山东电网2021-2025年电力需求预测

□ 文| 孙 齐

引言

能源是经济发展的基础和动力，而电力是能源的重要组成部分，电力生产、供应及安全事关我国现代化建设全局发展。“十四五”时期是山东省实现“走在前列、全面开创”目标任务的关键时期，也是新旧动能转换实现突破的关键时期，同时，在电力现货市场中，签约策略、报价策略、交易策略等等市场行为都是以需求预测的结果作为基础。因此，在山东电力现货市场来临的背景下，对本省电力市场进行分析预测是极其必要的。本文基于山东省电力市场相关历史数据，采用了产值单耗法、灰色GM(1，1)模型两种电力负荷预测方法，对山东省未来五年（2021-2025）的电力需求进行中长期预测，并对预测结果数据进行对比分析。

产值单耗法预测

产值单耗法基本原理

产值单耗法是根据第一、第二、第三产业每单位产值用电量创造的经济价值，根据所预测的经济指标推算出年用电需求量，加上居民生活年用电量，构成全社会年用电量。通过对过去的单位产值耗电量进行统计分析，并结合产业结构调整，找出一定的规律，预测规划期第一、第二、第三产业的综合单耗，然后根据国民经济和社会发展规划的指标进行预测。

产值单耗法要求在预测时期内经济发展稳定，故而对短期和中期预测效果较好。根据对电力市场历史数据的分析，本文认为山东省未来的经济发展比较稳健，因而可以采用产值单耗法进行预测。

产值单耗法预测算例

利用Excel软件对山东省总产值、三大产业产值以及用电量、居民生活用电量进行处理分析。从数据的趋势可以看出，本省第一产业电力单耗量近四年始终在180KWh/万元上下波动，故本文假设2018-2025年期间单耗180KWh/万元；第二产业单耗近十年不断下降，应用趋势拟合法对其进行拟合，拟合曲线为y=1758e-0.02x；第三产业单耗近十年总体大致呈下降趋势，但降速有所放缓，近三年基本稳定在207KWh/万元，故本文假设2018-2019年间单耗为207KWh/万元，2021-2022年间为206.5KWh/万元，2023-2025年间为206KWh/万元；山东省人均居民用电量近十年变化趋势近似为线性上升，故本文假设2018-2025年间每年增加34.13KWh/人。

通过分析2008-2017年山东省各产业结构比例的数据变化趋势可以得出，2008-2017年该地区第一产业与第二产业比例都呈逐年下降的趋势，不同的是由于第一产业占比基数较小，因此下降幅度相对较大；第二产业占比的基数相对于第一产业多；第三产业占比呈总体上升趋势。山东省三大产业结构比例逐渐优化，运用趋势拟合法，我们发现，第二、三产业结构变化趋势接近于线性，占比以固定比例上升，故假设第二产业占比拟合曲线为y=-0.013x+0.582，拟合曲线为y=0.016x+0.316。根据占比和为1的原则进行微调。

根据山东省2008-2017年总人口数及其增长率的变化趋势发现，山东省人口数量近10年增长速度较为缓慢，但在2015年二胎政策放开后，人口增速在2016年突增，除2010、2016年，每年增速在0.5%-0.6%内平稳波动。随着《山东省人口与计划生育条例》中二胎产假的延长、社会抚养费标准普遍降低等新规定的出台，再加上孔孟之乡多子多福的观念深入人心，因此假设2021-2025年山东省总人口数以0.63%的增速变化。

根据2008-2017年山东省GDP及其增长率趋势可以看出其每年近似呈线性增长态势，且除个别年份外，增长率呈递减趋势，符合线性变化规律，通过回归拟合，假设2018-2025年山东省GDP年增长量为4731.98亿元。

表1 产值单耗法影响因素预测数值

通过计算公式代入数据可预测出2021-2025年山东省全社会用电量。

Q：山东省全社会用电量 UQ(P)：居民人均用电量

P：山东省常住人口 GDP(i)：山东省第i产业GDP

UQ(i)：山东省第i产业单耗

表2 山东省2021-2025年电力需求预测值

灰色GM(1，1)模型预测

灰色GM(1，1)模型基本原理

建立GM(1，1)模型的实质是对原始数据做一次累加生成，使生成数据呈一定规律，通过建立微分方程模型拟合曲线，用来对负荷进行预测。GM(1，1)模型基于一阶线性微分方程、最小二乘法等理论，适用于原始数据较少的对象的预测。灰色预测方法具有要求样本数据少、不考虑分布规律和变化趋势、预测精度高、可检验性强等优点，因此该模型在电力负荷预测中应用广泛。

灰色GM(1，1)模型预测算例

首先进行模型的构建，根据原始序列求得一次累加数列，进而得矩阵B和矩阵，计算参数a和u，求出GM(1，1)负荷预测模型：

（t=0，1，2，…）

（t=1，2，…）

且仿真得2008-2017年的电力消费量。然后进行模型精度的后验差检验。首先确定原始数列方差为865244.164、残差数列方差为23890.201。接着确定后验差比值C为0.166，小于0.35；小误差概率P为1，大于0.95。模型的精度为一级，说明建立的GM(1，1)模型预测效果好，可用此其进行预测。

表3 山东省2021-2025年电力需求预测结果

预测结果比较

综合两种电力需求量预测结果如图1所示。

采用产值单耗法预测的结果的折线图近似直线，说明山东省近十年来的电力消费量稳步增长，经济发展稳步上升，故预测出的2021-2025年的电力需求量是稳步增加的。而灰色GM(1，1)模型预测结果偏高，且结果的增速逐年加快，这是由于灰色GM(1，1)模型比较适合具有指数增长规律的结果的预测，当增长规律不为指数时，预测精度较差。因此，针对山东省发展现状与预测方法模型的最佳应用情景，对比两种预测结果，本文认为采用产值单耗法对山东省2021-2025年的电力需求进行预测较为合理。

图1 电力需求量（亿kWh）预测结果折线图