适应山地超大城市电网发展的空间负荷预测探讨

刘永超（重庆电力设计院，重庆 401121）

适应山地超大城市电网发展的空间负荷预测探讨

刘永超
（重庆电力设计院，重庆 401121）

随着我国城镇化建设步伐的加快，电网建设必须率先打破城乡二元结构思维，进而构建和谐统一的电网以适应新时代的发展。由于城市的层级和类型不同，城市电网建设和负荷预测面临的实际情况也大为不同，如何做到山地超大城市电网发展适应当地经济社会发展﹑空间负荷预测支撑电网规划建设是目前这类城市电网规划亟须研究和解决的问题。

1 电网发展与空间负荷预测的关系

电网发展的目的是为当地用电负荷提供安全﹑可靠﹑充足﹑便捷﹑经济的电力。空间负荷预测的任务是明确各负荷元胞的空间布局﹑发展时序﹑负荷特性曲线等，进而综合分析元胞组的负荷时空分布。空间负荷预测是电网发展规划方案制定以及实施电网建设项目决策的重要依据，是电网规划中的基础工作。

2 空间电力负荷预测技术发展历程

空间电力负荷预测也称空间负荷预测（spatialload forecasting，SLF），是指对供电区域内未来电力负荷的大小和位置的预测。国外自从20 世纪30年代中期出现有关电力负荷分布的负荷预测的记载以来，一直称之为小区负荷预测。直到1983年，H.L.Willis给出了SLF 的定义，即在未来的供电范围内，根据电压水平不同，将用地按照一定原则划分为相应大小的规则或不规则小区（每个小区又称为一个负荷元胞，简称元胞），通过对元胞负荷的历史数据的分析，以及对元胞内土地利用的特征和发展规律的分析，来预测每个元胞中电力用户负荷的数量﹑用量和产生的时间。从此SLF一词被广为接受和使用。

国内关于SLF的研究起步相对较晚，最早明确使用SLF术语的文献出现在1989

摘 要：城市电网建设和负荷预测既有共性更具个性。共性主要体现在同一特定对象的饱和负荷预测上，它主要跟产业结构、人口数量、GDP等外化指标有关。个性主要体现在负荷的空间分布上，它主要跟城市总体规划、城市定位、国家政策、地理气候、民俗、地方电源及电网等因素有关。本文根据山地超大城市的特点，介绍了电网发展、负荷预测的思路，分析二者之间的内在联系，提出适应电网发展的空间负荷预测方法。

关键词：山地超大城市；电网发展；空间负荷预测

图1 某山地超大城市四季典型日负荷标幺曲线

3 山地超大城市电网发展的特点

3.1 城市定位和特点

超大城市是城市序列的最高级，属国家中心城市，对周边地区具有强大的辐射和带动能力。山地型城市由于地理环境的特殊性，往往具有高山﹑丘陵﹑平原﹑沟壑等各类地形交织综合的特点，城市发展呈组团式格局。

3.2 电网发展受城市总体规划制约

城市总体规划是指导城市各项建设的总体框架，其他各项专项规划都是在总体规划的范围内进行细化﹑补充和协调。现阶段城市建设速度迅猛﹑土地消耗迅速，但对电网规划的研究往往投入不足，进而导致电网建设滞后经济发展﹑建设成本陡增，严重时制约经济发展；乡镇电网建设投入不足，电网结构不合理。因此，为保证电网发展的有效性和可行性，必须在城市总体规划基础上适时进行电网专项规划。

3.3 电网建设具有多因素不确定性

（1）从负荷预测方面看，由于经济社会发展条件的变化，电力负荷增长存在着一定的不确定性，导致电网建设存在不确定性。

（2）电源建设受城市规划及燃料来源等因素的限制，导致配套电网工程建设具有一定不确定性。

（3）山地超大城市具有组团式发展特点，城市骨架大﹑负荷密集区域多且较为分散﹑地质特征复杂，点多﹑面广﹑线长，建设资金相对不足，电网工程建设能否如期顺利实施存在很多不确定性因素。

4 山地超大城市空间负荷预测的基本原则

4.1 坚持负荷预测与城市发展相适应的原则

城市发展因其定位﹑地理位置﹑人口﹑经济形势﹑经济政策﹑物价因素﹑电价因素﹑城乡居民家用电气化情况﹑燃料供应等决定了负荷预测的独特性和时空分布的唯一性。负荷预测必须深入分析和科学研究城市发展个性因素。

4.2 坚持按城市空间功能划分原则开展空间负荷预测

山地超大城市因其城乡总面积大﹑空间功能划分各不相同且较为独立﹑经济社会发展形态差异较大﹑地区发展程度及负荷密集程度迥异。因此，对城市不同的功能分区应采用不同的空间负荷预测方法。

4.3 坚持以负荷特性曲线作为空间负荷预测的基础

用电设备的安装容量和最大负荷是分布在空间里的点状静止对象，无法反映自身随时间的发展趋势及相互间的作用效果。负荷特性曲线恰好综合了城市发展的各种宏观及微观因素，准确反映了负荷随时间的变化，只有融合了负荷特性信息的空间负荷预测结果才能为电网规划建设提供合理的决策依据。

5 山地超大城市空间负荷预测的方法探讨

将城市按功能定位和发展程度分为三大区域，即主城成熟区﹑主城在建区和生态保护发展区。分别采用分类平均负荷密度指标法﹑考虑不确定性因素的用地仿真法﹑趋势预测法进行空间负荷预测。

从数学角度来讲空间负荷预测存在以下3种映射关系：

式中，f1将地块（x，y）的特征F （x，y）映射成地块面积S（x，y），f2将地块面积映射成片区负荷Q（x，y）。f3将片区负荷映射成区域总负荷。

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

分类平均负荷密度指标法在预测过程中将所有元胞内相同性质负荷聚合成一类，通过预测分类负荷平均密度，结合市政规划方案中的用地信息，并根据各元胞内分类负荷所占的面积，最终分别计算出各元胞的负荷值。其实质是把各个元胞的负荷预测转化为分类负荷及其分布的预测。该方法需要负荷及用地信息详细，预测精确度较高，适合对主城成熟区的负荷预测。

考虑不确定性因素的用地仿真法将电力负荷的空间分布看作是基础分布和事件分布相互叠加的结果，先采用传统的用地仿真类SLF 方法对电力负荷分布的平稳发展部分进行预测，得到基础分布结果，再针对大事件发生的时间和位置的不确定性，引入多方案预测方法论，最终得出科学的空间负荷预测结果。该方法对土地跳跃式发展区域负荷预测具有优势，适用于主城在建区的空间负荷预测。

趋势预测法简单方便，数据需求量小，易于实现，适用于负荷发展平稳﹑土地面积大且基础资料不完备的生态保护发展区空间负荷预测。

结语

山地超大城市因其国家中心城市的定位在国家发展战略中具有举足轻重的地位，因其独特的地形地势对电网发展提出了更高要求。城市的发展离不开电网发展，合理的电网结构和项目建设时序离不开空间负荷预测的科学性和准确性。因此，务必重视此类城市的负荷预测研究，采用合适的预测方法为电网发展提供有力的决策支撑。本文受《基于重庆“五大功能区”规划的空间饱和负荷发展预测》（2015渝电科技4#）支持。

参考文献

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中图分类号：TM715

文献标识码：A年。国内目前空间负荷预测方法用得多的是直观预测法（涂色法）﹑多元变量法﹑分类平均负荷密度指标﹑考虑不确定性因素的用地仿真法﹑趋势预测法等。