1、第二章 电力需求,王雁凌 华北电力大学 电力市场研究所,内 容,1 电力需求与电力负荷曲线 2 中长期电力需求主要影响因素 3 短期电力需求主要影响因素 4 电力需求价格弹性 5 电力需求预测（补充）,1 电力需求与电力负荷曲线,1.1 电力需求相关概念 1.2 电力负荷曲线,1.1 电力需求相关概念,1.1.1 电力与电量 1.1.2 电力需求与电力需求量 1.1.3 电力需求与电力消费 1.1.4 电力需求函数与电力需求曲线,1.1.1 电力与电量,从电力系统角度，电量是指用电设备所需用电能的数量。 电量是电力在时间上的累积，电力是电量对时间的微分。 电力的单位是千瓦，电量的单位是千瓦时。
2、从经济学的角度来解释，电量就是电力商品的产量，而电力是在某一时刻电力商品的生产（或者消费）能力。,1.1.1 电力与电量,电力和电量是一对范畴概念并无特指，在电力生产的不同环节电力和电量都有不同的专业名词，比如： 在供给侧，电力是指发电机组输出的有功功率（简称有功出力），电量是指发电量； 在需求侧，电力是指负荷的有功功率值，电量是指用电量。 由于电力系统的实时平衡性，研究电力商品的供给和需求规律时必须分别研究电力和电量的供求规律。,1.1.2 电力需求与电力需求量,电力需求电力需求是指消费者在某一特定时期内，在某一价格条件下愿意且有支付能力购买电力商品的数量。 构成需求的两个条件是：有购买欲望
3、和有购买能力。 与其它商品一样，电力需求同样具有以下三个要点：（1）与价格密切相关；（2）是一个意愿购买量；（3）是特定时间段内的用电需求。,1.1.2 电力需求与电力需求量,电力需求反映了电力需求量和不同的价格水平之间的全部关系，它是指整个需求曲线和需求表。 电力需求量是需求曲线上的某一点或需求表中的某一行，将个人需求曲线水平相加而得。 电力需求的变动和电力需求量的变动都是电力需求数量的变动，但是引起两种变动的因素是不相同的。,1.1.2 电力需求与电力需求量,电力需求的变动是指在电力价格不变的条件下，由于其他因素发生变动所引起的电力需求数量的变动。在几何图形中，电力需求的变动表现为需求曲线
4、的位置发生移动 。,图：电力需求的变动和需求曲线的移动,1.1.2 电力需求与电力需求量,电力需求量的变动是指在其他条件不变时，由于电力价格变动引起的电力需求数量的变动。在几何图形中，电力需求量的变动表现为沿着一条既定的需求曲线的运动。,图： 电力需求量的变动,1.1.3 电力需求与电力消费,电力需求是属于经济学范畴的概念，一般很难准确测度。 电力消费是有效的电力需求在过去时间的反映，是实际发生的购买量，可以根据实际消耗数据统计出来。 只有在电力供给充足且不发生电网阻塞时，电力需求在量上等于电力消费。,1.1.4 电力需求函数与电力需求曲线,电力需求函数是表示电力需求与影响电力需求的诸因素之间
5、的函数关系，一般形式为：对电力商品的需求量；为价格， 为替代品的价格， 为收入， 为偏好， 为对电力商品的征税税率， 为电力商品的折扣率，：影响电力商品需求量的自变量。,1.1.4 电力需求函数与电力需求曲线,电力需求函数是表示电力需求与影响电力需求的诸因素之间的函数关系，一般形式为,：电力商品的需求量；,：价格；,：替代品的价格；,：收入；,：消费者偏好；,：影响电力商品需求量的自变量。,1.1.4 电力需求函数与电力需求曲线,电力需求函数可能是线性的，也可能是非线性的，应视具体问题而定，一般为简化处理，往往将非线性的问题转化为线性问题。 电力需求曲线是在其它条件不变时，将电力商品价格与电力
6、需求关联起来的曲线，是表明电力价格与需求量之间关系的一条曲线。 电力需求曲线分为个人需求曲线和市场需求曲线。 电力需求曲线图中，纵轴表示价格，横轴表示电力需求数量。,1.1.4 电力需求函数与电力需求曲线,电力需求函数规定了需求量与决定需求全部变量之间的关系。 电力需求曲线仅仅是需求函数的一部分，它在所有其它自变量的作用保持不变时，反映了电力商品的价格与需求量之间的关系。,1.2 电力负荷曲线,1.2.1电力负荷 1.2.2电力负荷曲线,1.2.1电力负荷,电力负荷是使用电能的用电设备消耗的功率（有功和无功）。 用电设备包括异步电动机、同步电动机、各类电炉、整流设备、电子仪器、照明设施等等 。
7、 根据电力用户的不同负荷特征，电力负荷可区分为各种工业负荷、农业负荷、交通运输业负荷和人民生活用电负荷等。,1.2.2电力负荷曲线,电力负荷曲线是在某一段时间内负荷功率随时间变化的特性曲线。 按时间段可分为日、周、年负荷曲线和年持续负荷曲线。 电力系统负荷曲线是进行电力电量平衡、分析电力系统运行方式、确定区间电力电量潮流分布和可靠性计算及电源优化的基础资料。 在直角坐标系中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。,1.2.2电力负荷曲线,日负荷曲线（daily load curve）表示电力负荷数值在一昼夜0时至24时内的变化情况。,图： 光滑或锯齿
8、形的日负荷曲线,1.2.2电力负荷曲线,周负荷曲线（week load curve）是表示一周内每天最大负荷变化状况的曲线，常用于可靠性计算和电源优化计算，主要根据实际系统统计资料，经分析整理而成。,图： 周负荷曲线,1.2.2电力负荷曲线,年负荷曲线（year load curve）表示一年内各月最大负荷的变化状况。 年持续负荷曲线是表示全年负荷按大小排队，并作出对应的的累计持续运行小时数，从最小负荷开始，依次将各点负荷连成的曲线。该曲线可算出系统全年的电量，常用于编制电力系统的发电计划和进行可靠性估算。,1.2.2电力负荷曲线,图：年持续负荷曲线,2 中长期电力需求主要影响因素,中长期电力
9、需求是中期电力需求和长期电力需求的简称，定位在5年以上的需求。 中长期电力需求的变化周期一般通过宏观经济发展周期可以从整体上进行把握。 中长期电力需求是电网、电源规划和投资的基础。,2 中长期电力需求主要影响因素,GDP代表宏观经济发展形势 电价 人口 经济结构分类负荷比例 效率变量能效 居民生活水平提高的影响 环保 替代能源及其相关产品 气候 从我国现阶段电力需求的实际情况看，影响用电需求的因素，可以归纳为电力行业外部因素和内部因素两方面。,2 中长期电力需求主要影响因素,2.1 外部因素 （1）国民经济运行状况 在市场经济条件下，各国国民经济的发展轨迹，普遍呈现高低起伏的波浪型形式，具有明
10、显的经济周期。 随着经济运行的周期性变化，消费者的消费需求、投资、政府购买和进出口贸易也会发生周期性变化。 受经济波动的影响,电力需求表现出明显的波动性。国内生产总值被认为是电力消费的决定因素。,2.1 外部因素,（2）国家宏观产业结构调整 国家宏观产业结构调整必然会影响各产业电力需求的变化。 我国产业结构正在经受一系列的调整过程，各大产业对国内生产总值(GDP)所做贡献的比重发生着巨大的变化，高耗电产业实现的GDP比重正在缩小，低耗电的第三产业和高新技术产业现的GDP比重正在逐步扩大。 随着技术的进步和经济结构，经济体制的调整，全社会的用电结构、用电数量必然发生相应变化。,2.1 外部因素,
11、（3）环保措施的影响 环境保护标准的提高会增加用能企业治理环境污染的成本，成本转嫁到产品价格上，会降低产品需求和电力需求。 由于环保标准提高，电力作为干净能源受到青睐，用电去替代污染严重的煤炭和燃油，又会增加电力需求。,2.1 外部因素,（4）能源市场变化带来的影响 从整个能源消耗市场来看，电力市场只是其中的一个组成部分。 用户消费能源的种类和数量与能源的价格、易用性等也有关系。 在一定条件下，用户选择电力消费和其它能源消费的比重可能会发生变化，有时甚至会完全发生逆转。例如，管道煤气价格的提高会使居民用电负荷迅速增加。,2.1 外部因素,（5）消费结构的变化 随着经济的发展，人们收入日益增加，
12、消费水平不断提高，进而促进人们的消费观念、消费结构与消费内容的变化。 首先是食品支出份额随收水平上升而下降，住房、教育文化娱乐等随收入水平上升而上升，这些也影响着各行业电力需求的变化。,2.1 外部因素,（6）居民生活水平提高的影响 居民生活用电增长与居民收入水平提高相关性最高，随着居民生活水平的提高，家用电器的普及，居民用电量递增幅度较大，尤其是夏季空调负荷的增加，导致居民夏季用电需求量直线上升。 未来随着居民人均收入、生活水平及生活质量的提高，以及科学技术的不断进步推动家用电器会进一步降价。 城镇及农村居民生活用电将呈上升趋势，而且居民生活用电比重也将上升。,2.1 外部因素,（7）气温气
13、候因素 空调及农业灌溉用电需求受气温、气候影响严重。农业灌溉负荷主要受降雨影响明显。 随着我国经济实力的增强以及人民生活水平的提高，系统最大负荷的变化受气温的影响更加明显，尤其是当空调负荷在系统负荷中的比重超过30%以后，夏季最高温度每增加一度都会产生非常明显的负荷增长。 在95年以前，我国大部分地区的年最大负荷基本上都出现在冬季，系统的年最大负荷主要由工业生产负荷主导。95年以后，我国许多地区的年最大负荷逐渐从冬季转移到夏季，系统年最大负荷由制冷负荷主导。,2.2 内部因素,（1）电网结构和管理水平 电网是电力传输的物质基础，电网结构以及电网管理水平对实现电力顺利供应和销售具有举足轻重的作用
14、。 我国电网普遍存在着电网结构不合理、供电设备设施陈旧、供电能力不足、综合线损率高以及电网管理水平低等问题，是造成电网“卡脖子”重要因素，严重阻塞了电力销售渠道，影响需求的实现。 近年我国开展了大规模的农网改造，改造后电网结构加强，供电可靠性提高，农村供电的瓶颈制约明显放缓，农村用电需求有明显增长。,2.2 内部因素,（2）电力价格 电价对用电需求的影响包括电价水平影响和电价结构影响两方面。 电价水平的影响涉及因素较为复杂，如经济发展水平、物价指数、各类用户对电价的承受能力等。 电价结构影响体现在分类用户电价水平对分类用电需求的影响，以及不同时段电价水平对用电需求的影响，如峰谷分时电价、丰枯季
15、节电价对不同时段和季节用电需求的影响。,2.2 内部因素,（3）电力需求侧管理对电力供需的影响 电力需求侧管理，通俗的讲就是通过优化用户的用电方式来达到两个目的： 提高终端用电的效率； 能够优化供电的资源配置，最后达到社会、电力行业、用户共同受益的目的。,2.2 内部因素,需求侧管理是从90年代初开始在我国推行的，目前实施需求侧管理的主要措施有： 峰谷电价； 可中断电价； 推广蓄冰（冷）空调、蓄热电锅炉、节能型光源、变频调速电机； 安排错峰避峰计划、限电和拉路的序位表； 等等。,3 短期电力需求主要影响因素,季节性 工作日/非工作日 电价（分时电价、对电价的预测） 天气 大用户用电情况 电力促
16、销策略 相关商品价格变动 节能技术和设备的应用,4 电力需求价格弹性,4.1 电力需求弹性 4.2 用电需求分类及其影响因素,4.1 电力需求弹性,电力需求的价格弹性一般被简称为电力需求弹性，是电力需求量变动量和电力价格变动量之比。 电力需求弹性反映价格变化对电力需求、电力销售收入的影响。 假定电力需求函数为 则电力需求价格弹性系数定义为：,4.1 电力需求弹性,在价格水平较高处，需求弹性系数小；而在价格水平较低处，需求弹性系数大。,图：电力需求的价格弹性,不同类型的电力用户具有不同的弹性系数。,4.2 用电需求分类及其影响因素,4.2.1 用电需求 4.2.2 用电需求分类 4.2.3 影响
17、用电需求的因素,4.2.1 用电需求,电力用户的用电需求包括在电量和电力两方面的需求。 用电量是指电力用户的电量需求。 电力负荷是指电力用户的电功率需求。在用户侧，广义的电力负荷也泛指用电设备或电力用户。,4.2.2 用电需求分类,电力用户为什么需要分类？ 分类预测电量需求 各类用户的用电需求特点不同 分类定价 各类用户的供电成本不同，对电价的承受力不同 确定供电可靠性等级 按用户的重要性分类 各类用户对供电可靠性的要求不同,4.2.2 用电需求分类,用电需求分类标准按产业 按照电力用户的行业特性 按负荷的大小（用电量、最大需量） 按照电力用户执行的电价 按照电力用户用电可靠性需求 按照用电需
18、求时间,4.2.2.1 按产业分类（补充）,（1）产业结构分类标准 （2）我国的产业划分 （3）不同产业用电特点,（1）产业结构分类标准,根据社会生产活动历史发展的顺序对产业结构进行划分，这是世界上通用的产业结构分类，但各国的划分不尽一致。 第一产业：产品直接取自自然界的部门 第二产业：初级产品进行再加工的部门 第三产业：为生产和消费提供各种服务的部门,（2）我国的产业划分,第一产业：农业（包括种植业、林业、 牧业、副业和渔业）第二产业：工业（包括采掘工业、制造业、自来水、电力、蒸汽、热水、煤气）和建筑业。 第三产业：除第一、第二产业以外的其他各业。,（2）我国的产业划分,第三产业包括的行业多
19、、范围广，可分为两部分；一是流通部门，二是服务部门。 具体又可分为四个层次： 第一层次：流通部门，包括交通输业、邮电通讯业、商业、饮食业、物资供销和仓储业。 第二层次：为生产和生活服务的部门，包括金融、保险业、地质普查业、房地产、公用事业，居民服务业，咨询服务业和综合技术服务业，农、林、牧、渔、水利服务业和水利业，公路、内河（湖）航道养护业等。 第三层次：为提高科学文化水平和居民素质服务的部门，包括教育、文化、广播电视、科学研究、卫生、体育和社会福利事业等。 第四层次：为社会公共需要服务的部门，包括国家机关、政党机关、社会团体、以及军队和警察等。,（3）不同产业用电特点,第一产业 用电量较小
20、总量相对稳定 负荷对于季节和天气状况敏感。 第二产业 用电量最大 负荷稳定，负荷率高。 第三产业 用电量最小 总量相对稳定，随着人民生活水平的提高而增长 负荷率低，一天内负荷波动较大； 对于季节和气温敏感。,4.2.3 影响用电需求的因素,考虑中长期和短期用电需求影响因素 考虑不同用电类别用户的需求影响因素,5 电力需求预测（补充）,5.1 电力需求预测的概念 5.2 电力需求预测分类 5.3 影响电力需求预测的因素 5.4 电力需求预测的特点及基本原理 5.5 电力需求变化的规律性 5.6 电力需求预测技术与方法,5.1 电力需求预测的概念,电力需求是指消费者在某一特定时期内，在各种可能的价
21、格下对电力商品具有购买力的需要数量。预测是指人们在观察和分析客观事物发展过程的历史及现状的基础上，通过对客观事物发展规律的认识，推断其未来状况的过程。,5.1 电力需求预测的概念,电力需求预测包含两方面含义： 需电量预测（即电量预测） 从口径上分为全社会需电量和统调需电量 从内容上可分为第一、二、三产业和居民生活需电量，主要行业需电量预测等。 最大负荷及负荷特性预测（即负荷预测） 从口径上分为全社会最大负荷和统调电网最大负荷预测 负荷特性预测又包括负荷特性指标预测和负荷曲线预测。,5.2 电力需求预测分类,5.2.1 按时间分类 5.2.2 按负荷特性分类,5.2.1 按时间分类,长期预测一般
22、指5年及以上并以年为单位的预测。 中期预测 指1年以上、5年以下并以年为单位的预测，对应五年计划，并逐年滚动预测。 其意义在于帮助决定新的发电机组的安装（包括装机容量大小、地点和时间）与电网的规划、增容和改建，是电力规划部门的重要工作之一。,5.2.1 按时间分类,短期预测 是指一年之内以月、周、天、小时为单位的预测，通常预测未来一个月度、未来一周、未来一天的负荷指标，也预测未来一天24h中的负荷。 意义在于合理安排网内机组的启停及检修计划等。 超短期预测 指未来1h、0.5h甚至未来10min的预测。 意义在于电力系统的实时调度决策。,5.2.2 按负荷特性分类,最高负荷 最低负荷 平均负荷
23、 负荷峰谷差 高峰负荷平均 低谷负荷平均 全网负荷 等等 以满足供电、用电部门的管理工作需要。,5.3影响电力需求预测的因素,宏观经济形势 居民收入和生活水平 人口增长 电价水平 经济结构 气温气候 电力商品的替代品的价格 电价的预期和对自身收入的预期 用电效率改进 消费者的用电习惯发生了变化等等,5.4 电力需求预测特点及基本原理,5.4.1 电力需求预测特点 5.4.2 电力需求预测基本原理,5.4.1 电力需求预测特点,不准确性 电力需求受到多种多样复杂因素的影响，各因素也不断变化，这就决定了预测结果的不准确性。 条件性 电力需求预测是在一定条件下做出的。如果这样的条件跟实际相近，预测结
24、果更准确。,5.4.1 电力需求预测特点,时效性 电力需求预测是针对一定的时间做的预测，需要指明预测的时间，超出该时间范围，预测结果则不具有参考价值。 多方案性 由于预测的不准确性和条件性，需要对各种情况下的电力需求进行预测，因此可以得到各种条件下不同的预测方案。 例如，目前国内省级电力公司做发展规划方案时就提出高、中、低三个预测方案供决策层参考。,5.4.2 电力需求预测基本原理,可知性原理 人们不但可以认识客观结果的过去和现在，而且可以根据过去和现在推测其未来，这就是预测的基本依据。 电力需求的规律是可以被认识，是可知的。 可能性原理 事物发展变化具有多种可能性，所以实践中往往按其发展变化
25、的多种可能性进行多方案预测。,5.4.2 电力需求预测基本原理,惯性原理 又称连续性原理。预测对象的发展变化是一个连续统一的过程，其未来发展是这个过程的延续，原有的某些特性将会保持下去。 这些惯性正是人们进行预测的主要依据。 电力的发展变化同样存在着惯性，如电力需求会以原有的趋势和变化率发展下去。,5.4.2 电力需求预测基本原理,反馈性原理 又称回馈，是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而调节输出结果。 预测的反馈性原理实际上是为了不断提高预测的准确性而进行的反馈调节。 预测的结果和经过实践所得到的实际值存在差距时，可利用这个差距对远期预测进行修改、调整，以
26、提高预测质量。 系统性原理：预测对象是一个完整的系统，它本身有内在的系统，与外界事物的联系又形成了它的外在系统。,5.5 电力需求变化的规律性,电力需求随时间变化的规律性 电力需求的日周期性：电力需求的日周期性是指以一天二十四小时为周期的需求变化所体现出的规律性。,5.5 电力需求变化的规律性,需求的周周期性：指以七天为一周期的需求变化中体现出来的规律性。,5.5 电力需求变化的规律性,需求的年周期性：以一年为周期的需求变化中体现出的规律。由于对于特定研究对象需求的组成成分和比例在连续几年不可能出现巨大的变化，所以其年变化趋势大致相同。,5.5 电力需求变化的规律性,需求的节假日特性：节假日需
27、求除了具有日需求变化趋势外，它与周末日需求变化又有所不同。,5.5 电力需求变化的规律性,需求随天气变化的规律性 温度对需求的影响,5.5 电力需求变化的规律性,降雨量对需求的影响,5.6 电力需求预测技术与方法,5.6.1 经典预测技术 5.6.2 传统预测技术 5.6.3 现代预测技术 5.6.4 组合预测技术,5.6.1 经典预测技术,专家预测法 又称专家调查法，分为专家会议法和专家小组法。 类比法 类比法是对类似事物做对比分析，通过已知事物对未知事物或新事物做出预测。,5.6.1 经典预测技术,概率预测法 概率分为客观概率和主观概率； 客观概率是根据事件发展的客观性统计出来的一种概率；
28、 主观概率是人们凭经验或预感而估算出来的概率； 在很多情况下，人们没有办法计算事件发生的客观概率，这时只能用主观概率来描述事件发生的概率。,5.6.1 经典预测技术,单耗法 是通过某一工业产品的平均单位产品用电量以及该产品的产量，得到生产这种产品的总用电量。 负荷密度法 是从某地区人口或土地面积的平均耗电量出发做预测，不同地区、不同功能的区域，负荷密度是不同的，负荷密度一般kW/km2表示。,5.6.1 经典预测技术,比例系数增长法 假定今后的电力负荷与过去有相同的增长比例，用历史数据求出比例系数，按比例预测未来发展。 电力弹性系数法 电力工业的发展与国民经济发展具有一定的弹性关系。 弹性系数
29、=用电量增长率/国民生产总值增长率。 通过利用规划部门预估的经济增长率数据和对历史数据分析得到电力弹性系数可以预测出未来的用电需求。,5.6.2 传统预测技术,趋势预测法 趋势分析又称趋势曲线分析、曲线拟合或曲线回归。 趋势分析法是根据已知的历史资料来拟合一条曲线，使得这条曲线能反映负荷本身的增长趋势，然后按照这个增长趋势曲线，对要求的未来某一点估计出该时刻的负荷预测值。,5.6.2 传统预测技术,时间序列预测法 是在时间序列变量分析的基础上，运用一定的数学方法建立预测模型，使时间趋势向外延伸，从而预测未来市场的发展变化趋势，确定变量预测值。 灰色预测法 白色系统是指信息完全已知的系统 黑色系
30、统是指信息完全未知的系统， 部分信息已知、部分信息未知的系统就是灰色系统。 一般地说，社会系统、经济系统、生态系统都是灰色系统。,5.6.3 现代预测技术,专家系统预测法 专家系统是一个用基于专家知识的程序设计方法建立起来的计算机系统，由知识数据库、推理机、知识获取部分和解释界面四部分组成。 神经网络预测法 可以模仿人脑做智能化处理，对大量非结构性、非确定性规律具有自适应功能，具有信息记忆、自主学习、 知识推理和优化计算的特点。,5.6.3 现代预测技术,模糊预测法 用模糊理论去综合分析电力负荷与各种因素之间的关系，使众多不确定信息转变为确定信息； 以模糊矩阵来描述电力负荷需求量； 用模糊集合论的原理求解负荷变化规律； 一定程度上，它所表示的事物间的联系更近于实际。,5.6.4 组合预测技术,在实际问题中，单纯的一种方法可能无法很好地解决问题，需要借助其它方法取长补短，达到预期目的。,
