城市空间负荷预测

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【摘 要】介绍了负荷预测的常用方法。结合城市饱和负荷预测的需求，重点说明负荷密度法在城市空间负荷预测方面的原理和优势。以清城区饱和负荷预测为案例，介绍了负荷密度法的运用方法和步骤。结果证明该预测方法对电网规划建设有较强的实用价值。

【关键词】负荷预测；负荷密度法；空间负荷；电网规划

负荷预测是在掌握大量地区发展数据的基础上，运用各种负荷预测方法对地区各水平年的电力负荷进行预测。负荷预测是城市电网规划的重要依据，是电网规划的基础。在电网规划中，合理的负荷预测结果非常重要，负荷预测滞后于电力需求，将限制地区的经济发展；负荷预测过于超前，将导致设备的利用率不高，造成浪费。因此，运用合理的方法进行负荷预测有重要的实际意义。

1.负荷预测的方法

由于负荷预测在电力规划设计中的中的重要作用，国内外专家对负荷预测的技术也进行了广泛和深入的研究。有许多预测方法应用于实际工作中，《城市电力规划规范》也介绍了电力弹性系数法、回归分析法、增长率法、人均用电指标法、横向比较法、负荷密度法、单耗法等负荷预测方法[1]。下文对在电网规划中常用的几种方法进行简单介绍。

1.1电力弹性系数法

电力弹性系数是指用电量的年均增长率与国内生产总值的年均增长率的比值。在一定的发展阶段，反映电力需求与国民经济的发展关系。电力弹性系数法需要的基础数据量较少，数据也较容易获得，是电力规划中较为常用的简单方法。这种方法的优点是计算简单，缺点是预测结果精度较低。

1.2回归分析法

回归分析法是在掌握大量历史数据的基础上，利用数理统计方法，建立因变量与自变量之间函数[2]。该方法能较好拟合历史数据，但随着时间推移预测会随着时间增加而精度降低。

1.3人均用电指标法

通过对与本地区发展相似的其他地区的横向比较，对照本地区在规划期内的人口和国内生产总值情况，预测出人均用电水平。

1.4单耗法

单耗法是根据产品用电单耗和产品数量来推测电量。该方法主要应用于中短期规划，对基础数据要求比较高。

1.5负荷密度法

负荷密度是指在单位面积上的平均负荷值。负荷密度法以前一般应用于工业园区电力专题规划中，但近年多个城市也在尝试使用负荷密度法来做区域负荷预测。负荷密度法能充分利用城市建设规划成果，结合城市发展计划等，对城市的各地块的负荷需求进行详细分析和预测。不仅能汇总得出城市的负荷总量，还能得到负荷的空间分布情况[3]。

由于城市的发展，土地的价值水涨船高，变电站的选址和线路走廊的选定日益困难。电网规划纳入城市总体规划，进行超前布局和电力用地预控非常有必要。负荷密度法能较为明确地得出负荷的空间分布，也能结合各地块发展情况得出水平年的负荷，为电力选址选线提供有力支撑。

2.基于负荷密度的空间负荷预测原理

在土地利用规划的基础上，根据地块的用地性质，对地块各水平年的负荷进行预测，通过各类负荷的特性曲线，对不同用地性质地块的负荷进行叠加，得出全局的负荷总量。

从数学角度来讲，空间负荷预测存在以下3中映射关系：

式中，m为地块编号，λ为地块负荷发展程度，P为该地块的负荷密度，S（x，y）为第i地块面积和Q（x，y）为k片区的负荷。

3.负荷密度法的优点

基本上每个市级城市都有城市总体规划，负荷密度法的基础数据可以直接引用城市总体规划中的土地规划成果。新建片区没有历史数据，可以参考新建园区或片区的专项规划。相比其他的负荷预测方法，负荷密度法有自身独特的优势。

（1）新规划建设区域，没有历史数据支撑，不能使用其他时间序列方法预测，负荷密度法可以根据区域专项规划对地块的规划，参考其他相似园区的负荷密度，能够较为合理地预测负荷。

（2）负荷密度法能够紧密结合城市的土地规划。负荷密度法依据城市的用地规划来预测负荷，负荷预测结果与土地规划密切相关，能够充分反映土地对城市和负荷需求的影响。

（3）负荷密度法得出的空间负荷分布有利于把电网规划纳入城市总体规划。负荷密度是从每个小地块着手，进行地块的负荷预测，能详尽地反应各地块对负荷的需求，体现出负荷的空间分布，对于电网规划的变电站站址和线路走廊提供有力支撑。

4.对清城区中长期负荷预测

清城区现辖源潭、龙塘、石角、飞来峡四个镇，凤城、东城、洲心、横荷四个街道，全区总面积1296平方公里。2011年国内生产总值为364亿元，2007年至2011年年均增长16.58%。最大负荷739MW，全社会用电53亿千瓦时。随着社会经济的发展，城市用地日益紧张，迫切需要对城市进行饱和负荷预测，提前规划电网的饱和网架。

4.1地块面积统计

清城区变电站主要是根据行政片区进行供电范围的划分，本次饱和负荷预测也以行政片区域为片区，片区内的规划地块为最小的负荷预测单位。在城市规划中，均对每个地块的用地性质、负荷密度和容积率等作出规划。本次规划的主要依据也是来之清城区的城市规划。根据清城区城市土地规划成果，统计各种类型用地的面积见表1。

4.2 负荷密度选择

根据地区现状负荷密度，对典型地区进行负荷密度调查，初步得出符合本地区的负荷密度取值范围。横向类比佛山市的发展规划和产业结构，发现清城区的发展路径与佛山相似。综合现状负荷密度和横向比较先发展地区的负荷密度，清城区负荷密度的取值见表2。

4.3片区负荷预测

从地区用地规划中获得地块的面积，根据地块的用地特性选取相应的负荷密度，代入公式（2），得出各地块的负荷。分析地块的发展程度和政府的产业规划，赋予负荷发展程度系数λ在0.1～1之间的值。算出片区各类地块的负荷结果见表3。

4.4 利用地区负荷特性曲线叠加

在电网中存在着多负荷，负荷曲线不一致，也就是说存在同时率的问题。各类地块的负荷不能直接相加。本规划通过调查以上9类用地的日负荷曲线[4]，把负荷曲线进行归一化处理，然后通过叠加各类负荷曲线得出地区负荷最高点，最后通过负荷最高点反推出对应的各类负荷叠加系数。叠加汇总的地区负荷预测结果见表4。

5.结论

在清城区的饱和负荷预测中使用了负荷密度法进行远景负荷预测，其结果得到评审专家的认可。负荷密度法在城市饱和负荷预测中，能充分体现负荷的空间特性，为饱和网架规划等提供依据，使得变电站布点和出线走廊的规划更科学和合理。

【参考文献】

[1]程浩忠.电力系统规划[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]刘先虎.负荷密度法在城市远景负荷预测中的应用[J].供用，2007（12）：13-15：

[3]陈盛燃.区域电网规划负荷预测实例[J].技术与管理，35-38.

[4]赵希正.中国电力负荷特性分析与预测[M].北京：中国电力出版社，2001.