基于饱和负荷密度指标约束下的大连市中心区电网负荷预测

薛 琪

（国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015）

其它

基于饱和负荷密度指标约束下的大连市中心区电网负荷预测

薛 琪

（国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，辽宁 沈阳 110015）

随着城市电网发展与城市发展之间的协调问题越来越突出，电力饱和负荷预测对电网的规划与发展具有重要的作用。以大连市经济社会发展现状为基础，结合城市发展定位和发展规划，参照国外发达国家或城市的主要经济指标，分别采用基于人均用电量的特征参数类比法、饱和负荷密度特征参数类比法以及空间负荷预测法，对大连市中心区饱和负荷进行了预测，并进一步研究得出城市中心区饱和负荷在空间上的大致分布，为城市电网规划中确定变电站站址和线路走廊提供借鉴。

饱和负荷；人均用电量；负荷密度；空间负荷

城市电力饱和负荷是近年来电力负荷预测和电网规划中提出的新概念。城市电力负荷的变化与城市定位、经济水平、土地规划、产业布局等密切相关，城市电网规划应该摸准电力负荷发展的“天花板”，为电源、输电网和配电网的远期规划提供基础数据，避免重复建设和资源浪费，促进城市电网建设与城市经济社会发展相适应、与城市发展规划相协调［1－2］。

大连市位于辽东半岛最南端，根据《大连市城市总体规划（2010—2020年）》，城市定性为东北亚重要的国际航运中心，我国东北地区核心城市，文化、旅游城市和滨海国际名城。规划市域空间结构为“一轴两翼，一核两极七节点”，中心城区空间结构为“一核、一极、组团结构”。然而，随着城市的快速发展，中心城区面临城市电网建设资源紧张的局面。因此，开展饱和负荷的研究工作对于提高中心城区电网的建设水平、优化电网建设时序、保证经济社会的“又好又快”发展，具有十分重要的现实意义。

1 城市经济及电力发展情况

1.1 城市经济社会发展概述

2014年，大连市国内生产总值7 655.6亿元，其中：第一产业完成441.8亿元，第二产业完成3 696.5亿元，第三产业完成3 517.2亿元。大连市2014年常驻人口为699万人，人均国内生产总值10.95万元。到2014年，大连市三次产业构成比例由2005年的9%∶46%∶45%发展为6%∶48%∶46%，主要由于近年来农业基础不断稳固，都市型现代农业全面推进，使第一产业稳步发展；工业转型加快升级，石化、现代装备制造、船舶制造等传统优势产业实现优化升级，战略性新兴产业蓬勃发展，使第二产业向新型化转型；现代服务业不断壮大，房地产业和金融业保持平稳势头，第三产业快速发展；大连市经济增长由主要依靠工业带动向三次产业协同带动转变。

1.2 城市电力发展现状

2014年，大连市全社会用电量为310.48亿kWh，“十一五”期间年均增长率为8.71%，2010—2014年年均增长率为4.80%。三产及居民生活用电由2005年的1.01∶66.43∶15.54∶17.02调整至2014年的1.61∶67.28∶17.99∶13.12。“十五”期间，大连市城市建设及工业发展迅速，全社会用电量保持较快的速度增长。“十二五”前4年，随着国家地区着重调整产业结构、淘汰落后产能、发展新型产业等经济新常态的出现，全社会用电量增速有所降低。2014年，大连市全社会最大负荷4 985 MW，“十一五”期间年均增长率为9.73%，高于“十二五”前4年6.38%［3］。

2 中心城区发展规划

根据《大连市土地利用总体规划（2006—2020年）》，大连市的中心城区由核心区、旅顺口城区、金州城区和大窑湾城区（开发区代管区域）组成，呈组团式分布，是东北亚国际航运中心，旅游和宜居城市；市域政治、经济、文化、博览、会展、旅游中心；软件、电子信息、文化创意产业基地。到2020年，中心城区人口规模520～560万人，总面积1 059.97 km2。

3 饱和负荷预测方法

3.1 基于人均用电量的特征参数类比法

基于人均用电量的特征参数类比法是通过研究确定饱和阶段城市人口容量，参考发达国家或地区经济发展及用电量增长规律，推算得出本地区的饱和用电负荷。

3.2 基于饱和负荷密度特征参数类比法

参照发达国家或地区饱和阶段的负荷密度，推算出本地区负荷达到饱和时的负荷密度情况，求出该地区饱和负荷。

3.3 空间负荷预测法

根据城市总体规划确定的用电性质、用电面积，结合分类负荷的历史资料和国内外饱和负荷特性的信息，采用与其他地区类比分析的方式确定单位面积的饱和负荷密度（或饱和负荷指标），然后将二者结合起来预测饱和负荷［4－5］。

4 饱和负荷总体水平分析与预测

4.1 基于人均用电量的饱和负荷预测

4.1.1 最大人口规模预测

根据《大连市土地利用总体规划（2006—2020年）》，到2020年，中心城区人口规模520～560万人。同时，考虑到随着二胎政策全面开放，中国人口上有一定的上升空间，并且，大连市作为沿海发展迅速的城市，预计未来仍有一定的人口净流入等因素，预计大连市中心城区最大人口应在590万左右，人口密度在5 566人／km2左右。

与大连市中心区面积相近的发达地区或国家中，香港2000年末人口602万人，人口密度5 637人／km2；东京2000年末总人口1 200万人，人口密度5 568人／km2；伦敦2000年末总人口690万人，人口密度4 367人／km2。所以，考虑大连市发展定位和城镇化的进程，经上述的比较说明，大连市中心城区最大人口以及人口密度的预测是合理的。根据对我国政府部门的发展规划以及人口增长趋势的分析，结合大连城市的特点，推测大连市核心城区人口在2040年前后基本饱和。

4.1.2 人均饱和用电量预测

基于人均用电量的特征参数类比法是参照发达国家或地区经济发展及用电量增长规律，推算得出本地区的饱和用电负荷。表1是发达国家人均用电量情况，结合国家对节能降耗的要求，考虑大连的实际经济发展规划，预计大连市将在2045年左右电力负荷达到饱和水平，人均用电量水平应在7 500 kWh／（人·年）。而大连市城市中心区人口众多，是大连市的经济政治中心，所以，大连市城市中心区将在2040年左右负荷达到饱和状态，并且以第三产业、高新科技产业及居民生活用电为主，人均用电量水平将高于全市平均水平，为人均9 000 kWh／（人·年）。比较发现，大连市中心城区人均饱和用电量与21世纪初期经济发达国家的中上等水平较为相当。

2015年，大连市最大负荷利用小时数为5 893 h，预计到2020年下降为5 555 h，并且，随着产业结构深度调整，第三产业占比进一步提高，人民生活水平逐年提高，预计达到饱和负荷时，大连市最大负荷利用小时数为5 200 h。考虑到城市中心区第三产业及居民生活用电占比会高于全市整体水平，预计达到饱和负荷水平时，城市中心区最大负荷利用小时数为5 100 h。

表1 1990—2002年发达国家人均用电量［4］kWh／（人·年）

4.1.3 全社会饱和负荷预测

根据以上预测，大连市中心区用电水平将在2040年左右达到饱和，人口约为590万人，人均饱和用电量为9 000 kWh／（人·年）。预计全社会用电量达到531亿kWh，最大负荷利用小时数为5 100 h，全社会最大负荷为10 412 MW。

4.2 基于城市负荷密度的饱和负荷预测

4.2.1 建设用地规模预测

根据《大连市土地利用总体规划（2006—2020年）》，到2020年，中心城区建设用地规模控制在589 km2以内，综合考虑大连市发展现状、中心城区建设用地近年来增速等影响，预计大连市城市中心达到饱和负荷状态时建设用地较2020年不会有较大变化。

4.2.2 饱和负荷密度预测

根据调查，截至2004年，东京、纽约、巴黎等城市中心城区最大负荷密度均在20 MW／km2左右，见表2。

表2 国外典型城市中心区负荷密度［4－5］

根据国内相关城市电网规划，北京市、上海市中心城区预计负荷密度为32～35 MW／km2，天津、济南、厦门市中心区预计负荷密度预计在19～24 MW／km2，见表3。

表3 国内典型城市中心区规划饱和负荷密度

考虑大连市的城市定位及国际影响力，饱和负荷水平应适当小于北京、上海等国际大都市，同时，大连市作为沿海城市，是我国东北地区核心城市，是东北亚重要的国际航运中心，第三产业及居民生活用电占比相对较高，饱和负荷密度水平与青岛、厦门相当，所以，综合考虑，大连市饱和负荷密度为20～22 MW／km2。

4.2.3 全社会饱和负荷预测

根据以上预测结果，预计大连市中心区饱和负荷密度为21 MW／km2，中心城区建设用地589 km2，饱和负荷为12 369 MW。

4.3 基于空间负荷的饱和负荷预测

4.3.1 功能区负荷密度预测

为客观反映大连各个行业的负荷密度水平，将大连市电力用户根据用电性质划分为居住区、旅馆、商业、学校、行政办公、文化娱乐、医疗卫生、体育、工业、仓储共10类功能区。通过各个供电局营销部门配合，每个功能区选取一定数量的用户作为调查对象，收集用户性质、占地面积、建筑面积、最大负荷、年用电量等数据。得出大连市现状的典型负荷密度值，如表4所示。

一般说来，远景年负荷密度较现状值应有较大提高，但是考虑到当前社会技术进步飞速、国家对于节能减排高度重视，因此进行远景年饱和负荷预测时适当放大本次所得负荷密度值，但是不应超过本次所得数据的1.3倍。

4.3.2 各区块面积及负荷密度预测

根据《大连市土地利用总体规划（2006—2020年）》，到2020年，中心城区控制范围由核心区、旅顺口城区、金州城区和大窑湾城区组成。

核心区包括中山区、西岗区、沙河口区和甘井子区，是全市的商业服务、金融贸易、行政办公、文化娱乐、科技信息中心。规划强化其“中心”作用，加强商业金融、科教信息等第三产业的发展。

表4 大连市典型负荷密度值现状

旅顺口城区规划建成集科技文教、高新技术产业、商贸物流、生活居住为一体的生态环境良好的特色新城区作为城市发展的新区。

金州城区承接由核心区转移的生产性服务职能，完善生活性服务职能，形成生产服务业中心。

大窑湾城区规划建成国际航运中心的核心区、高新技术产业区、旅游度假区；远景建设自由贸易港。

根据以上规划，预测各区饱和负荷密度值如表5所示，各区负荷同时率取0.9。

表5 大连市中心区饱和负荷指标推荐值

5 饱和负荷预测结果

通过上述3种方法的预测，可以得出大连市中心区饱和负荷大约为10 412～12 369 MW，如表6所示。

表6 大连市中心区饱和负荷预测结果

综合考虑以上预测结果，并适当考虑留有一定的裕度，大连市中心区预计在2040年前后用电负荷达到饱和，饱和负荷密度保持在20 MW／km2。

6 结束语

饱和负荷的预测对于城市电网规划至关重要，本文结合了大连市城市发展规划及土地规划，采用3种实用的方法对大连市中心区的饱和负荷及饱和负荷出现的年限进行了预测，该结果对以后的电网规划提供了必要的参考依据，促进电网规划与社会经济协调发展。

［1］肖 欣，周渝慧，张 宁，等.城市电力饱和负荷分析技术及其应用研究综述［J］.电力自动化设备，2014，34（6）：146－152.

［2］陈淡龙.城网规划原则及应用［J］.东北电力技术，2007，28（3）：38－40.

［3］冯 涛.大连市电力负荷及负荷特性分析［J］.东北电力技术，2004，25（9）：50－52.

［4］崔 凯，李敬如，刘海波，等.城市饱和负荷阶段电力规划方法及其在济南电网中的应用［J］.电网技术，2007，31（S2）：131－134.

［5］崔 凯，张丽娟，李敬如，等.天津市中心城区饱和负荷分析与预测［J］.电力技术经济，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，硕士，工程师，研究方向为配电网规划技术。

2016－03－12）