基于多因素的电力需求预测方法研究

徐凌燕 刘芮瑶

1.国网冀北电力有限公司廊坊供电公司   河北廊坊   065000；2.宁波诺丁汉大学  浙江宁波  315154 摘要：随着社会经济的不断发展以及经济结构的不断调整，电力需求受经济发展的影响也在不断加剧。电力供需形势预测是电力市场营销、电力系统规划和电力公司经济决策的重要参考依据，越来越受到电力企业的重视。准确的电力供需形势预测成为制定电力规划的重要基础性工作，也是保持国民经济健康可持续发展的需要。通过对电力供需形势影响因素的分析，横向对比多种电力供需形势预测方法，提出基于趋势外推法的电力需求预测方法，以某地区电网为例，验证了所提方法的有效性。

关键词：电力需求预测  电力系统  多因素  趋势外推法

中图分类号：TM73

Research on the Forecasting Method of Power Demand Based on Multiple Factors

XU Lingyan1  LIU Ruiyao2

1. Langfang Power Supply Company， State Grid Jibei Electric Power Co.， Ltd.， Langfang， Hebei Province， 065000 China; 2. University of Nottingham Ningbo China， Ningbo， Zhejiang Province， 315154 China

Abstract：With the continuous development of social economy and the constant adjustment of the economic structure， the influence of economic development on power demand is also intensifying. The forecast of power supply and demand situations is an important reference for the marketing of the power market， the planning of the power system and the economic decision-making of power companies， which has attracted more more attention from power enterprises. The accurate forecast of power supply and demand situations has become important basic work in the formulation of power planning， and it is also the need to maintain the healthy and sustainable development of national economy. Through the analysis of the influence factors of power supply and demand situations and the horizontal comparision of many forecasting methods of power supply and demand situations， this paper presents a forecasting method of power demand based on trend extrapolation， and verifies the effectiveness of the proposed method with a regional power grid as an example.

Key Words： Electric power demand forecasting; Power system; Multi-factor; Trend extrapolation method

电力工业在国民经济发展中扮演着至关重要的角色，是国民经济的第一基础产业，需满足经济发展对电力电量的要求，既要满足当前需要，又要为未来经济发展创造积极的条件，为国民经济发展提供持续、充足、可靠的能源支撑。同样，电力供需的不平衡也会直接影响社会经济的健康发展。因此，电力的发展与经济增长密切相关，构建良好的电力供需形势预测模型，成为制定发电计划和电力系统发展规划的基础工作。

电力供需形势预测是以电力负荷预测为基础的，结合地区能源资源禀赋、电源规划开工情况等基本条件，对某个地区或多个地区未来电力电量供应和负荷需求之间的平衡进行分析[1]。目前对电力供需形势预测方法的相关研究，均未考虑分布式光伏等新型负荷接入后对电网负荷分布等情况的影响，预测结果存在一定的局限性[2]。因此，有必要对电力需求的主要影响因素进行分析，全面考虑各类因素对电网供需形势的影响，提出考虑多因素的基于趋势外推法的电力需求预测方法，为配电网规划建设提供依据和支撑。

1 电力需求的主要影响因素分析

随着我国经济快速发展以及“双碳”政策的提出，各行各业在发展的同时，也在关注节能减排以及降损增效，对电力的需求量越来越大，清洁能源接入也越来越多，因此，有必要开展电力需求的主要影响因素分析，对电力供需形势进行预测，结合经济发展水平，掌握地区产业结构发展的方向，使电力部门提前做好规划建设，提高能源利用效率，保证提供安全、可靠、优质、充足的电力资源。本文将影响中长期电力供需形势的影响因素归纳为以下4个方面。

1.1 经济增长

随着疫情影响的结束，国内大环境向好，地区发展政策、发展战略定位等诸多因素影响，电力市场需求将会进一步扩大，区域战略实现、产业体系打造、创新元素驱动等多方因素将直接或间接导致电力市场规模扩大化，2023年下半年以及后两年，国内将会持续发力激发经济发展的活力与韧劲，随之而来的电力供应以及电力市场需求将会进一步发展[3]。

1.2 节能减排

“双碳”政策下，必然会加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系，推进经济社会全面绿色低碳转型，助力实现碳达峰、碳中和目标的实现，要求做到以下几个方面。

1.2.1 产业结构调整

加大对高能耗、高污染产业的淘汰力度，推动绿色产业的发展，提高经济发展的质量和效益[3]。

1.2.2 能源利用效率提升

加大对能源利用效率的改善力度，推动技术创新和装备升级，提高能源利用效率。

1.2.3 新能源开发利用

加大对新能源的开发和利用，如太阳能、风能等。通过增加新能源的比重，减少对传统能源的依赖，实现能源结构的转型升级，降低碳排放。

1.3 电能替代

对比“煤改气”，电采暖具有清洁可靠、安全性高等优点，因此各地均具有开展规模性的“煤改电”建设改造工作的可能性，应持续跟踪政府“煤改电”开展意向，精准掌握潜在负荷发展情况[4]。

新能源电动汽车是全球汽车产业的发展方向，也是国家重点支持和发展的战略性新兴产业。为此，国家相继出台了《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》（国发〔2012〕22号）、《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》（国办发〔2015〕73号）和《电动汽车充电基础设施发展指南（2015—2020年）》（发改能源〔2015〕1454号）等一系列鼓励充电设施发展的政策措施。

1.4 自备电厂、分布式电源及储能

随着国家能源战略的不断深入以及“30 60”双碳目标的不断实施，自备电厂、分布式电源都将得到进一步发展[5]。

随着环保意识的提高和可再生能源技术的发展，各地区的自备电厂将会持续发展。自备电厂通常使用清洁能源，如太阳能、风能等，这些能源的利用可以减少对传统化石燃料的依赖，降低碳排放，有利于环保。然而，自备电厂的发展可能会对供电公司的售电量和电力供需产生影响[6]。一方面，自备电厂可以降低电力需求，从而减少供电公司的售电量，另一方面，自备电厂的发电量可能不稳定，这可能会对电网的稳定性产生影响。

分布式电源发电是近年来发展迅速的一种新型发电方式。它将小型发电装置布置在用户附近，可以提供高效的、可靠的电力供应。分布式电源发电可以降低电力传输的能耗，提高电力供应的效率。同时，它也可以为用户提供更加稳定和可靠的电力供应。然而，分布式电源发电可能会对电网的统一调度和管理产生挑战。

新型储能发电技术如电池储能、压缩空气储能等，在近年来也得到了迅速的发展。这种技术可以将富裕的电力储存起来，然后在需要的时候进行发电，可以有效地解决可再生能源发电的不稳定性问题，也将会伴随着地区可再生能源的不断利用而衍生发展。新型储能发电可以解决电力供需的不平衡问题，提高电网的稳定性。然而，新型储能发电的技术成本较高，可能会影响其大规模应用。

2  基于趋势外推法的电力需求预测

2.1  电力需求预测模型构建思路

本文通过对电网及非电网数据的收集，提取电力供需形势预测影响因素，分析指标关联关系，构建基于趋势外推法的电力需求预测模型，为电网规划建设及“双碳”目标的实现提供支撑，构建思路如图1所示。

2.1.1 多元数据收集

考虑电力供需形势预测模型构建所需数据，对电网数据、非电网数据进行收集，包括历年的售电量、用电量、经济发展水平、电力政策等。

2.1.2 指标关联关系分析

主要针对经济社会发展因素与电力需求关联关系进行分析，将产业结构调整、居民生活水平变化、季节变化等因素纳入考虑范围，为电力需求预测模型选取影响因素提供理论支撑。

2.1.3 电力需求预测模型构建

基于指标关联关系分析结果，考虑经济指标、气象指标、电力指标等众多因素的影响，构建基于趋势外推法的电力需求预测模型。

2.2  基于趋势外推法的电力需求预测

2.2.1  趋势外推法原理

配电网电力需求预测可以为配网规划建设提供理论依据，常用电力需求预测方法有趋势外推法、产值单耗法、弹性系数法等。产值单耗法，是通过对单位产值耗电量进行统计分析，根据经济发展以及产业结构调整情况，确定规划期产业的单位产值耗电量，然后根据国民经济和社会发展规划的指标，计算得到规划期的电量需求预测值[6]。弹性系数法，是在对一个因素发展变化预测的基础上，通过弹性系数对另一个因素的发展变化作出预测的一种间接预测方法。趋势外推法，是假设未来是过去和现在连续发展的结果，且无明显的季节性波动，利用一个合适的函数曲线反映预测对象随着时间的变化趋势，最常采用的函数模型如线性模型、指数曲线、生长曲线、包络曲线等。本文主要采用趋势外推法进行预测。

基于趋势外推法的预测方法，主要是根据电力系统的历史和现实数据，寻求用电量、售电量、电力负荷、电力供应能力等数据随时间推移而发展变化的规律，从而预测其未来状况的一种常用的预测方法。用时间t为自变量，时序数值y为因变量建立趋势模型：

应用趋势外推法需有两个假设条件：（1）假设用电量、售电量、电力负荷、电力供应能力等数据发展过程中没有跳跃式变化，是渐进型的；（2）用电量、售电量、电力负荷、电力供应能力等数据的发展因素，也决定其未来的发展，其条件是不变或者变化不大的。

2.2.2  基于趋势外推法的电力需求预测

（1）全社会用电量预测。

我国某地区2018—2022年全社会用电量如表1所示，从表中可以看到用电量有着显著的逐年递增趋势，且通过散点图可以更清晰地看出其变化趋势呈现线性趋势（如图2所示）。

由此，基于电量需求的主要影响因素分析结果，考虑分布式电源上网电量、电能替代电量占比对用电量的影响，构建考虑多因素的基于趋势外推法的全社会用电量预测模型：

式（2）中，为t年的全社会用电量；为系数；t为时间；p为分布式电源上网电量占比；d为电能替代电量占比。将数据输入模型进行预测，预测结果如表2所示。

（2）电力供应能力预测。

我国某地区2018—2022年全社会最大负荷如表3所示，从表中可以看到全社会最大负有着显著逐年递增的趋势，且通过散点图可以更清晰地看出其变化趋势呈现线性趋势（如图3所示）。

同样，基于电量需求的主要影响因素分析结果，考虑分布式电源上网电量、电能替代电量占比对用电量的影响，构建考虑多因素的基于趋势外推法的全社会最大负荷预测模型，将数据输入模型进行预测，预测结果如表4所示。

（3）电力供需形势预测。

基于以上预测结果，可以对电力供需形势进行预测：①2024年迎峰度夏，负荷呈线性快速增长，对于负荷密度较高的地区，在2024年迎峰度夏期间，需密切关注负荷变化、设备负载等情况，必要时需改变主网架结构或提供新的电源支撑点，为安全、可靠供电提供支撑。②2024年迎峰度冬，2024年11、12月度冬期间，受煤改电等供暖负荷影响，出现供暖负荷增加变电站主变负载率升高的问题，需重点关注主变负载率较高甚至过载问题，必要时需改变主网架结构或提供新的电源支撑点，提升电网供出能力。

3 结论

目前，是我国电力发展的关键时期，也是中国电力发展规模较大的时期，研究电力与经济的协调发展具有重大的意义。电力供应要满足经济增长对电力的需求，同样，任何电力供需的不平衡也将影响经济的健康发展。因此，电力的发展如何与经济增长相协调，怎样避免电力建设的大起大落，应当成为关注的重点。本文提出的基于多因素的电力需求预测方法，可以更为全面地考虑各类影响因素对电力供需形势的影响，提高电力需求预测准确性，为电网规划建设提供理论支撑。

参考文献

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陈小强，陈昕昊，古绍武，等.基于VBLA模型的电力负荷预测方法研究[J].制造业自动化，2023，45（11）：178-184.

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李飞宏，肖迎群.基于VMD-GRU-EC的短期电力负荷预测方法[J].中国测试，2023，49（10）：120-127.

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