山東電網2021-2025年電力需求預測

□ 文| 孫 齊

引言

能源是經濟發展的基礎和動力，而電力是能源的重要組成部分，電力生產、供應及安全事關我國現代化建設全局發展。“十四五”時期是山東省實現“走在前列、全面開創”目標任務的關鍵時期，也是新舊動能轉換實現突破的關鍵時期，同時，在電力現貨市場中，簽約策略、報價策略、交易策略等等市場行為都是以需求預測的結果作為基礎。因此，在山東電力現貨市場來臨的背景下，對本省電力市場進行分析預測是極其必要的。本文基于山東省電力市場相關歷史數據，采用了產值單耗法、灰色GM(1，1)模型兩種電力負荷預測方法，對山東省未來五年（2021-2025）的電力需求進行中長期預測，并對預測結果數據進行對比分析。

產值單耗法預測

產值單耗法基本原理

產值單耗法是根據第一、第二、第三產業每單位產值用電量創造的經濟價值，根據所預測的經濟指標推算出年用電需求量，加上居民生活年用電量，構成全社會年用電量。通過對過去的單位產值耗電量進行統計分析，并結合產業結構調整，找出一定的規律，預測規劃期第一、第二、第三產業的綜合單耗，然后根據國民經濟和社會發展規劃的指標進行預測。

產值單耗法要求在預測時期內經濟發展穩定，故而對短期和中期預測效果較好。根據對電力市場歷史數據的分析，本文認為山東省未來的經濟發展比較穩健，因而可以采用產值單耗法進行預測。

產值單耗法預測算例

利用Excel軟件對山東省總產值、三大產業產值以及用電量、居民生活用電量進行處理分析。從數據的趨勢可以看出，本省第一產業電力單耗量近四年始終在180KWh/萬元上下波動，故本文假設2018-2025年期間單耗180KWh/萬元；第二產業單耗近十年不斷下降，應用趨勢擬合法對其進行擬合，擬合曲線為y=1758e-0.02x；第三產業單耗近十年總體大致呈下降趨勢，但降速有所放緩，近三年基本穩定在207KWh/萬元，故本文假設2018-2019年間單耗為207KWh/萬元，2021-2022年間為206.5KWh/萬元，2023-2025年間為206KWh/萬元；山東省人均居民用電量近十年變化趨勢近似為線性上升，故本文假設2018-2025年間每年增加34.13KWh/人。

通過分析2008-2017年山東省各產業結構比例的數據變化趨勢可以得出，2008-2017年該地區第一產業與第二產業比例都呈逐年下降的趨勢，不同的是由于第一產業占比基數較小，因此下降幅度相對較大；第二產業占比的基數相對于第一產業多；第三產業占比呈總體上升趨勢。山東省三大產業結構比例逐漸優化，運用趨勢擬合法，我們發現，第二、三產業結構變化趨勢接近于線性，占比以固定比例上升，故假設第二產業占比擬合曲線為y=-0.013x+0.582，擬合曲線為y=0.016x+0.316。根據占比和為1的原則進行微調。

根據山東省2008-2017年總人口數及其增長率的變化趨勢發現，山東省人口數量近10年增長速度較為緩慢，但在2015年二胎政策放開后，人口增速在2016年突增，除2010、2016年，每年增速在0.5%-0.6%內平穩波動。隨著《山東省人口與計劃生育條例》中二胎產假的延長、社會撫養費標準普遍降低等新規定的出臺，再加上孔孟之鄉多子多福的觀念深入人心，因此假設2021-2025年山東省總人口數以0.63%的增速變化。

根據2008-2017年山東省GDP及其增長率趨勢可以看出其每年近似呈線性增長態勢，且除個別年份外，增長率呈遞減趨勢，符合線性變化規律，通過回歸擬合，假設2018-2025年山東省GDP年增長量為4731.98億元。

表1 產值單耗法影響因素預測數值

通過計算公式代入數據可預測出2021-2025年山東省全社會用電量。

Q：山東省全社會用電量 UQ(P)：居民人均用電量

P：山東省常住人口 GDP(i)：山東省第i產業GDP

UQ(i)：山東省第i產業單耗

表2 山東省2021-2025年電力需求預測值

灰色GM(1，1)模型預測

灰色GM(1，1)模型基本原理

建立GM(1，1)模型的實質是對原始數據做一次累加生成，使生成數據呈一定規律，通過建立微分方程模型擬合曲線，用來對負荷進行預測。GM(1，1)模型基于一階線性微分方程、最小二乘法等理論，適用于原始數據較少的對象的預測。灰色預測方法具有要求樣本數據少、不考慮分布規律和變化趨勢、預測精度高、可檢驗性強等優點，因此該模型在電力負荷預測中應用廣泛。

灰色GM(1，1)模型預測算例

首先進行模型的構建，根據原始序列求得一次累加數列，進而得矩陣B和矩陣，計算參數a和u，求出GM(1，1)負荷預測模型：

（t=0，1，2，…）

（t=1，2，…）

且仿真得2008-2017年的電力消費量。然后進行模型精度的后驗差檢驗。首先確定原始數列方差為865244.164、殘差數列方差為23890.201。接著確定后驗差比值C為0.166，小于0.35；小誤差概率P為1，大于0.95。模型的精度為一級，說明建立的GM(1，1)模型預測效果好，可用此其進行預測。

表3 山東省2021-2025年電力需求預測結果

預測結果比較

綜合兩種電力需求量預測結果如圖1所示。

采用產值單耗法預測的結果的折線圖近似直線，說明山東省近十年來的電力消費量穩步增長，經濟發展穩步上升，故預測出的2021-2025年的電力需求量是穩步增加的。而灰色GM(1，1)模型預測結果偏高，且結果的增速逐年加快，這是由于灰色GM(1，1)模型比較適合具有指數增長規律的結果的預測，當增長規律不為指數時，預測精度較差。因此，針對山東省發展現狀與預測方法模型的最佳應用情景，對比兩種預測結果，本文認為采用產值單耗法對山東省2021-2025年的電力需求進行預測較為合理。

圖1 電力需求量（億kWh）預測結果折線圖