準確把握電力市場方向切實做好電力負荷預測

鄒宗憲，施 海

(新疆電力設計院，新疆 烏魯木齊 830001)

準確把握電力市場方向切實做好電力負荷預測

鄒宗憲，施 海

(新疆電力設計院，新疆 烏魯木齊 830001)

根據(jù)多年從事電力負荷預測的經(jīng)歷和感受，重點介紹在負荷預測中常用的幾種預測方法，并對負荷特性分析預測方法作簡單的闡述，同時就如何作好電力負荷預測工作提出建議。

電力；負荷預測，預測方法。

1 負荷預測方法

一般的負荷預測方法可分為主觀預測方法和客觀預測方法。主觀預測方法的優(yōu)點是能夠考慮到大量的資料、信息和情報；其缺點是缺乏系統(tǒng)的方法去研究以往的成功和失敗，以提高預測的準確度，完全依賴于預測人員的經(jīng)驗和主觀判斷能力。客觀預測方法不同于主觀預測方法，它是基于過去的數(shù)據(jù)和資料研究建立起來的反映預測對象與影響因素間的數(shù)學關系(或數(shù)學模型)的預測方法。客觀預測方法的優(yōu)點是：不受主觀愿望的影響，或受主觀愿望影響較少；對預測模型的處理是根據(jù)過去的預測誤差做出的，因而是科學的；比主觀預測方法所花的時間少，而且可以用計算機來預測；提供了評價預測準確度和測定預測的置信區(qū)間的基礎。但客觀預測方法難以包括影響預測對象的全部因素。本材料重點介紹客觀預測方法。

目前常用的客觀負荷預測方法大體可分為兩類：外推法和相關法。

1.1 外推法

外推法是假定未來負荷的增長規(guī)律是過去歷史發(fā)展的延續(xù)。在電力負荷穩(wěn)定增長的情況下，利用外推法預測負荷可以得到滿意的結果。外推法主要包括：電力彈性系數(shù)法，年平均增長率法和產(chǎn)值單耗法等。

1.1.1 電力彈性系數(shù)法

電力消耗或生產(chǎn)增長率與國民生產(chǎn)總值(GNP)或國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)增長率的比值叫做電力彈性系數(shù)。

電力需求彈性系數(shù)=電力消耗年均增長率/ 國民生產(chǎn)總值(國內(nèi)生產(chǎn)總值)年均增長率

電力生產(chǎn)彈性系數(shù)=電力生產(chǎn)年均增長率/國民生產(chǎn)總值(國內(nèi)生產(chǎn)總值)年均增長率

在彈性系數(shù)預測法中，應以GNP(或GDP)作為綜合反映我國經(jīng)濟發(fā)展水平的指標。

表1 新疆電力消費彈性系數(shù)歷史變化情況

促使電力彈性系數(shù)增大的因素有：高耗電產(chǎn)品增長快；生產(chǎn)中物質(zhì)消耗增加，經(jīng)濟效益低，重工業(yè)比重增大；生活用電比重大；以及電價相對偏低等。引起電力彈性系數(shù)減小的因素有：經(jīng)濟結構調(diào)整，輕工業(yè)比重上升；增加高耗電產(chǎn)品的進口；產(chǎn)品加工深度提高，單位電能產(chǎn)值增加；技術進步，工藝改進，使單位產(chǎn)品電耗減少；實施節(jié)電措施并日見成效；第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，達到甚至超過第二產(chǎn)業(yè)的比重等。在確定電力彈性系數(shù)數(shù)值時，要詳細分析這些因素可能的變化趨勢，并根據(jù)電力彈性系數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，參照其他國家和地區(qū)的相關數(shù)據(jù)，慎重決定。

一般來講，一個國家(或一個地區(qū))生產(chǎn)力水平較低，工業(yè)不夠發(fā)達，科學技術水平比較落后，或者說在工業(yè)化過程的前期，工業(yè)生產(chǎn)上處于粗放型、高耗能階段，電力彈性系數(shù)都大于1。

根據(jù)歷年的電力彈性系數(shù)變化情況和未來的經(jīng)濟發(fā)展模式，人為確定一個負荷預測期內(nèi)的電力彈性系數(shù)，然后根據(jù)負荷預測期內(nèi)國民生產(chǎn)總值(或國內(nèi)生產(chǎn)總值)目標，就可得出預測結果。

表2 電力彈性系數(shù)法預測結果(新疆)

1.1.2 年平均增長率法

本方法是一種比較粗略的預測方法，是根據(jù)歷年的電力增長速度，或者按其趨勢外延至預測期，或者由電力預測部門或專家根據(jù)國家經(jīng)濟發(fā)展的基本情況和趨勢，主觀確定一個電力負荷增長速度，并以此為依據(jù)，預測出未來所需電量和電力。設基準年用電量為W0，估計未來平均增長速度為a，n年后所需電量為Wn，則：Wn=W0(1+a)n。

2000年～2009年新疆用電量年均增長率為12.9%，若2009年～2020年用電量年均增長率按12.9%計算，則預測結果如下：

表3 平均增長率法預測結果 單位：億kWh

采用平均增長率法預測的關鍵是如何選擇代表階段，進而較為準確地估計未來若干年的年均增長率。

表4 新疆用電歷史變化情況 單位：億kWh

以表4為例，2000-2009年全疆電量年均增長率為12.9%，其中“十五”期間、“十一五”前四年電量年均增長率分別為11.1%和15.1%，“十一五”后四年電量年均增長率較高，主要是因為我國經(jīng)濟發(fā)展又進入了一個新的增長周期，各行各業(yè)蓬勃發(fā)展，在全國國民經(jīng)濟逐步趨好的大環(huán)境下，新疆國民經(jīng)濟也得到了快速發(fā)展，其中以冶金業(yè)、石油化工和煤化工業(yè)為主的高載能產(chǎn)業(yè)發(fā)展尤其迅猛，進而帶動了全地區(qū)用電量快速增長。

“十一五”期間，在全國宏觀經(jīng)濟形勢向好和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的背景下，在國務院32號文件、中央經(jīng)濟工作會議精神、新疆資源優(yōu)勢轉換戰(zhàn)略和新型工業(yè)化發(fā)展方針的指引下，新疆國民經(jīng)濟快速發(fā)展，“十一五”前三年GDP年均增長率達到11%，高出“十一五”初期預計2個百分點，2009年增長率約8.1%；在冶金工業(yè)、石油化工工業(yè)、煤炭開采和煤化工工業(yè)等高載能產(chǎn)業(yè)的帶動下，全疆電力需求迅速增大。根據(jù)“十一五”前四年全疆用電量增長情況來看，增速已明顯高于“十一五”初期電力規(guī)劃中預測的12%年均增長率，其中2006年全疆用電量同比增長15%，2007年同比增長16%，2008年同比增長17.3%，2009年同比增長11.45%。新疆電源建設速度也在加快。根據(jù)發(fā)改辦能源[2008]1265號文件《國家發(fā)展改革委辦公廳關于新疆自治區(qū)“十一五”后三年電力建設規(guī)模及2008年電力建設安排的復函》，“為滿足新疆經(jīng)濟和社會的發(fā)展需要，促進新疆產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和經(jīng)濟轉型，加快新疆電力建設是需要的。”考慮到經(jīng)濟周期的客觀規(guī)律，若以年均增長率方法預測，可以“十一五”期間的增長率作為“十二五”期間的年均電量增長率。

1.1.3 產(chǎn)值單耗法

根據(jù)歷年各產(chǎn)業(yè)(一、二、三產(chǎn))耗電量，分析預測各產(chǎn)業(yè)單位耗電量總體趨勢，并考慮未來產(chǎn)業(yè)結構變化、生產(chǎn)工藝變化等多方面因素，確定未來各產(chǎn)業(yè)單位產(chǎn)值耗電量，并根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃目標，預測未來需電量水平。

產(chǎn)值單耗法既可用于近期預測，也可用于長期預測。其中的關鍵是能否較準確地確定產(chǎn)值單耗指標，其次是需要知道預測期國家生產(chǎn)總值分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的增長目標。產(chǎn)值單耗指標一般是根據(jù)歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在分析影響產(chǎn)值單耗的諸多因素的可能變化趨勢后確定。

1.2 相關法

相關法就是建立電力負荷與選定的有關因素之間的關系，簡言之，就是認為電力負荷是某一變量的函數(shù)，該函數(shù)可以是簡單的一元函數(shù)，如變量為國內(nèi)生產(chǎn)總值；也可以是復雜的多元函數(shù)，如變量是國內(nèi)生產(chǎn)總值、氣候、人口、收入以及其他經(jīng)濟指標等。值得注意的是，電力負荷與變量雖有一定的統(tǒng)計意義，但沒有邏輯上的必然關系。

⑴經(jīng)濟指標回歸分析模擬法

這種回歸法的一般表達式為：

Yt=A+BXt；Yt—預測年份t的總需電量，Xt—預測年份t的GNP(或GDP)，A 、B—回歸系數(shù)。這是一種一元線性回歸方程式，比較簡單直觀，可在宏觀研究中使用。

⑵時間和經(jīng)濟指標混合回歸分析模擬法

例如英國采用的一種回歸方程式：

Yt=A0+A1Xt+A2Pt+A3Tt+A4t；Xt—預測年份t的GNP(或GDP)，Pt—預測年份t的平均燃料價格，Tt—預測年份t的大氣溫度，t—時間。

1.3 項目法

本方法就是將近期內(nèi)規(guī)劃投產(chǎn)的工、農(nóng)業(yè)項目的耗電量逐一累加，并考慮居民生活、商業(yè)等其他領域需電量的自然增長，進而計算出近期內(nèi)的需電量。本方法比較適合于小范圍內(nèi)(如廠礦、縣、鎮(zhèn)等)的短期負荷預測。

1.4 幾種方法的適用范圍

在上述幾種預測方法中，彈性系數(shù)法、產(chǎn)值單耗法和回歸分析法比較適用于中遠期、宏觀范圍內(nèi)的負荷預測，而平均增長率法和項目法，比較適用于短期負荷預測。

1.5 關于負荷預測準確性的問題以及誤差過大造成的后果

電力生產(chǎn)的基本特點是產(chǎn)、供、銷同時完成，必須每時每刻保持發(fā)供用的平衡，這就要求電力負荷預測有相當高的準確性。但是，由于電力負荷預測的變化及發(fā)展受多方面因素的影響，即受國民經(jīng)濟發(fā)展的影響，也受用電部門和用電設備的用電特性和用電方式變化的影響，同時，氣候條件也是影響電力負荷的一個不可忽視的變化因素，而國民經(jīng)濟的發(fā)展又受政治環(huán)境條件的影響。在影響電力負荷變化的諸因素中，許多因素都有很大的不確定性，如政治經(jīng)濟條件、天氣變化等，往往難以準確預料，這就給電力負荷預測工作帶來很大困難，使電力負荷發(fā)展也具有顯著的不確定性。因此，預測人員應對可能影響到預測結果準確性的變化或變化的可能趨勢作出盡可能定量的估計。

盡管電力負荷發(fā)展存在著很大的不確定性，而且保證電力負荷預測的準確性難度很大，但這也并不意味著電力負荷預測可以有隨意的結果。

短期預測主要用于電力系統(tǒng)運行及配電設備的建設計劃。因此，短期預測誤差過大的主要后果是可能導致資源的應用不當。預測值偏高，會導致燃料的庫存增加，閑置容量增加；預測值偏低，會導致配電設備容量不足，增加燃料費用的開支。

中期預測誤差過大造成的后果是最嚴重的，這是因為中期預測對于電力事業(yè)有著特別重要的意義。過低的預測值將導致電力系統(tǒng)容量不足，使電力系統(tǒng)承擔嚴重的風險；或者使現(xiàn)有發(fā)供電設備超負荷，損耗增加，可靠性降低；或者被迫限制對用戶的供電，嚴重制約國民經(jīng)濟的發(fā)展；或者增加額外的費用以加速電力建設；或者投入運行成本較高的調(diào)峰機組，如抽水蓄能電站，或以更高的電價向臨近電網(wǎng)購電。總之，過低的預測值將會帶來嚴重的經(jīng)濟后果，其中以制約國民經(jīng)濟發(fā)展影響最大。而過高的中期預測值，將導致安裝過多的發(fā)、供、輸電設備，造成不必要的投資積壓，從而使電力系統(tǒng)的總成本增大。雖然，過高的預測值也會帶來一些好處，如有足夠的能力向臨近缺電地區(qū)供電；系統(tǒng)裝機容量多，可改善系統(tǒng)的經(jīng)濟運行；也可增加檢修計劃的靈活性。然而在一個資金缺乏的地區(qū)，過高的預測值會誤導電力建設資金流向，使有限的建設資金不能發(fā)揮最大的效益，也是不可取的。

長期預測的影響范圍是很大，它關系到整個能源資源的發(fā)展戰(zhàn)略的制定，其造成的失誤差要在較長的時間內(nèi)才能糾正。當然，長期預測的誤差，可以通過準確的中期預測不斷加以修正。

總之，若預測結果誤差太大，就失去了預測的意義，從而導致電力規(guī)劃和電力建設失誤，進而造成投資超前，浪費資源，或造成電力建設跟不上國民經(jīng)濟的發(fā)展，使電力工業(yè)成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。因此，要求電力預測不僅應有科學的過程，預測結果也應該是明確的，可以被監(jiān)測的。一般講，短期預測的誤差不應超過±3%，中期預測的允許誤差為±5%，長期預測的誤差也不應超過±15%。

2 電力負荷特性的預測

2.1 電力負荷特性指標

日負荷率γ=日平均負荷/日最大負荷=日電量/(日最大負荷×24小時)

日最小負荷率β=日最小負荷/日最大負荷

月不均衡系數(shù)δ=月平均負荷/月內(nèi)最大負荷

季不均衡系數(shù)ρ=全年各月最大負荷平均值/年內(nèi)最大負荷

2.2 影響負荷特性的主要因素

⑴經(jīng)濟發(fā)展水平及經(jīng)濟結構的影響

經(jīng)濟發(fā)展水平及經(jīng)濟結構變化對負荷特性的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①經(jīng)濟發(fā)達，經(jīng)濟結構中第三產(chǎn)業(yè)比重越大，負荷率水平越趨于下降，系統(tǒng)峰谷差越大；②經(jīng)濟發(fā)展水平越高，電氣化程度越高，居民人均生活用電量越高，負荷率水平越趨于下降，系統(tǒng)峰谷差越大；③經(jīng)濟發(fā)展的不同階段對負荷特性變化也有較大的影響：在重化工業(yè)發(fā)展初期，重工業(yè)趨于擴張，在經(jīng)濟結構中的比重不斷增大，負荷增長較快，負荷率水平相對較高，負荷變化較小，峰谷差不大；④隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，居民用戶、第三產(chǎn)業(yè)用戶和工業(yè)用戶的空調(diào)負荷呈現(xiàn)快速增長趨勢，在沒有有效調(diào)節(jié)手段的情況下，將導致負荷率水平下降。

⑵收入和生活水平提高及消費觀念變化的影響

一般情況下，一個地區(qū)家用電器的擁有程度越高，負荷率呈下降趨勢，日負荷變化也越大，但這種趨勢并不十分明顯，而且具有明顯的波動性，即高耗能家用電器普及到一定程度后，其對負荷的影響程度將有所降低。

⑶電力消費結構變化的影響

在各行業(yè)用戶中，工業(yè)用戶負荷率水平最高，第一、三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電負荷率水平較低。因此，一般工業(yè)用電比重大的地區(qū)，負荷率水平相對較高，反之則較低。

⑷氣溫的影響

我國城鄉(xiāng)差別大，農(nóng)村地區(qū)調(diào)溫負荷所占比重不大，氣溫對負荷及負荷特性的影響不明顯。現(xiàn)階段氣溫對負荷及負荷特性影響較大的主要是在大中城市。根據(jù)對典型城市的分析研究，對于空調(diào)負荷占年最大負荷30%左右的城市，溫度每變化1℃，將引起日負荷變化約2%～3%，引起日供電量變化大致在2.5%～3.5% 。

⑸農(nóng)網(wǎng)改造的影響

農(nóng)網(wǎng)改造后，電網(wǎng)結構加強，供電可靠性提高，供電的瓶頸制約明顯減緩，部分用戶尤其是農(nóng)村居民用戶和一些原先供電受制約的用戶，負荷特性曲線明顯變化，日負荷變化增大，進而引起月負荷和年負荷曲線相應變化，負荷率水平有所下降。

3 新疆電力負荷預測的特點及作好電力負荷預測工作的幾點建議

3.1 新疆電力負荷預測的特點

根據(jù)多年從事電力負荷預測的經(jīng)歷和感受，認為新疆電力負荷預測工作的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①基礎數(shù)據(jù)不全。不僅是電力行業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)不完善，而且反應國民經(jīng)濟、社會狀況、能源消費和資源儲備等各項數(shù)據(jù)指標也不全，給深入全面的負荷預測工作帶來較大難度。②電力負荷數(shù)據(jù)口徑比較多，如有全地區(qū)的、全公司的、兵團的、石油的、統(tǒng)調(diào)的，等等，各統(tǒng)計口徑間不能完全銜接，影響了電力負荷預測基礎數(shù)據(jù)的準確性。③工業(yè)項目可變因素較多，部分計劃建設的工業(yè)項目不能按期建成投產(chǎn)，而計劃外項目有時又出現(xiàn)，給中、短期負荷預測帶來較大難度。④部分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品競爭力不足(如棉紡)，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模受原材料價格和產(chǎn)品市場價格影響很大，企業(yè)或行業(yè)發(fā)展存在較大的不穩(wěn)定性，用電負荷也存在較大的不確定性；⑤部分地區(qū)農(nóng)業(yè)用電受氣候及天然來水狀況的影響較大。

3.2 作好電力負荷預測工作的幾點建議

根據(jù)新疆電力負荷預測的特點，就如何作好電力負荷預測工作提出以下幾點建議：

⑴加強與發(fā)改委、經(jīng)貿(mào)委、地方政府、統(tǒng)計局、煤炭廳和水利廳等部門的溝通，逐步收集電力行業(yè)內(nèi)部、國民經(jīng)濟、社會狀況、能源消費和資源儲備等多方面資料，建立一個較完備的數(shù)據(jù)庫。

⑵多走訪主要工業(yè)企業(yè)電力用戶或工程項目籌建部門，了解企業(yè)發(fā)展狀況和項目工程進展情況，并從多種渠道(如報紙、網(wǎng)絡等)了解行業(yè)發(fā)展情況，以便能夠清醒地判斷企業(yè)或行業(yè)發(fā)展趨勢。

⑶電力企業(yè)內(nèi)部要加強統(tǒng)計工作，避免基礎數(shù)據(jù)混亂。

⑷要了解掌握電力負荷發(fā)展的客觀規(guī)律，特別是要注意以下幾點：①要用發(fā)展的眼光來看待問題，不能因為目前的電力低消費水平而忽視了負荷不斷增長的總體趨勢，從長遠來看，隨著社會的不斷發(fā)展，電力需求總是在不斷上漲的；②國民經(jīng)濟發(fā)展的速度在變，人們對未來發(fā)展速度的看法也要經(jīng)常變，要防止速度高時常看高，而速度低時又常看低，要注意經(jīng)濟發(fā)展和電力需求發(fā)展的轉折點。

Nicety Holds Electric Power Market Direction Pressing do Better Electric Power Load Forecasting

ZOU Zong-xian, SHI Hai
(Sinkiang Electric Power Design Institute, Urumchi 830001, China)

According to many year’s experience and taste undertaking electric power load forecasted work, emphases introduce often used several kind of forecasting methods in load forecasted, simple expatiate on load characteristic analysis forecasting method, it has to table a proposal how to do better electric power load forecasting work.

electric power; load forecasting; predictor method.

F406

C

1671-9913(2011)02-0001-05

2011-03-08

鄒宗憲(1960- )，男 ，浙江溫州人 ，在讀博士 ，高級工程師。