一种基于电力需求预测的国际电网投入决策方法与流程

本发明涉及电网分析技术领域，具体涉及一种基于电力需求预测的国际电网投入决策方法。

背景技术：

国际电网投入是响应国家战略号召，也是加强互联互通、应对全球挑战、促进世界经济增长、实现共同繁荣重要选择。中国参与到境外电网建设过程中，给选定国家或地区带来发展机会，同时也扩大中国影响力。国际电网投入是基础设施投入、能源资源、产业合作等领域，现有关于电网投入规模预测，主要有两种方法：一种是直接法，即是通过电网投入规模数据进行投入规模预测，该方法适用于可精准获得电网投入数据的相关研究，然而并未考虑电力需求变化情况，以及社会经济环境改变情况；另一种是间接法，即是依据已知电力消费数据进行预测，结合社会经济、电力相关企业实际情况，进行电网投入预测与规划，该方法与电力消费数据对接，其数据获得较为便利，同时可结合社会环境和企业实际情况制定投入规划，更具有针对性。

已有关于电网投入决策的研究主要以一个国家或地区内部的决策单位为研究对象，讨论国家或地区内部的电力或电网投入规划。然而，这种国家或地区内部电网投入决策与国家层面的电力或电网投入存在着较大差别。在全球化、区域(国家)合作背景下，全球经济金融交织紧密，识别国家层面的电力需求的缺口，是当前电力相关企业面临重要机遇与挑战，只有把握机遇融入全球化浪潮中，以帮助电力相关企业做好国际电网投入决策，最终实现资源有效利用的目的。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种基于电力需求预测的国际电网投入决策方法，其特征在于，包括以下步骤：

确定当前区域经济发展状况，构建电力需求量预测模型，确定未来特定时间点电力需求量；

依据电力需求量预测结果及当前区域电力供给量，确定地区电力需求缺口量；

采用地区历史发电机组年平均小时数，结合电力需求缺口，确定未来地区新建装机容量；使用经验已知的功率因数，获得未来投入的负荷容量，再乘以每单位负荷容量所需电网投入额，可知新建电网投入总额；

根据地区历史电网投入及电网国际投入数据，确定电网国际投入比例，在根据所述新建电网投入总额，计算当前地区国际电网投入总额。

在上述方法中，所述

地区经济发展情况，包括区域的发展规划和政策规定，社会经济环境，人口数量，经济结构，气候条件和资源禀赋；

当前地区电网发展现状包括当前地区电网结构，电网运行可靠性，功率因数，电力负荷特征和分布特征，以及地区历史电网投入及电网国际投入数据。

在上述方法中，所述构建电力需求量预测模型具体如下：

elecit＝a1ani²it+a2aniit+zitb+ui+vt+eit(1)

式中，i表示区域，t表示年份，因变量elecit表示第i个区域第t年的人均耗电量；自变量aniit表示第i个区域第t年的经济增长，二次项ani²it；

zit表示一组控制变量，包括固定资本形成总额占地区生产总值的百分比gfcfit、人口数量popit、人口密度dopit、城镇化水平iasit，商品贸易mtit，二氧化碳排放量co2it；

a1和a2分别表示经济增长对电力需求影响的二次项和一次项估计系数；b表示控制变量的估计向量；ui和vt分别表示不随时间和区域变化而变化的变量，eit表示随机扰动项。

在上述方法中，所述确定外资电网投入总额计算如下：

新建装机容量＝预测人均电力消费缺口×总人口×发电机组年平均小时数；

负荷容量＝新建装机容量×功率因数；

新建电网投入额＝负荷容量×每单位负荷容量所需电网投入额；

外资电网投入额＝新建电网投入额×外资投入比例。

本发明通过当前区域经济发展状况建立电力需求量预测模型可预测未来特定时间点电力需求量，根据当前电力需求量确定电力供求缺口量，再结合当前地区电网发展现状，估算电网投入规模具有较大的可行性和适用性，可以解决电力相关公司面临的国际视角的投入困境，以帮助电力相关企业做好国际电网投入决策，最终实现资源有效利用的目的。

附图说明

图1为本发明提供的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明做出详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种基于电力需求预测的国际电网投入决策方法，其决策主要内容是估算国际电网投入总额，以帮助电力相关企业做好国际电网投入决策，最终实现资源有效利用的目的，包括以下步骤：

s1、确定当前区域经济发展状况，构建电力需求量预测模型，确定电力需求量预测结果；其中，区域经济发展情况包括区域的发展规划和政策规定，社会经济环境，人口数量，经济结构，气候条件和资源禀赋。

由于经济增长、人口数量等变量是电力需求重要影响因素，其中经济增长包括为快速经济增长、中速经济增长和低速经济增长，因此，构建电力需求量模型如下所示：

elecit＝a1ani²it+a2aniit+zitb+ui+vt+eit(1)

式中，i表示区域，t表示年份，因变量elecit表示第i个区域第t年的人均耗电量；自变量aniit表示第i个区域第t年的经济增长，鉴于经济增长与电力需求或存在非线性关系，同时引入了经济增长二次项ani²it；

zit表示一组控制变量，包括固定资本形成总额占地区生产总值的百分比gfcfit、人口数量popit、人口密度dopit、城镇化水平iasit，商品贸易mtit，二氧化碳排放量co2it，各变量具体如下表1所示。

a1和a2分别表示经济增长对电力需求影响的二次项和一次项估计系数；b表示控制变量的估计向量；ui和vt分别表示不随时间和区域变化而变化的变量，eit表示随机扰动项。

本实施例，依据数据结构选择实证模型，因上述模型为面板数据模型，故选择固定效应模型(fe)和随机效应模型(re)来进行实证检验，采用豪斯曼检验(hausmantest)予以确定模型选择，即固定效应模型(fe)或随机效应模型(re)。

采用的变量如下所示：

表1变量构成及代号表

s2、依据电力需求量预测结果及当前区域电力需求量，确定电力需求缺口量；

依据电力需求预测结果，同时以当前电力供给量作为电力供给，进而测算电力供求缺口，电力供求缺口即是未来国家需要的电力装机容量，具体如下：

电力需求缺口＝elecit-eleci(2)

其中，elecit表示测算的第i个区域第t年电力需求量；eleci表示第i个区域当前电力供给量。

s3、依据电力需求量预测结果及当前区域电力供给量，确定地区电力需求缺口量；

采用地区历史发电机组年平均小时数，结合电力需求缺口，确定未来地区新建装机容量；

新建装机容量＝预测人均电力消费缺口×总人口×发电机组年平均小时数

负荷容量＝新建装机容量×功率因数

其中，当前地区电网发展现状包括当前地区电网结构，电网运行可靠性，功率因数，电力负荷特征和分布特征，以及地区历史电网投入及电网国际投入数据。

发电机组年平均小时数依据历史数据估算获得。一般情况而言，不同地区、不同发电类型的机组年利用小时数都有所不同。可以将年利用小时数分为5000和8000小时两个档次。

s4、根据地区历史电网投入及电网国际投入数据，确定电网国际投入比例，在根据所述新建电网投入总额，计算当前地区国际电网投入总额，具体如下：

新建电网投入额＝负荷容量×每单位负荷容量所需电网投入额

外资电网投入总额＝新建电网投入额×外资投入比例

其中，每单位负荷容量所需电网投入额、外资投入比例依据历史数据估算获得。这两个指标是依据历史经验数据和要求设定。

下面通过具体案例分析本实施例。

(1)电力需求预测数据来源

相关数据来源于世界银行数据银行提供的数据库，网址：https://data.worldbank.org.cn/。获得105个国家或地区1995至2014年数据。其中，涉及到60个国家或地区中39个国家或地区。最终形成样本量是1995至2014年105个国家或地区，共计2100个样本量。其中，涉及到39个国家或地区，共计780个样本量。

(2)电力需求预测实证结果

表2报告了全样本估计和选定国家或地区估计结果。模型1至3表示总体样本回归结果，而模型4至6表示选定国家或地区样本回归结果。模型1和模型4表示仅有关注自变量经济增长的基础模型估计结果，模型2和模型5是在基础模型(模型1和模型4)之上增加控制变量估计结果，而模型3和模型6除此之外还控制了时间虚拟变量。

模型实证结果可以发现，拟合优度相对较高，说明回归效果良好。根据模型选择检验，最终选择固定效应模型。通过实证估计结果可以看到，模型1至6均显示出了经济增长与电力需求之间的函数关系，即a1和a2分别为负数和正数，并且再1％的显著性水平下显著，表明经济增长与电力需求呈现二次函数关系，倒u型函数关系，也意味着随着经济增长的增加，电力需求先增加后减少。

表2估计结果

括号内是稳健标准误差，星号表示显著性，*表示1％，**表示5％，***表示10％；

(3)多情景电力需求预测

a.经济增长率确定

电力消费与经济发展阶段划分。电力消费与经济情况关系密切，要研究“一带一路”地区电力投入供求情况，也需了解沿线各国的经济发展水平。基于不同的衡量指标和划分依据，不同的经济学家对一国的经济情况有不同的衡量模式。美国经济学家hollisb.chenery将现代经济增长理解为经济结构的重大转变，依据人均收入水平，将一国的经济发展阶段划分为发展阶段、初级产品阶段、工业化阶段(分为初期、中期、后期)、以及后工业阶段。

由于各国货币的相对价值在不断发生变化，以美元计价的人均收入也会发生变化，故用人均收入水平划分经济发展阶段具有一定的局限性。胡兆光认为用电量与gdp呈正相关，可以用人均用电量对经济发展阶段进行划分。

电力消费与城镇化演变。城镇化进程可以促进能源消费增加，加快能源消费结构转变，进而促进电力需求的增长。中国城镇化率与全社会用电量相关系数为0.95；国际上，以美国、日本、法国、意大利、韩国、印度、巴西七个国家为例，这些国家城镇化率与全社会用电量的相关系数均为0.8以上，部分国家甚至超过0.97；总体而言，用电量基本随着城镇化率的提高而增加。可将城镇化率作为经济发展阶段的划分参考，以补充经济发展阶段人均耗电量的划分标准。

选定国家或所处经济情况发展判断。根据经济发展阶段划分方法，利用世界银行2014年世界各国人均耗电量的数据对选定国家或地区所处经济发展阶段划分，(因2015～2017年人均耗电量数据，世界银行暂未更新，故采用现有的最新数据2014年)。得出选定国家或地区大多数都处于工业发展阶段，电力市场有很大的发展潜力。

总体而言，假设经济增长情况包括三种，低速经济增长、中速经济增长和高速经济增长，其经济增长率分别位于区间0-5％，5％-10％，10％-30％。不同经济发展阶段有着不同的经济发展速度，初级产品阶段经济发展因其经济受限于资源、技术等条件，因此具有较低的经济发展速度，工业化阶段初期经济发展拥有中速经济增长，中期实现了高速经济增长，而工业化后期和完成工业化阶段拥有中速经济增长，而发达经济阶段经济发展因达到一定发展阶段回落至低速经济发展。仅汇报四个国家情况。

表3选定国家或地区所处经济发展阶段与经济增长速度

b.电力需求预测结果

依据实证研究结果模型和增长速度预测，我们估算一带一路沿线国家或地区电力需求情况。不同经济增长水平下2020、2025和2030年电力需求预测值。仅汇报四个国家情况。

表4电力需求预测结果

(4)电力供求缺口预测及特点

此案例分析2014年的电力需求实际值即是该电力需求的供给量，电力需求预测的预测值是未来电力需求量。电力供给量和电力需求量即认为是电力供求缺口。这里仅汇报四个重点国家或地区的不同经济增长速度的电力需求缺口：

表5电力需求缺口

通过发现有以下几个特点：第一，也门、斯里兰卡、菲律宾、孟加拉国，四个国家或地区均属于初级产品阶段或工业化初级阶段，无论表现为任何经济增长速度，其电力的供求缺口均十分严重，亟需电力装机容量和电网投入。四个国家或地区也是公司关注的重点对象，进行电网投入配置。第二，印度尼西亚、土耳其、孟加拉国、尼泊尔、巴基斯坦、摩尔多瓦、约旦、罗马尼亚、埃及，以上九个国家或地区较多的属于工业化阶段，当经济增长相对较高速度时，就会存在较大的电力的供求缺口，亟需装机容量和电网投入。第三，其他国家或地区属于工业化完成化阶段和发达经济阶段，电力供求缺口相对较小。因此，电力装机容量和电网投入需求相对较少，电网投入空间有限。

总结可以发现，亟需电力的国家多集中于初级产品阶段、工业化初级和中级阶段。同时，随着经济增长水平的提升，其电力需求缺口逐渐增加。

(5)装机总容量

应用发电厂机组等效利用小时数来计算发电机组装机容量，即用用电量除以发电机组年平均小时数，一般情况而言，不同地区、不同发电类型的机组年利用小时数都有所不同。可以将年利用小时数分为5000和8000小时两个档次。通过计算获装机总容量：

表6装机容量(单位：万千瓦)

(6)负荷容量

已经知道装机容量，按功率因数0.9考虑，则负荷容量等于装机容量除以0.9，获得负荷容量：

表7负荷容量(单位：mva)

(7)根据上述计算外资电网投入总额。

若每万千伏安投入0.05万元。将表5的负荷容量乘以估算的投入金额得到各个国家电网投入金额：

表8电网投入额/亿美元

该标中电网投入额假定全部电网均为对外投入获得，实际投入过程中可按照一定比例来确定公司电网投入额，同时若联网投入时也可以根据比例进行公司联网投入额测算。

本发明有益效果主要体现在以下几个方面：

(1)技术有益效果，该项发明填补了国际电网投入研究的空白，本发明针对国际化和选定国家或地区外资电网投入的相关研究，为电力相关企业合理的电力投入相应地区或国家决策提供了重要的理论参考。

(2)社会有益效果，该发明针对国际电网投入，电力行业属于公共事业行业，具有重要的社会效应，而针对电力供求缺口严重的国家，可以解决当地居民用电，帮助电力相关企业做好国际电网投入决策，最终实现资源有效利用的目的，具有重要的社会效益。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。