基于飽和負荷密度指標約束下的大連市中心區電網負荷預測

薛 琪

（國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015）

其它

基于飽和負荷密度指標約束下的大連市中心區電網負荷預測

薛 琪

（國網遼寧省電力有限公司經濟技術研究院，遼寧 沈陽 110015）

隨著城市電網發展與城市發展之間的協調問題越來越突出，電力飽和負荷預測對電網的規劃與發展具有重要的作用。以大連市經濟社會發展現狀為基礎，結合城市發展定位和發展規劃，參照國外發達國家或城市的主要經濟指標，分別采用基于人均用電量的特征參數類比法、飽和負荷密度特征參數類比法以及空間負荷預測法，對大連市中心區飽和負荷進行了預測，并進一步研究得出城市中心區飽和負荷在空間上的大致分布，為城市電網規劃中確定變電站站址和線路走廊提供借鑒。

飽和負荷；人均用電量；負荷密度；空間負荷

城市電力飽和負荷是近年來電力負荷預測和電網規劃中提出的新概念。城市電力負荷的變化與城市定位、經濟水平、土地規劃、產業布局等密切相關，城市電網規劃應該摸準電力負荷發展的“天花板”，為電源、輸電網和配電網的遠期規劃提供基礎數據，避免重復建設和資源浪費，促進城市電網建設與城市經濟社會發展相適應、與城市發展規劃相協調［1－2］。

大連市位于遼東半島最南端，根據《大連市城市總體規劃（2010—2020年）》，城市定性為東北亞重要的國際航運中心，我國東北地區核心城市，文化、旅游城市和濱海國際名城。規劃市域空間結構為“一軸兩翼，一核兩極七節點”，中心城區空間結構為“一核、一極、組團結構”。然而，隨著城市的快速發展，中心城區面臨城市電網建設資源緊張的局面。因此，開展飽和負荷的研究工作對于提高中心城區電網的建設水平、優化電網建設時序、保證經濟社會的“又好又快”發展，具有十分重要的現實意義。

1 城市經濟及電力發展情況

1.1 城市經濟社會發展概述

2014年，大連市國內生產總值7 655.6億元，其中：第一產業完成441.8億元，第二產業完成3 696.5億元，第三產業完成3 517.2億元。大連市2014年常駐人口為699萬人，人均國內生產總值10.95萬元。到2014年，大連市三次產業構成比例由2005年的9%∶46%∶45%發展為6%∶48%∶46%，主要由于近年來農業基礎不斷穩固，都市型現代農業全面推進，使第一產業穩步發展；工業轉型加快升級，石化、現代裝備制造、船舶制造等傳統優勢產業實現優化升級，戰略性新興產業蓬勃發展，使第二產業向新型化轉型；現代服務業不斷壯大，房地產業和金融業保持平穩勢頭，第三產業快速發展；大連市經濟增長由主要依靠工業帶動向三次產業協同帶動轉變。

1.2 城市電力發展現狀

2014年，大連市全社會用電量為310.48億kWh，“十一五”期間年均增長率為8.71%，2010—2014年年均增長率為4.80%。三產及居民生活用電由2005年的1.01∶66.43∶15.54∶17.02調整至2014年的1.61∶67.28∶17.99∶13.12。“十五”期間，大連市城市建設及工業發展迅速，全社會用電量保持較快的速度增長。“十二五”前4年，隨著國家地區著重調整產業結構、淘汰落后產能、發展新型產業等經濟新常態的出現，全社會用電量增速有所降低。2014年，大連市全社會最大負荷4 985 MW，“十一五”期間年均增長率為9.73%，高于“十二五”前4年6.38%［3］。

2 中心城區發展規劃

根據《大連市土地利用總體規劃（2006—2020年）》，大連市的中心城區由核心區、旅順口城區、金州城區和大窯灣城區（開發區代管區域）組成，呈組團式分布，是東北亞國際航運中心，旅游和宜居城市；市域政治、經濟、文化、博覽、會展、旅游中心；軟件、電子信息、文化創意產業基地。到2020年，中心城區人口規模520～560萬人，總面積1 059.97 km2。

3 飽和負荷預測方法

3.1 基于人均用電量的特征參數類比法

基于人均用電量的特征參數類比法是通過研究確定飽和階段城市人口容量，參考發達國家或地區經濟發展及用電量增長規律，推算得出本地區的飽和用電負荷。

3.2 基于飽和負荷密度特征參數類比法

參照發達國家或地區飽和階段的負荷密度，推算出本地區負荷達到飽和時的負荷密度情況，求出該地區飽和負荷。

3.3 空間負荷預測法

根據城市總體規劃確定的用電性質、用電面積，結合分類負荷的歷史資料和國內外飽和負荷特性的信息，采用與其他地區類比分析的方式確定單位面積的飽和負荷密度（或飽和負荷指標），然后將二者結合起來預測飽和負荷［4－5］。

4 飽和負荷總體水平分析與預測

4.1 基于人均用電量的飽和負荷預測

4.1.1 最大人口規模預測

根據《大連市土地利用總體規劃（2006—2020年）》，到2020年，中心城區人口規模520～560萬人。同時，考慮到隨著二胎政策全面開放，中國人口上有一定的上升空間，并且，大連市作為沿海發展迅速的城市，預計未來仍有一定的人口凈流入等因素，預計大連市中心城區最大人口應在590萬左右，人口密度在5 566人／km2左右。

與大連市中心區面積相近的發達地區或國家中，香港2000年末人口602萬人，人口密度5 637人／km2；東京2000年末總人口1 200萬人，人口密度5 568人／km2；倫敦2000年末總人口690萬人，人口密度4 367人／km2。所以，考慮大連市發展定位和城鎮化的進程，經上述的比較說明，大連市中心城區最大人口以及人口密度的預測是合理的。根據對我國政府部門的發展規劃以及人口增長趨勢的分析，結合大連城市的特點，推測大連市核心城區人口在2040年前后基本飽和。

4.1.2 人均飽和用電量預測

基于人均用電量的特征參數類比法是參照發達國家或地區經濟發展及用電量增長規律，推算得出本地區的飽和用電負荷。表1是發達國家人均用電量情況，結合國家對節能降耗的要求，考慮大連的實際經濟發展規劃，預計大連市將在2045年左右電力負荷達到飽和水平，人均用電量水平應在7 500 kWh／（人·年）。而大連市城市中心區人口眾多，是大連市的經濟政治中心，所以，大連市城市中心區將在2040年左右負荷達到飽和狀態，并且以第三產業、高新科技產業及居民生活用電為主，人均用電量水平將高于全市平均水平，為人均9 000 kWh／（人·年）。比較發現，大連市中心城區人均飽和用電量與21世紀初期經濟發達國家的中上等水平較為相當。

2015年，大連市最大負荷利用小時數為5 893 h，預計到2020年下降為5 555 h，并且，隨著產業結構深度調整，第三產業占比進一步提高，人民生活水平逐年提高，預計達到飽和負荷時，大連市最大負荷利用小時數為5 200 h。考慮到城市中心區第三產業及居民生活用電占比會高于全市整體水平，預計達到飽和負荷水平時，城市中心區最大負荷利用小時數為5 100 h。

表1 1990—2002年發達國家人均用電量［4］kWh／（人·年）

4.1.3 全社會飽和負荷預測

根據以上預測，大連市中心區用電水平將在2040年左右達到飽和，人口約為590萬人，人均飽和用電量為9 000 kWh／（人·年）。預計全社會用電量達到531億kWh，最大負荷利用小時數為5 100 h，全社會最大負荷為10 412 MW。

4.2 基于城市負荷密度的飽和負荷預測

4.2.1 建設用地規模預測

根據《大連市土地利用總體規劃（2006—2020年）》，到2020年，中心城區建設用地規模控制在589 km2以內，綜合考慮大連市發展現狀、中心城區建設用地近年來增速等影響，預計大連市城市中心達到飽和負荷狀態時建設用地較2020年不會有較大變化。

4.2.2 飽和負荷密度預測

根據調查，截至2004年，東京、紐約、巴黎等城市中心城區最大負荷密度均在20 MW／km2左右，見表2。

表2 國外典型城市中心區負荷密度［4－5］

根據國內相關城市電網規劃，北京市、上海市中心城區預計負荷密度為32～35 MW／km2，天津、濟南、廈門市中心區預計負荷密度預計在19～24 MW／km2，見表3。

表3 國內典型城市中心區規劃飽和負荷密度

考慮大連市的城市定位及國際影響力，飽和負荷水平應適當小于北京、上海等國際大都市，同時，大連市作為沿海城市，是我國東北地區核心城市，是東北亞重要的國際航運中心，第三產業及居民生活用電占比相對較高，飽和負荷密度水平與青島、廈門相當，所以，綜合考慮，大連市飽和負荷密度為20～22 MW／km2。

4.2.3 全社會飽和負荷預測

根據以上預測結果，預計大連市中心區飽和負荷密度為21 MW／km2，中心城區建設用地589 km2，飽和負荷為12 369 MW。

4.3 基于空間負荷的飽和負荷預測

4.3.1 功能區負荷密度預測

為客觀反映大連各個行業的負荷密度水平，將大連市電力用戶根據用電性質劃分為居住區、旅館、商業、學校、行政辦公、文化娛樂、醫療衛生、體育、工業、倉儲共10類功能區。通過各個供電局營銷部門配合，每個功能區選取一定數量的用戶作為調查對象，收集用戶性質、占地面積、建筑面積、最大負荷、年用電量等數據。得出大連市現狀的典型負荷密度值，如表4所示。

一般說來，遠景年負荷密度較現狀值應有較大提高，但是考慮到當前社會技術進步飛速、國家對于節能減排高度重視，因此進行遠景年飽和負荷預測時適當放大本次所得負荷密度值，但是不應超過本次所得數據的1.3倍。

4.3.2 各區塊面積及負荷密度預測

根據《大連市土地利用總體規劃（2006—2020年）》，到2020年，中心城區控制范圍由核心區、旅順口城區、金州城區和大窯灣城區組成。

核心區包括中山區、西崗區、沙河口區和甘井子區，是全市的商業服務、金融貿易、行政辦公、文化娛樂、科技信息中心。規劃強化其“中心”作用，加強商業金融、科教信息等第三產業的發展。

表4 大連市典型負荷密度值現狀

旅順口城區規劃建成集科技文教、高新技術產業、商貿物流、生活居住為一體的生態環境良好的特色新城區作為城市發展的新區。

金州城區承接由核心區轉移的生產性服務職能，完善生活性服務職能，形成生產服務業中心。

大窯灣城區規劃建成國際航運中心的核心區、高新技術產業區、旅游度假區；遠景建設自由貿易港。

根據以上規劃，預測各區飽和負荷密度值如表5所示，各區負荷同時率取0.9。

表5 大連市中心區飽和負荷指標推薦值

5 飽和負荷預測結果

通過上述3種方法的預測，可以得出大連市中心區飽和負荷大約為10 412～12 369 MW，如表6所示。

表6 大連市中心區飽和負荷預測結果

綜合考慮以上預測結果，并適當考慮留有一定的裕度，大連市中心區預計在2040年前后用電負荷達到飽和，飽和負荷密度保持在20 MW／km2。

6 結束語

飽和負荷的預測對于城市電網規劃至關重要，本文結合了大連市城市發展規劃及土地規劃，采用3種實用的方法對大連市中心區的飽和負荷及飽和負荷出現的年限進行了預測，該結果對以后的電網規劃提供了必要的參考依據，促進電網規劃與社會經濟協調發展。

［1］肖 欣，周渝慧，張 寧，等.城市電力飽和負荷分析技術及其應用研究綜述［J］.電力自動化設備，2014，34（6）：146－152.

［2］陳淡龍.城網規劃原則及應用［J］.東北電力技術，2007，28（3）：38－40.

［3］馮 濤.大連市電力負荷及負荷特性分析［J］.東北電力技術，2004，25（9）：50－52.

［4］崔 凱，李敬如，劉海波，等.城市飽和負荷階段電力規劃方法及其在濟南電網中的應用［J］.電網技術，2007，31（S2）：131－134.

［5］崔 凱，張麗娟，李敬如，等.天津市中心城區飽和負荷分析與預測［J］.電力技術經濟，2008，20（5）：32－36.

Load Forecasting of Dalian Central District Power Grid Based on Saturated Load Density Index

XUE Qi
（Economic Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110015，China）

With power grid development，urban development，the coordination issues are becoming more and more prominent，power saturation load forecasting plays an important role in the planning and development of power grid.Based on the current situation of eco?nomic and social development in Dalian city，combined with the urban development and planning，referring to the main economic indi?cators of developed countries or cities in foreign countries，this paper uses characteristic parameter analogy methods based on per capita electricity consumption or saturation load density or space load forecasting method to forecast saturated load of Dalian central district. The general distribution of saturated load of central district is also obtained.Power saturation load forecasting of Dalian central district provides a reference for the substation sites and line corridors in the city power grid planning.

Saturated load；Per capita electricity consumption；Load density；Space load

TM715

A

1004－7913（2016）06－0053－04

薛 琪（1982—），女，碩士，工程師，研究方向為配電網規劃技術。

2016－03－12）