李广怀
中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，吉林 长春 130021
摘要：电力饱和负荷预测对区域电网的规划与发展具有重要的作用，它可以有效的降低电网改造成本，提高电网改造的合理性、可靠性与经济性；根据某地区特点，选取人均用电量法对某地区饱和负荷进行预测，分析饱和负荷的合理性与适应性。
关键词：饱和负荷；人均用电量；人均负荷；最大负荷利用小时数
1常见的饱和负荷预测的方法
1.1 基于人均用电量
该方法根据研究地区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，确定地区的人均饱和用电量，在此基础上计算得出研究地区饱和负荷的规模，推测地区电力需求进入饱和大致的到达时间[1]。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。
1.2 基于负荷密度
负荷密度是指每平方千米上的负荷值。不同功能地区的负荷密度是不同的。负荷密度是个综合用电指标，根据各功能区的负荷密度指标及面积可推算出该地区的用电负荷。将预测地区划分为若干功能区，对每一个功能区选择一个负荷密度指标，根据式（3）计算该地区饱和负荷的需求量。
对于一个既定的地区，负荷增长往往会逐渐趋于一个饱和值，因为在此地域中，可用于供电设备容量有限，可用的土地面积或其他资源也有限。负荷饱和值是对预测区域未来最大可能值的估计，这个值所发生的年份一般不确定。
1.3 基于生长曲线
“S”形曲线是最普通的生长曲线，生物学中生长现象常常符合此类曲线。电力系统负荷发展也有类似的规律，如某地区的负荷发展，开始时期呈低速增长（相当于生物的生长前期）；到某个转折点后，开始进入快速增长期；再发展到某个转折点后，开始进入饱和期。
2地区饱和负荷预测
3.1 饱和负荷预测方法的选取
根据目标研究地区的特点、历史用电增长情况以及经济发展规划的详尽程度选取合适的预测方法是饱和负荷预测工作中的一个重要环节。在1.1节中介绍的各主要饱和负荷预测方法中，利用生长曲线模型进行饱和负荷预测是假定目标研究地区负荷增长具有“S”形曲线的趋势特征，通过对地区历史用电数据的拟合得到相关参数从而建立起负荷随时间发展的数学模型。该类型方法对历史电力相关数据规模以及准确程度要求较高，若统计数据覆盖时间段不足以体现地区电力工业发展趋势，则最终建立的数学模型可能存在较大偏差。通过2.1节中对某地区近16年来负荷增长情况的统计结果来看，某地区目前的用电水平相对其发展潜力明显偏低，由于用电量基数较小，地区用电增速受工业负荷发展影响存在剧烈波动，并未展现出特定的数学规律。利用现有统计数据样本建立的拟合曲线拟合度较差，无法满足准确度要求。
人均用电量法与负荷密度法对规划以及历史数据要求程度相对较低，但需要对地区远景年的发展方向有较为准确的把握，从而选取合适的类比对象，实现目标区域饱和负荷的准确预测。某地区地广人稀、资源丰富的特征明显，未来依托自身优势加大能源相关产业发展是地区经济发展的必然趋势。因此，采用人均用电量法或负荷密度法完成饱和负荷的预测工作，更加适应某地区目前自身特点，能够更准确的指明地区未来用电发展目标，为目标网架的构建奠定良好基础。
3.2 某地区对比分析
依托丰富的资源储量优势，德克萨斯州能源和化工产业发达。自上世纪80年代起，地区开始推行经济多元化发展，高科技产业兴起，目前电子、航天、生物医药等产业也成为了地区经济的重要组成部分。
从电力负荷发展的外部条件来看，某地区与德克萨斯州之间具备一定的相似性。自然环境与人口方面，两者地形地貌都以平原为主、大部分区域属温带气候，区内地广人稀，每平方公里人口数量相近；能源与资源方面，两者区域内能源资源储量丰富，是所在国家重要的能源基地；经济方面，两者分属世界前两大经济体，区域边境与其它国家直接相连，具备良好的跨国贸易开展条件；产业结构方面，两者农牧业在经济结构中均占据重要地位，并在发展的过程中逐步向能源行业转型。目前，德克萨斯州已经进入了经济和电力增长的饱和阶段，而某地区仍处于高速发展期，通过类比德克萨斯州的相关用电指标来对某地区饱和负荷水平进行预测，是较为合理的。
将某地区经济和用电指标与德克萨斯州进行比较，并选取国内同样具有地广人稀、能源资源储量丰富等特征的新疆和蒙西地区作为参考，见表3-1。可见，能源基地在发展到一定程度后普遍具备人均能耗水平较高的特征，其中蒙西地区2015年人均用电量超过15000kW，已高于德克萨斯州水平；新疆2016年人均GDP在全国31省市中排名第21位，比内蒙古地区低14位，人均用电量也已经接近8000kW。
3.3 某地区饱和负荷预测
（1）人均用电量法
对某地区各盟市在2000年～2016年的人口总量进行统计（其中2000年～2015年数据来源于内蒙古自治区年鉴），结果见图3-1。统计数据显示，某地区人口在过去的16年间整体呈下降趋势，但近年来下降幅度已逐渐放缓，随着2016年二胎政策的开放地区人口甚至出现了小幅上扬。由整体趋势推断，提出某地区人口发展的低方案，即未来某地区人口仍将继续下降，但幅度很小，远景年地区人口总量达到1150万人。
根据人口预测结果，类比德克萨斯州人均用电量水平，对某地区饱和年用电量与负荷水平进行预测，结果见表3-2。高方案下，某地区远景年全社会用电量接近1900亿千瓦时，全社会最大负荷接近38000MW；低方案下，某地区远景年全社会用电量接近1700亿千瓦时，全社会最大负荷接近34000MW。
（2）负荷密度法
2016年德克萨斯州每平方公里用电量约50.2万千瓦时，是某地区的4倍以上。若按照远景年某地区负荷密度发展至相同水平考虑，则远景年地区全社会用电量将达到2323亿千瓦时，利用小时数为5000时全社会最大负荷将接近46500MW。
（3）推荐饱和负荷预测方案
在前述分析中，依据人均用电量水平和负荷密度对某地区饱和负荷规模共提出3个预测方案，下面将分别进行简要分析，并给出推荐方案。
结论
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的依据，对区域电网的规划与发展也具有重要的作用。对饱和负荷的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，提高电网建设的合理性、可靠性与经济性。
目前饱和负荷的预测方法并不多，而且不同方法的侧重点也不同。本文结合某地区的实际特点，通过人均用电量发对某地区饱和负荷进行预测，预计若远景年某地区能够充分发挥自身能源与资源优势，积极打造能源产业基地，届时地区经济与用电情况相比现况将出现较大提升。预计远景年某地区饱和用电量水平将达到1700亿千瓦时，全社会最大负荷将达到34000MW。
参 考 文 献：
[1] 王伟. 人均用电量法在区域饱和负荷预测中的应用研究[J]. 电力需求侧管理，2012，20（6）：34-38
[2] 张建平. 基于人均用电量和人均用电负荷的饱和负荷预测. 华东电力，2014-42-4。
[3] 崔凯，李敬如，赵彪，等. 城市饱和负荷及其预测方法研究[J]. 电力技术经济，2008，20（6）：34-38