如何预测电力负荷：方法与应用

负荷预测的方法是很多的。这里推荐使用单耗法、弹性系数法、外推法、综合用电水平法及负荷密度法。国外，例如日本，采用增长曲线法、三点二次式法、回归分析法，并且也采用弹性系数法；欧洲一些国家则采用仿真法、经济模型法和外推法。近期在学术刊物上，又提出了一些新方法，诸如多元回归和逐步回归法、模糊预测法、灰色模型预测法。所谓灰色模型预测法，是一种崭新的理论和方法，按着灰色系统的理论认为，系统可分为三类：第一类是内部结构、运行机制、相互关系完全清楚的系统，这种系统称为白色系统；第二类为内部结构未知的系统，如控制理论中的黑箱结构，这种系统称为黑色系统；第三类则是大量存在的一部分参数已知、另一部分参数为未知的系统，例如5年、10年后的负荷水平是未知的，而现在和历史的负荷是已知的，这种系统称为灰色系统。因此，负荷预测实际上是一个灰色的模型，即用历史的和现在的数据去预测未来的数据。但是，在现存的预测方法中，尚找不到一种方法能够取代其余的方法，只能说某一种办法较适合在那种场合，使用单位所希望的是统计工作量小而又准确的方法，且在预测中，常将各种方法的预测结果相互校核。下面介绍几种常用的方法。

1.用电单耗法

这种方法是根据产品或产值用电单耗和产品数量来推算电量的，其在有单耗指标的工业部门和农业部门中预测用电量，是一种较为有效的方法，预测的准确度取决于对产品产量的准确估计和对用电单耗变化趋势的正确掌握，其较适合于近、中期预测。这种方法计算规划年度用电量的公式是

式中　D——产品用电单耗；

Q——产品产量；

Af——不能计算单耗的用电量。

不能计算单耗的用电量，可按过去的自然增长规律及今后增减趋势估算。使用用电单耗法时，可按整个城市主要产品进行测算，也可按各个客户分别测算后再行业汇总。

2.弹性系数法

弹性系数法一般用来对远期电量水平的预测。所谓弹性系数，是国民经济总产值CNP的增长率除电力负荷增长率所得的商，即

式中　ρ——弹性系数；

Δβ％——年平均电力消费增长率；

Δα％——年平均国民经济发展增长率。

弹性系数反映能源消费和国民经济发展的比例关系。因此，电量和负荷预测的准确程度有赖于对国民经济历史资料的统计的准确性以及对未来经济结构和技术进步对电力需求的正确估计。

现以我国某地区电网的统计数字来说明如何应用弹性系数法来预测地区电网的负荷。根据该区国民经济的发展速度和电力消费增长情况的统计、分析和计算，规划地区电网各阶段的电力弹性系数如表9-1所示。

表9-1　电力弹性系数表

从表9-1可见：该市在1963～1983年20年内，根据国民经济的发展的特点，划分为5个时期来测算电力弹性系数是易于说明问题的。全市5个时期的弹性系数除1966～1970年和1971～1975年这两个非正常时期外，均为1.07～1.08，即略大于1，且比较稳定。分析同时期世界各个发达国家的弹性系数的变化也都是这种情况，正如表9-2所示。

表9-2　各国弹性系数表

影响弹性系数变化的因素有：

（1）观察弹性系数可知，如果国民经济发展的速度快，而相对说来电力负荷发展的速度慢，则弹性系数小；反之，若国民经济发展的速度慢，电力负荷发展的速度快，则弹性系数大。倘若电力负荷增加，而国民经济的总产值下降，则弹性系数将出现负值。因为弹性系数是表明国民经济总产值发生一个单位的变化时对电力增长的需求，所以电力弹性系数的大小也反映某个国家或某个地区对电能利用情况的好坏。

（2）生产发展是否正常对电力弹性系数有明显的影响。分析规划区的数据可以发现：在“三五”期间的工农业总产值只增长了1.04％，而农业生产反而倒退，故弹性系数高达15.38，且弹性系数反而为负值。

（3）国民经济结构成分的变化，是影响电力弹性系数的重要因素。轻工业，尤其是电子工业的发展，由于其电能单耗小，产值高，使电力弹性系数向小的方向偏移。反之，凡是电能单耗高，产值低的产品，如化肥、铸钢等，在其发展中将使电力弹性系数向大的方向偏移。国民经济和电力建设稳步发展，电力弹性系数将趋于稳定。

（4）家庭用电的发展，由于电能消耗不产生产值，因此，将使电力弹性系数增大。特别是现在家庭中电视机、洗衣机、抽油烟机、电冰箱发展得很快，这将是电力弹性系数上升的重要原因。但是，目前国民经济的发展大体上与家庭电气化发展相同步，故对电力弹性系数尚无显著的影响。

（5）电力供应不足和节电措施得力，对电力弹性系数的影响很显著。近年来，由于缺电和节约用电的开展，电力弹性系数向减小方向偏移。(www.xing528.com)

（6）气候条件对电力弹性系数也有一定的影响，当气候正常时，农村排灌耗电量减小，故农业电力弹性系数将有减小的趋势。采用弹性系数法预测电量的公式是

式中　A——规划年度的供电量，万kW·h；

E——基准年度的供电量，万kW·h。

改革开放后，由于产业结构的调整，用电构成变化较大，单位产值的用电量有所下降。例如，我国的某一工业城市，“七五”期间产值增长率为7％，用电增长率为5％，电力弹性系数为0.71；“八五”期间，产值增长率为12％，用电增长率为4.1％，电力弹性系数为0.34。根据该地区的产业结构、用电性质、各类用电构成，预测该地区在2000～2010年的电力弹性系数为0.3。若在2000～2010年内产值安排为10％，现在用电量为43亿kW·h，则2005年的用电量将为

在确定电网规划年度的总电量，便可用下列公式求取规划年度的计算最大负荷

式中　Pmax——规划年度的计算最大负荷，kW；

Tmax——年最大负荷利用小时数，h。

各电网的年最大负荷利用小时数，应根据电网用电实际情况，通过数据统计分析而得，该地区Tmax=5700～6200h，取6000h，则

3.年均增长率法

年均增长率法是依据下式来预测电量的

式中　An——规划区第n年电量；

A——规划区基础年的电量；

γ——年均增长率；

n——年份。

例如，规划区各年用电量如表9-3所示，试用2000年的用电量A=68.3万kW·h，预测2005年的电量，γ=8％。此时

根据最大负荷利用小时数Tmax=5800h，则2005年的最大负荷是

利用负荷年均增长率法预测2005年的负荷为

表9-3　电量、用电负荷预测表

4.负荷密度法

负荷密度法是一种比较直观的方法，因为它适宜社会经济和电力负荷跳跃式发展的特点。所谓负荷密度则是每平方公里的平均负荷值，即kW/km2，其一般并不直接用来预测整个规划区的负荷值，而是按照行政分区和功能分区。例如南部规划区、北部规划区、东部规划区、西部规划区、市政中心区、市郊规划区；又如城镇工业区、城镇与郊区混合住宅区、农村住宅区、排灌负荷区、家禽牲畜养殖区、作物培育区等。首先计算各分区的历史和现状的负荷密度，然后，依据各地区的发展规划和各分区的负荷特点，推算出各分区目标年的负荷密度。分布在各分区中的重要负荷，可以点负荷单独计算。

表9-4给出了某规划区用负荷密度法预测2005年、2010年、2020年的负荷（万kW）和密度（万kW/km2）。在规划各负荷分区时，应该列写出各分区的负荷分布、负荷性质、新增用电容量及预计负荷发展情况等。