电量的2 0 。改革开放后，国家探索实施电力工业市场化改革，1 9 8 5 年电力工业 实施第一轮改革，采用“电厂大家办，电网国家管 的电力投资政策，大大促进了电力 工业的发展，到1 9 9 7 年电力供需达到基本平衡，1 9 9 9 年电力还过剩了1 0 。与此同时， 我国开始实施电力工业第二轮改革，1 9 9 7 年国家电力公司成立，根据政企分开的改革路 径，其不再承担政府行政管理职责。“厂网：分离、竞价上网”等改革也随后推开，我国 目前发电公司主要有五大国有发电公司( 中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国 国电集团公司、中国华电集团公司、中国电力投资集团) 和“四小龙 ( 华润电力、国 华电力、国投电力、中广核) 以及众多地方企业和独立公司组成。而我国的电网由国家 电网公司和南方电网公司两大企业主体负责投资运营。经历此次改革后，电力企业垂直 垄断经营的局面被打破，但部分阻碍电力工业发展的体制性因素并没有改变。电力使用 价格和电力上网价格仍然由政府统- - n 定并且长期处于市场均衡水平以下；煤电联动机 制没有形成，煤炭价格上涨，我国电力市场中最重要的火力发电企业成本大幅增加，导 致电厂发电积极性不高，发电利用小时处于低位，大量的发电产能闲置【1 】。到2 0 0 2 年中 国再次出现电力短缺，当年有1 2 个省、市、自治区不得不拉闸限电，到2 0 0 3 年拉闸限 电的范围扩大到2 1 个省、市、自治区，其中有1 0 个省甚至在非高峰时段采取了拉闸限 电的措施。时至今日，这一轮的电力短缺仍未结束。根据国家电网提供的数据，2 0 1 1 年5 月2 0 日，江苏、浙江、安徽、江西、重庆最大电力缺口分别达到6 2 4 万k w 、3 8 6 万k w 、2 0 4 万k w 、1 2 4 万k w 和9 1 万k w 2 1 。中投顾问研究员周修杰预测2 0 1 1 年高峰 时段华东电网用电缺口高达1 8 0 0 万k w 引。 1 1 2l 市城市化工业化与用电荒 工业化是指工业( 特别是其中的制造业) 或第二产业产值( 或收入) 在国民生产总 1 导论 硕士论文 值( 或国民收入) 中比重不断上升的过程，以及工业就业人数在总就业人数中比重不断 上升的过程，是机器大工业逐步在国民经济中占主导地位的过程【4 1 。城市化是指在工业 化过程中城市( 城镇) 作为社会前进的主要阵地在国民经济中居主导地位【5 j ，从本质上 来说，城市化是农业活动的比重逐渐下降、非农业活动的比重逐步上升的过程，同时出 现乡村人口比重逐渐降低，城镇人口比重上升，人力资源等生产要素逐渐向城市和非农 产业集聚。城市化、工业化是一个相互伴随的过程，城市化促进了工业化的发展，工业 化也拉动城市化的发展1 6 j 。 在城市化和工业化的进程中，电力、煤炭等能源需求会大幅增加【7 j 。 首先，随着城市化的深入，每个农村人口需养活更多的人口，为此必须从传统的农 业生产向现代化的农业生产转变，机械化生产需要使用大量柴油、电力，可见现代化农 业生产增加了能源的需求。而在城市化进程中大量人口集中在城市，与粮食的供给方农 村分隔，因而需要庞大的运输体系支撑，而运输体系的建设和使用都需要耗费大量的能 源。 其次，在工业化进程中，专业化分工是必然选择，因而产品的生产地和消费地相互 脱离，这就要将各种生产要素运输并集中在城市，生产完成后再将产品运送至消费者所 在地。建设高效、便利的运输体系就成了必不可少的选择，运输体系的建设与使用需要 大量的能源消费。此外工业化进程中的重化工阶段的电力等能源的需求是非常巨大的， 是引起电力需求增加的一个非常重要的因素。 再次，在城市化进程中大量人口向城市集中，对住房、交通、路灯、医疗卫生、城 市绿化等公共设施提出了更高的要求，这些设施在建设、使用、维护的过程中都需要消 耗大量的能源。 最后，在工业化和城市化进程中，人民更倾向于使用方便、清洁的电力，农村人1 5 1 移居城市后会以电力代替煤炭、木材等传统能源。而且随着人民收入水平的提高，家用 电器的拥有量和使用时间都会大幅增加，电力的消费也自然是大幅增加。 很多学者把城市化、工业化对电力需求的影响进行了定量的数学分析。何晓萍等 ( 2 0 0 9 ) 利用面板数据非线性模型和协整模型从两个侧面对中国电力需求做了对比研究 和预测【8 1 。研究发现工业增加值在g d p 中所占比重每增加1 个百分点，会带动电力消费 上涨1 1 6 1 个百分点，城市化率每增加1 ，电力消费会增加1 1 2 1 。庞华、蒋力涌利用 1 9 8 7 年到2 0 0 6 年的时间序列数据研究也发现中国电力需求与城市化水平、重工业发展 和人口增长存在着长期动态均衡关系剀。 随着改革开放的深化，l 市工业化和城市化水平均得到明显提高。2 0 0 8 年全部工业 增加值达到2 8 1 2 9 亿元，增加1 6 3 ，全市规模以上工业企业达到1 2 6 2 家，实现总产 值9 7 3 5 6 亿元，工业经济效益综合指数达到2 3 1 3 。如果以工业产值占g d p 的比重作为 衡量工业化的水平指标，2 0 0 8 年l 市工业化率达到3 7 5 。随着城乡一体化建设，2 0 0 8 硕士论文基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 年l 市城市化率已经达到了4 2 ，人民生活：水平大幅提高，城市居民家庭平均每百户拥 有空调器1 3 7 台、淋浴热水器9 4 5 台、彩色电视机1 5 2 台、洗衣机9 6 台、微波炉7 3 5 台、电冰箱9 8 台、家用电脑6 8 台【l 。 工业化和城市化水平的提高引起电力消费量的大幅提升，2 0 1 0 年全市共消耗电力 8 3 5 2 亿k w h ，同比增长2 6 5 ，其中第二产业用电量5 5 1 1 亿k w h ，居民生活用电量 1 5 4 3 亿k w h ，分别占6 6 和1 8 。电力需求快速增长，电力供给短期内又无法大幅提 高，导致l 市用电量出现大幅短缺。2 0 1 1 年1 - 6 月份，l 市共实施拉路限电3 5 k v 3 0 条 次，1 0 k v 5 3 条次，拉路负荷达2 8 2 8 万k w 。在夏季高温时段居民负荷占总负荷的4 0 4 5 ，其中空调负荷达到4 5 万k w 左右，预计2 0 1 1 年l 市最大用电缺额为6 0 万k w 。 面对电力短缺和用电荒，加大电厂投资建设，增加电力供给当然是必要的，但建设 科学合理的现代化电网也是必不可少的。为了满足l 市“十二五”期间社会经济跨越式 发展对电网发展的迫切需求，更好的保证用户供电，必须建设布点合理、网架坚强、各 级电压匹配、运行调度灵活的现代化电网。：零文基于电力需求预测的l 市电网发展规划 的研究可以指导l 市“十二五”期间的电网建设，具有很强现实意义和应用价值。 1 2 本文研究对象和主要问题 1 2 1l 市供电公司管辖范围 l 市供电：佥司隶属于江苏省电力公司，为国家大( - - ) 型企业，担负一市四县7 4 4 4 k m 2 、 4 8 0 万人民群众生产、生活用电的责任和义务，公司主要经营、管理、建设包括东海、 赣榆、灌云、灌南四县和新浦、海州、连云三区及国家级经济技术开发区在内的地区电 网，所涉及电压等级包括5 0 0 k v 、2 2 0 k v 、1 1 0 k v 和3 5 k v 。截至2 0 1 0 年底公司拥有5 0 0 k v 变电站1 座、2 2 0 k v 变电站1 2 座、1 1 0 k v 变电站5 3 座、3 5 k v 公用变电站5 1 座。 1 2 2 本文研究的对象 本文在力求精确预测l 市电力需求的基础上，对l 市供电公司电网建设进行规划， 包括东海、赣榆、灌云、灌南四县和新浦、海州、连云三区及国家级经济技术开发区， 总面积7 4 4 4 k m 2 。所涉及的电压等级包括5 0 0 k v 、2 2 0 k v 、1 1 0 k v 和3 5 k v 。同时为了与l 市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要协调，本文研究的范围限于“十二五” 期间，即2 0 1 1 年2 0 1 5 年，部分电压等级电网展望至2 0 2 0 年和远景年。同时为使研 究成果能够联系实际且具有应用价值，结合电网规划的研究，对人力资源配置进行规划， 对电网规划投资进行估算。 1 2 3 本文研究的主要问题 本文在应用多种方法对l 市“十二五”期间的电力需求进行预测的基础上，对l 市 1 导论 硕士论文 “十二五”和远景年的电网的建设、 以下几个方面： 第一，影响电力供求因素分析。 的预测打好基础。 改造进行规划。具体而言，本文研究的主要问题有 从宏观角度判断影响电力供求的因素，为电力需求 第二，电力需求预测方法研究。回顾、归纳、总结国内外预测电力需求的主要方式 方法，并在此基础上分自然负荷和大用户负荷分别预测l 市“十二五 期间和远景年的 电力需求。 第三，l 市电网发展规划研究。在分析l 市电网现状及其存在的问题基础上，结合 电力需求预测的结果，对l 市“十二五”期间和远景年电网发展进行规划，主要包括电 源结构规划、电网结构规划、通道站址规划。 第四，l 市电网投资预算规划和人员配置规划研究。 1 3 本文研究的基本方法与章节安排 本文在分析了影响l 市电力近中期供求的主要因素之后，综合运用年均增长率法、 回归分析法、灰色模型法等方法预测l 市在“十二五”期间和远景年的电力需求量，在 此基础上对l 市电源结构、电网结构、重点园区供电和通道站址进行规划。全文共分为 6 章，安排如下： 第一章，导论。阐述了本文研究背景和问题的提出，介绍了本文研究的对象和主要 问题，最后介绍了本文研究的基本方法和章节安排。 第二章，相关理论回顾。介绍了影响我国电力供求的主要因素、电力需求预测方法 和电网规划的流程与方法，为本文的研究提供理论基石。 第三章，影响l 市电力近中期供求的主要因素。分析了电源、电源结构和电网结构 对l 市电力供给的影响，介绍了城市化、工业化对电力需求的影响以及影响电力需求的 短期因素。 第四章，l 市电力负荷预测。介绍了l 市电力需求的基本概况，回顾电力负荷预测 的基本方法，综合运用各种方法预测了l 市在“十二五 期间和远景年的电力需求。 第五章，l 市电网发展规划。在第四章l 市电力负荷预测结果的基础上，介绍了l 市电网发展规划的目标、指导思想和原则，探讨了l 市电网发展的电源结构规划、电网 结构规划、通道站址规划。 第六章，l 市电网发展的支持保障。本章在分析了l 市电网发展规划的基础上，探 讨了l 市电网投资预算规划和人员配置规划。 第七章，结论与建议。总结了本文研究的主要内容和研究结论，并提出相应的政策 建议。 4 硕士论文 基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 2 相关理论回顾 2 1 影响我国电力供求的主要因素 2 1 1 影响我国电力需求的主要因素 影响电力需求的因素有很多，这方面的研究成果也颇为丰硕。b u r n e yn a ( 1 9 9 5 ) 证明，城市化对电力需求具有影响，并且会随不同国家人均收入及产业结构的变化而变 化【l 。l a r i v i e r ei 和l a f r a n c eg ( 1 9 9 9 ) 在研究加拿大各城市人均电力消费后发现，经 济运行情况、人口数、气温及城市密度都是影响电力需求的重要因素【1 2 1 。h o l t e d a lp 和 j o u t zfl ( 2 0 0 4 ) 将城市化率与居民可支配收入、人口增长率和电价，引入居民电力消 费函数，分析了各因素的电力消费弹性，发现各因素对电力消费都有积极的影响【1 3 】。 b e n t a e n ，j 和t e n g s t e d ( 1 9 9 3 ) 使用协整方法研究了丹麦的短期和长期能源消费弹性， 证明实际能源价格和实际g d p 对能源消费量具有重要影响【1 4 】。 国内很多学者也对影响我国电力需求的因素进行了定量或定性的分析。何晓萍等 ( 2 0 0 9 ) 利用面板数据非线性模型和协整模型从两个侧面对中国电力需求做了对比研究 和预测峭j 。研究发现工业增加值在g d p 中所占比重每增加1 个百分点，会带动电力消费 上涨1 1 6 1 个百分点；城市化率每增加1 个百分点，电力消费增加1 1 2 1 个百分点；g d p 和能源使用效率每上升1 个百分点，分别带动电力消费上升和下降1 6 3 和1 1 8 个百分点 ( 以上变量的系数均在5 的显著性水平下通过t 统计量检验) 。而价格每上涨1 个百分 点会使电力消费下降1 0 4 个百分点，但价格系数未通过显著性检验。庞华、蒋力涌利用 1 9 8 7 年到2 0 0 6 年的时间序列数据研究也发现中国电力需求与城市化水平、重工业发展 和人口增长存在着长期动态均衡关系1 9 j 。胡兆光( 2 0 0 7 ) 分析了我国工业发展不同时期 电耗的变化情况：1 9 4 9 1 9 7 9 的工业化初期属于高度重型化发展时期，对电力的消耗很 高，1 9 8 0 2 0 0 0 的工业化中期属于高度轻型化发展时期消耗的电力很少，2 0 0 1 2 0 0 6 的工 业化后期属于偏重型化发展时期，电耗会逐渐上升【l5 1 。李超( 2 0 0 7 ) 采用g r a n g e r 因果 检验证明了g d p 、电价、人口以及第二产业g d p 贡献率是影响电力需求的主要因素【1 6 】。 蔡树文( 2 0 0 7 ) 采用计量经济学手段，从电力消费弹性系数角度对中国电力供需进行研 究和分析，研究发现二次产业产值占g d p 的比重与电力消费弹性系数呈正相关；二次 产业产值占g d p 的比重对电力消费弹性系数的影响具有滞后两期的经济惯性；能源消 费结构对电力消费弹性系数不存在显著影响；霍夫曼比例对电力消费弹性系数存在显著 负效应1 1 7 】。气温也是影响电力需求的一个重要因素，夏季降温负荷和冬季取暖负荷都对 用电尖峰的负荷的高低有直接的影响i l 引。 此外，还有很多学者对这一问题进行了研究【l 蛇s ，概括起来影响我国电力需求的因 2 相关理论回顾 硕士论文 素主要有以下几点： ( 1 ) 经济发展情况。经济发展水平是决定负荷的主要因素，经济的快速发展将引起 对电力需求的增大，然而经济发展跟负荷的内在关系非常复杂，很难明确地描述出来， 一般使用电力弹性系数来反映它们之间的变化关系。在某一特定的历史发展阶段，电力 弹性系数有一个大体比较稳定的数值范围，就是说在这个阶段经济发展越快，电力负荷 增长也越迅猛。黄晨宏( 2 0 11 ) 以上海市为例研究了经济发展情况与电力消费之间的关系， 发现上海的用电量和地区g d p 具有高度相关性，成线性关系，斜率高达6 3 1 2 7 2 6 j 。 ( 2 ) 产业结构情况。一般来说，工业用电单耗要大于第一产业和第三产业，因此， 产业结构的变化必然使得电力负荷发生变化，而在工业化的不同阶段对电力需求也是不 同的。 ( 3 ) 电价。电力是一种商品，也要受到价值规律的作用。因此，电价对负荷的影响 是显而易见的，而且是影响电力负荷的直接因素，电价高时，负荷下降，电价低时，负 荷上升。 ( 4 ) 气候和自然灾害。由于受到制冷和制热设备的影响，尤其是气温对电力需求的 影响十分明显。统计资料表明，日最高温度的变化和日最大负荷的变化基本上成正比关 系，在夏季持续高温会使最大负荷逐日升高，而一旦温度下降最大负荷也随之下降。自 然灾害往往能够使整个地区的负荷发生剧烈的变动。 ( 5 ) 需求侧管理。需求侧管理是指通过采取有效的激励措施，引导用户改变用电方 式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现电力服务成本最小化进 行的用电管理活动。需求侧管理对电力需求有着最直接的影响。例如，通过规范调整大 用户的周休日、组织大用户错峰用电等措施，可以达到削峰填谷的作用，从而实现有序 地供电和用电，确保电网的安全运行和居民的生活用电需求。 ( 6 ) 其他因素。还有很多其它影响电力需求的因素，例如国家能源政策、人民收入 水平、消费观念、人口数量、替代能源价格等等。 2 1 2 影响电力供给的主要因素 目前研究影响电力供给因素的文章并不多，实证研究的文章更少。本文认为，可以 从装机容量、发电容量、电网运输容量三个方面分析影响电力供给的因素。 ( 1 ) 装机容量。装机容量对电力供给的影响是最根本的，如果没有足够的装机容量， 充足电力供给是不可能的。影响装机容量的一个非常重要的因素是一个国家或地区的电 力体制和电力投资政策，我国在本世纪初的大面积缺点就是由于受电力体制和国家政策 所累，电厂投资严重不足导致的。 ( 2 ) 发电容量。有足够的装机容量，但各电厂都不出力也不会有足够的电力供给。 例如，在枯水期水电厂发电量比丰水期的就要小很多，因而合理的电源结构就显得非常 硕士论文 基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 重要。当前要加大我国各大火力发电厂出力必须解决好煤电的价格问题。由于长期以来 煤、电的“纵向价格双轨制”，面对不断上涨的煤炭价格，许多电厂减少出力，甚至以 维修的名义不出力【l j ，导致我国频繁出现用电缺1 ：3 。 ( 3 ) 电网运输容量。电厂发出的电必须通过电网送达电力需求方才能形成真正的电 力供给。2 0 0 8 年初的大雪造成南方电网线路大面积结冰，电力系统频繁跳闸，造成局部 电网瘫痪，最终导致了全面电力灾害。目前我国的电网结构仍显薄弱，局部地区输、配 电“瓶颈”，严重影响了电力优化配送，降低了电力供给。 2 2 电力需求预测方法 电力需求预测的方法有很多，传统方法主要有：单耗法、电力弹性系数法、人均用 电量法、横向比较法等。他们使用简单易理解，目前已经发展很成熟了，但这些传统方 法也存在一定的缺陷，适用条件苛刻，如果条件不满足其预测精度较低。国内外学者为 电力负荷预测的理论进行了广泛而深入的研究，己经形成了诸多新的预测方法，如趋势 外推预测法、回归模型预测法、灰色模型预测法、神经网络法等。下面简单介绍其中的 几种方法： ( 1 ) 单耗法。单耗法是根据三大产业每单位用电量创造的经济价值，从预测的经济 指标反推用电需求量，加上居民生活用电量，构成全社会用电量。预测时，通过对过去 的单位产值耗电量进行统计分析，结合产业结构调整、国家节能减排计划和三大产业的 分布情况，预测规划期国民经济的综合单耗，然后根据规划的经济发展指标进行预测。 ( 2 ) 电力弹性系数法。电力弹性系数是反映电力消费的年平均增长率和国民经济的 年平均增长率之间关系的宏观指标。电力弹性系数法是从宏观上确定电力发展同国民经 济发展的相对速度，是衡量国民经济发展和用电需求的重要参数。电力弹性系数可用下 式表示： k 忒鼍n x 其中，k 为电力弹性系数；v y 为电力消费年平均增长率；v x 为国民经济年平均增长率。 当确定了弹性系数后，根据国家发展规划确定的经济增长目标预测的用电量可用下式表 示： w n = ( 1 + k v ) “w o 其中，w n 为第n 年的预测用电量；w o 为起始年的用电量；k 为弹性系数；v 为国家发 展规划确定的经济增长目标。 ( 3 ) 人均用电量法。当已知历史上各年的人均用电量q l 、q 2 、q 3 q n 。时，可 以首先按q i 发展变化的规律性，运用回归技术、移动平均法、指数平滑法、灰色系统 法等手段，预测未来年份的人均用电量q i ( n ) 。然后，以总人1 3 的预测值p i ( i n ) 为基础， 按下式预测未来的用电量： 7 2 相关理论回顾 硕士论文 e i 2 q i x p i 其中e i 为预测的用电量；p i 为总人口的预测值；q i 为人均用电量的预测值。 人均用电法只对居民用电或商业用电比例大的电力系统有效，对工业用电比例大的 系统，准确性较差。因此，l 市若用此法预测用电量需将工业用电和居民用电分开计算 才可。 ( 4 ) 神经网络法。神经网络预测技术，可以模仿人脑做智能化处理，对大量非结构 性、非确定性规律具有自适应功能。应用于短期负荷预测比应用于中长期负荷预测更为 适宜。因为，短期负荷变化可以认为是一个平稳随机过程，而长期负荷预测可能会因政 治、经济等大的转折导致其模型的数学基础的破坏【2 7 。2 9 1 。 ( 5 ) 回归分析法。回归分析法是中长期电力负荷预测中最常用的一种方法。主要分 为一元线性回归与多元线性回归两种。后者的因变量是随着若干个自变量而变化的，比 较符合负荷发展的特点。由于电力负荷发展受到诸多定性与定量因素影响，采用传统的 回归分析法所得的预测结果不很理想，目前已有采用遗传规划法、模糊线性回归、模型 参数扩展及参数抗差估计图等方法主要从函数关系和参数选择两方面对回归分析法进 行改进的研究1 3 3 1 。 ( 6 ) 灰色模型法。灰色模型法预测方法简单，样本需求量不大，在样本数量不充足 的情况下采用此方法可以得到较好的预测效果，灰色系统通用模型为g m ( 1 ，n ) ，其 中g m ( 1 ，1 ) 最为常用。中长期电力负荷预测的方法很多，每种方法均有各自的特点和 适用范围。 除上述方法外，还不断有学者用证据理论、系统动力学、模糊数学、粗糙集理论等 对预测方法进行改善。例如，c h e c h i a n gh s u ，c h i a y o nc h e n ( 2 0 0 3 ) 【3 4 】在基础的灰色 模型g m ( 1 ，1 ) 中引进人工智能神经网络进行改良，然后，根据1 9 8 5 1 9 9 8 年台湾地区 的电力消费数据建模，并使用1 9 9 9 2 0 0 0 年的数据对模型进行检验。实证结果表明，与 普通的灰色模型和a r i m a 模型相比，改良的灰色模型可以有效降低预测误差。z a i d m o h a m e d ，p a tb o d g e r ( 2 0 0 3 ) 3 5 】在多重线性回归模型中引入g d p 、电价和人口总量，用 以预测新西兰2 0 0 0 2 0 0 5 年的电力消费量，并通过与m e d 模型、c a e 模型和改进的回 归模型的预测结果的比较，印证了其预测的准确性。 近年来，随着电力市场化改革的推进，影响负荷发展的不确定性因素增多，采用单 一方法进行电力负荷预测已经不能达到很好的预测效果。组合预测法是一种新型预测方 法，它的基本思想是将不同的预测方法优势互补加以组合，形成一种新的预测模型，或 者是根据预测环境，将多种方法得到的预测结果以不同的权重加以组合。因为它能够将 各种单一预测模型的优势互补，达到单一预测模型难以达到的预测精度，因而对组合预 测的研究成为了当前预测模型研究中的热点【3 3 | 。 8 硕士论文基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 2 3 电网规划的流程与方法 2 3 1 电网规划的主要流程 电网规划的可以按照以下流程进行m ，4 5 j ： ( 1 ) 原始资料的搜集和论证。主要分析区域负荷现状、区域电源构成和特点、电网 规模( 电网的网架结构、变电容量和输电线路规模等) 、电网运行情况( 现状变电站的 运行状况、设备的运行情况) 等，从而找出电网存在的问题。 ( 2 ) 负荷预测。预测地区在规划期的电力、电量总水平和分区、分变电站的电力、 电量水平、负荷特性等。 ( 3 ) 电力电量平衡和变电站规划。通过代表性方式下电源和负荷的电量平衡和电力 平衡测算，提出对各级变电容量的需求。根据负荷分布和变电站选址的可行性，确定各 年度各级变电站的建设进度和规模。 ( 4 ) 电网规划设计技术原则。结合区域电网结构特点和发展规划，制定本地区的电 网规划设计技术原则，包括网架结构和设备选型原则等。 ( 5 ) 制定网架规划方案并进行电气校验。结合变电站选址，确定规划期输电网的网 架结构、新建线路规模等，更换残旧的电力设备以及小截面线路。计算并校核短路水平、 典型方式潮流、可靠性要求和( 或) 稳定水平等。提出无功补偿规划。 2 3 2 电网规划的主要方法 电网规划主要有三大类方法：启发式方法、数学优化方法和新理论应用。 ( 1 ) 启发式方法。启发式方法是以直观分析为依据的算法，通常按照系统某一性能 指标对可行路径上一些线路参数进行灵敏度分析，根据一定的原则，逐步迭代直到得出 满足要求的方案为止。启发式方法具有直观、灵活、计算时间短、应用方便等特点，但 其难以选择计算简单又能真正反映规划问题实质的性能指标，并且当网络规模大时难以 优化选择。在城市配电网规划中常用的启发式方法有灵敏度分析法、t a b u 搜索法、蚂蚁 算法等【4 6 4 8 1 。 ( 2 ) 数学优化方法。数学优化方法是对电网规划作数学描述，处理成有约束的极值 问题，然后用最优化理论进行求解。和启发式算法相比，数学优化方法在理论上更为优 越，因此得以广泛研究和发展。数学优化的主要方法有：线性规划、非线性规划、整数 规划、混合整数规划和动态规划方法。虽然这种方法理论上能保证解的最优性，但在电 网规划中考虑因素多，问题的阶数较大，导致建立模型复杂以及求解困难。此外实际中 的许多因素不- z b q 匕己完全形式化，通常需对原问题的数学模型进行简化处理因而可能丢失最 优解【4 5 , 4 9 】。 ( 3 ) 新理论应用。启发式方法和数学规划方法的共同特点是以预测结果所确定的未 来环境为基础，建立数学模型，求出最佳规划方案。但是在电网规划中还需要考虑各种 a 2 相关理论回顾 硕士论文 不确定因素对规划结果的影响。为了克服传统规划方法的不足，近年来一些新理论和新 方法被引入到这一领域中，使这一领域的研究工作取得了长足进展，例如模糊规划。而 随着人工智能技术不断进步，近年来出现了遗传算法、模拟退火算法等规划方法5 0 。5 3 1 。 1 0 硕士论文 基于电力需求预测的l 市电网发展规划研究 3 影响l 市电力近中期供求的主要因素 3 1 影响l 市电力供给的主要因素 3 1 1 电源对l 市电力供给的影响 电源，即电力之“源”，主要指核电、火电、水电等各类电厂。电源对电力供给有着 最直接的影响，缺乏足够的电力装机容量，电力供给就难以保证。2 0 0 2 年以来多省市出 现的“电荒”就是由于投资不足导致电力供给严重短缺而引起的。l 市现有统调电厂2 座( 田湾核电站、新海电厂) ，机组4 台，装机容量2 6 6 0 m w ；地方非统调电厂7 座， 机组1 5 台，装机容量1 4 1 m w ；地区总装机容量2 8 0 1 m w ，2 0 0 8 年共实现发电量1 8 9 4 亿k w ，电力供给充足。 3 1 2 电源结构对l 市电力供给的影响 电源结构是指从生产电力的一次能源的角度看各类电源( 风电、水电、火电、核电 等) 在总发电量或装机容量中所占的比例。各种发电能源具有不同的资源储量、经济技 术特性和未来发展潜力，因而要求一个合理的电源结构。目前l 市主要以火电和核电为 主，未来将大力发展风电清洁能源。 火电一直是中国电力供给的主体，占总装机容量的7 5 。火力发电面临的最大风险 是电煤问题。目前煤炭价格实行市场化定价机制，电价实行政府指导价，受到严格的行 政控制，煤电价格联动机制还没有形成，目前仍然是“纵向价格双轨制” 5 4 】。近年来 随着煤炭价格大幅上涨，