本站原创【摘 要】在城市电网规划工作中,电力负荷预测是电力系统规划的基础和重要组成部分,是合理确定城市电源电网规模和布局的基本依据.文章对城市电网电力负荷预测模型方法进行简单阐述,力负荷综合预测体系进行了详细分析研究,最后结合当地电网规划设计实例,详细分析了空间负荷预测法在城市电网规划设计中的应用.
【关 键 词】城市电网；规划设计；电力负荷预测；空间负荷预测
一、前言
随着国民经济的高速发展,电网升级改造的步伐加快,城乡电网规划工作受到国家、地方政府、多方的高度重视.预测结果的可行性、准确性,不仅会影响到整个城市电网规划工作的质量水平,甚至还会影响整个城市社会经济发展能源开发利用战略目标的制定.
二、城市电网电力负荷预测模型方法
科学技术的日新月异,带动了电网智能自动化技术的进一步发展,网负荷的预测方法和模型也越来越多,从常规的回归分析模型、趋势外推模型、时间序列模型,演变到当前以人工智能为主的灰色系统模型、神经网络模型；从简单的电力弹性系数法、产值单耗法,演变到当前专门应用到城市电网负荷预测的行业产生结构法、和空间负荷密度指标法.
三、城市电网规划设计电力负荷综合预测体系
地区用电量及负荷增长水平在很大程度上直接反映了该地区的社会经济现状和其发展增长潜力.城市规划部门制定的城镇发展规划是电网负荷预测的主要参考依据.
1.负荷预测方法模型分类
城市电网规划负荷预测,按其基本功能作用可以划分为电量预测、电力负荷预测、空间负荷预测、以及电力负荷需求曲线预测等多种类型.其中电量和电力负荷预测主要针对城市社会经济发展未来的电力需求量预测,对城市电网规划供电电源点选择、电网结构优化调整等具有较强的指导意义.电量和负荷预测又主要包括：城市供电总量电量和负荷预测、以及产业行业电量和负荷预测两大类；而空间负荷预测则可以根据用电负荷所分布的地理位置、时间和数量,确定城市社会经济发展所需的空间发展,是城市电网高压变电站选址、容量、以及供电模式确定的基础,其负荷预测的准确可靠性直接决定了整个城市电网规划方案的可行性、可靠性、可操作性、以及适应性；负荷曲线预测是城市电网经济节能调度运行和提高电网供电可靠性的重要依据,可以根据电网历史运行日负荷曲线预测不同气象类型、节检测日等条件下的电能需求总量与分类负荷间的关系,是城市电网电量、负荷预测、以及空间负荷预测间的重要连接纽带.综上所述,城市电网规划设计中电力负荷预测,要根据城市社会经济发展和用地规划,以空间负荷分布预测为基础,采用多种电力负荷预测模型方法进行城市电网负荷总量及负荷增产率等指标的准确预测,确保城市电网规划具有较高质量水平.
2.城市电网规划电力负荷预测流程
负荷预测的规划时间目标通常包括远景年(长期)、中间年(中期)和近期(短期)等多种类型,进行具体负荷预测工作时,要根据城市电网调度运行已有的历史数据资料,在充分结合该城市社会经济发展特点的基础上,制定出完善系统的预测流程.
四、城市电网电力负荷预测实例分析
近期,为解决快速增长的电力需求与电力设施建设空间之间的供需矛盾,我局与地方国土资源和城乡规划局联合进行地方近期电网建设规划,协调城市建设和电网建设的关系.
1.方法及步骤
(1)负荷密度法基本原理
根据要预测地区的社会经济发展及用电情况,如供电区域人口、工业生产水平、设备数量变化和特性经济趋势对负荷增长的影响等采用空间负荷预测法进行预测,根据城市的规划,运用时空地理分布模型,将负荷落实到城市的具体位置.
(2)负荷密度法的优点
不确定因素少.由于受到数据、预测所采用的模型以及很多人为主观因素的影响,目前大部分负荷预测方法都带有很多的不确定因素.而负荷密度法在分区规划资料准确的前提下,不确定因素只有负荷密度的取值,其他受人为影响的因素也相对较少,这在理论上能够保证得到比较准确的预测结果.
计算灵活性高.由于整个预测过程是从每一个小地块垒起来的,我们可以按照不同的要求组合出各种大小区域的总的负荷预测值,也就是说,不仅能得到总量的预测,还可以知道地区负荷的空间分布,对于以后的变电站布点工作有较大帮助.
(3)预测步骤
1)分区及土地使用类的划分
按城市总体规划方案将区域分区,在分区的基础上再细分为许多的小地块,对于每个小地块,城市规划均对其用地性质、负荷密度、占地面积以及容积率作了规划.
2)负荷预测分地块负荷计算和地块负荷合并两个步骤
根据每个地块的用地性质、用地面积、建筑容积率等数据得出每个地块与规划相适应的远期负荷预测值.由于存在一个负荷同时率的问题,对于不同类型的负荷不能直接把他们简单相加,因此需要将不同类型的负荷按负荷特性曲线相加.这样就能得出一条新的合并后的分区日负荷曲线,曲线的最大值就是远期负荷预测值.
2.负荷计算
以盐都区为例,地域面积1046km2,其中用电土地面积980km2.2011年最高负荷21.43万千瓦,电量9.98亿千瓦时,人口71.39万人,负荷密度218.67kW/km2,人均用电量1382.55kwh.本次规划期限为2012年-2020年.根据总体规划,盐城地区的规划用地情况如表1.
在采用负荷密度法进行负荷预测时,负荷密度是一个非常关键的因素,它选得是否恰当会影响预测结果的正确性.为此,我们对各类典型负荷密度现状进行了抽样实测,抽样包括9个居住用地、9个行政商业、9个医疗教育、12个一类工业、9个二类工业、11个三类工业的负荷密度现状.根据负荷密度现状,考虑各类负荷增长率,确定远景预测负荷密度取值上下限发（见表2）.根据以上数据,得出每个地块与规划相适应的远期负荷预测值：地块的远期负荷预测值等于地块用地面积×地块建筑容积率×地块远景负荷密度最后运用各类负荷的典型日负荷特性曲线,对各地块负荷合并,得出盐城地区区域远期负荷预测结果：最大负荷30.92万kW,规划面积统计21.32km2,平均负荷密度1.45万kW/km2.
3.负荷预测结果的横向比较
横向比较的关键是选择具有对比性的国家或城市.一般选经济发达,且经济结构与本地区有某种相似的国家或城市作比较对象.考虑到盐城市区的人口、面积、经济发展的趋势,我们选取、纽约、广州等大都市作为对比分析(见表3).
根据城市总体规划,对比国内外人均用电量,远景规划按人均用电量1.1万kwh计算,基本与许多发达国家人均用电量相当.预测广州远景负荷为1900万kW,平均负荷密度达2.16万kW/km2.本次规划得出盐城地区远景平均负荷密度为1.45万kW/km2,略低于广州.
五、结束语
随着城市规划建设发展的规模和速度的进一步加快,电网规划中电力负荷预测的重要性日益显现,且对电力负荷预测数据的可靠性和精确度要求也越来越高.常规的电力负荷预测方法在城市电网规划中应用比较广泛,其预测结果对城市电网规划建设具有非常重要的参考价值.但要进一步提高电力负荷预测数据的可靠性和精确度,就需要结合神经网络等智能预测技术,形成综合的电力负荷预测模型方法,进而为城市电网规划建设中的电源点布设、供电模式、规模容量的确定,以及投入时间以及具体供电线路走向提供重要的科学合理的参考数据依据,确保电网规划具有较高质量水平.