“碳雙控”背景下江蘇常州代購電預測研究

黃河　張岑　樊麗君　張雪　薛欣然

【關(guān)鍵詞】“碳雙控”；全社會用電量；代購電量；用電量預測；二次指數(shù)平滑法

引言

當前全球氣候變化對人類生產(chǎn)生活產(chǎn)生重大影響，能源轉(zhuǎn)型是改善生態(tài)環(huán)境的重要舉措。為此，我國各級政府和企事業(yè)單位加快實施“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略和雙碳目標。“碳雙控”和電力市場化改革將對電網(wǎng)公司發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。近年來，代購電業(yè)務(wù)突飛猛進，將深刻影響電網(wǎng)公司售電量市場份額和營業(yè)收入，因此有必要深入研究“碳雙控”背景下的代購電預測方法，促進電力市場各方協(xié)同可持續(xù)發(fā)展，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供電力保障。

本文結(jié)合江蘇常州地區(qū)經(jīng)濟社會、電力市場環(huán)境和用電量增長特點，考慮“碳雙控”要求，構(gòu)建二次指數(shù)平滑法，預測常州地區(qū)的全社會用電量、國網(wǎng)常州公司的售電量和代購電量情況，案例研究表明所提方法的合理性。

一、文獻綜述

代購電預測方法本質(zhì)上與售電量預測相似，國內(nèi)外眾多學者開展了大量基礎(chǔ)研究工作?；谧兎帜B(tài)分解和時域卷積網(wǎng)絡(luò)，劉杰等人提出多尺度短期電力負荷預測方法，先用變分模態(tài)分解將負荷數(shù)據(jù)分解成一些子序列，然后用時域卷積網(wǎng)絡(luò)將這些序列進行不同時間尺度的訓練；采用全連接網(wǎng)絡(luò)融合各時間尺度的子序列，解決了傳統(tǒng)方法下的短期電力負荷預測精度低等問題[1]。黃煒等人對負荷預測誤差修正模型采用完整集成經(jīng)驗模態(tài)分解－雙向長短期記憶網(wǎng)絡(luò)，將棧式自編碼器與完整集成經(jīng)驗模態(tài)分解－雙向長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢合并，考慮氣象因素、工作日類型、氣溫影響，采用棧式自編碼器模型構(gòu)建電力負荷序列的主要數(shù)字特征，而次要特征采用預測過程中產(chǎn)生的誤差序列進行表達；通過完整集成經(jīng)驗模態(tài)分解算法把誤差序列分解成一些分量，并對每個分量建立雙向長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型以獲取誤差序列的時序特征，最后累加各項分量預測值形成誤差預測值；再將兩種模型的預測值累加，以便修正負荷預測誤差[2]。楊海柱等人構(gòu)建了智能組合電力負荷預測模型，采用互補集合經(jīng)驗模態(tài)分解處理負荷數(shù)據(jù)各子序列，利用模糊熵算法重組互補集合經(jīng)驗模態(tài)分解這些子序列熵值，采用算術(shù)優(yōu)化最小二乘支持向量機模型預測處理后的子序列，對預測值進行疊加輸出，采用誤差函數(shù)對模型進行橫向和縱向?qū)Ρ?，提升負荷預測模型的抗干擾能力和運算效率[3]。董家富等人提出了一種氣象因子與電力負荷的時空關(guān)聯(lián)分析方法，并設(shè)計了時空關(guān)聯(lián)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于真實數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，精細化地分析了全國范圍內(nèi)各區(qū)域、各時間段中氣象因子與電力負荷的關(guān)聯(lián)特性。具體分析時，首先從原始負荷中分離出氣象負荷，然后采用最大信息系數(shù)度量不同區(qū)域、不同時間、不同氣象因子與氣象負荷之間的線性或非線性關(guān)系[4]。劉景青等人設(shè)計了分布式光伏交易決策模型，該模型以售電公司購電成本最小化為目標函數(shù)，構(gòu)建代理雙方雙價格合約定價機制， 在模型優(yōu)化和合約結(jié)算中采用預測電價和實際電價確定優(yōu)化決策價格和結(jié)算價格，以便平衡代理雙方利益[5]。王一等人提出碳排放交易市場和中長期電力市場交互多代理模型，提出碳排放配額初始分配的拍賣比例，對購電商代理、發(fā)電企業(yè)代理、中長期電力市場、碳排放交易市場設(shè)計了相關(guān)模型，利用碳排放交易市場和電力市場的價格引導購電商代理和發(fā)電企業(yè)代理及時調(diào)整報價方案，從而實現(xiàn)兩個市場的均衡[6]。田力丹等人首先泛化傳統(tǒng)電力市場一對一談判模型的貼現(xiàn)因子，據(jù)此構(gòu)建報價方案，提出了電力市場中大用戶直購電多對多談判模型，貼現(xiàn)因子的取值考慮了談判輪次、己方集團完成度和己方成交價格等多種因素[7]。

二、分析模型

對于全社會用電量預測和售電量預測，本文采用二次指數(shù)平滑法的線性模型，通過近年來對選定地區(qū)全社會用電量預測和售電量進行預測，具體模型為：

其中：

三、案例分析

（一）全社會用電量現(xiàn)狀

江蘇常州市2021年全社會用電量同比增速為12.58%，達到88.38億千瓦時。

表1 2021年常州市行業(yè)用電增長情況表 （單位：萬千瓦時）

2021年常州市行業(yè)用電量為530.2億千瓦時，城鄉(xiāng)居民用電達到58.16億千瓦時，分別占全社會用電量90.12%和9.88%，同比增速分別為12.89%和9.84%。第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的用電量分別為3.18億千瓦時、452.33億千瓦時和74.72億千瓦時，分別占全行業(yè)用電量0.60%、85.31%、14.09%，同比增速分別為15.34%、12.39、15.92%。

圖1 2021年常州市產(chǎn)業(yè)用電量結(jié)構(gòu)

（二）代購電量影響因素分析

2022年，常州市將著力推進“532”發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)鞏固六穩(wěn)六保工作。首先以交通為綱領(lǐng)，高水平強化城市能級。大力推進南沿江城際鐵路和常泰鐵路等工程的高標準建設(shè)；著力完善現(xiàn)代物流體系，布局一核心三樞紐八中心。其次以創(chuàng)新為基礎(chǔ)，高效率激活內(nèi)生動能。加快建設(shè)高端創(chuàng)新平臺，包括智能制造龍城實驗室等，高新技術(shù)企業(yè)凈增450家。第三以產(chǎn)業(yè)為核心，高品質(zhì)建設(shè)智造名城。做大做強常州十大先進制造業(yè)集群以及八大高成長性產(chǎn)業(yè)鏈。第四優(yōu)先保護生態(tài)，著力推進美麗常州的高質(zhì)量建設(shè)。大力推進“雙碳”戰(zhàn)略，著力加快能源轉(zhuǎn)型。第五發(fā)展文旅產(chǎn)業(yè)，高水平構(gòu)建嶄新圖景。加快建設(shè)一核兩帶、四級四片的常州旅游總體格局，構(gòu)建長三角休閑度假中心。第六重視民生，高標準強化共同富裕。著力建設(shè)六張民生名片；創(chuàng)建文明典范城市。第七是以融合為要，高層次打開開放格局。第八是以安全為基，高要求守牢發(fā)展底線。

近年來國家發(fā)改委和江蘇省發(fā)改委發(fā)布了一系列代購電相關(guān)文件，主要包括全部工商業(yè)用戶進入市場、取消工商業(yè)目錄銷售電價、電網(wǎng)企業(yè)代理購電、燃煤發(fā)電市場交易價格和高耗能企業(yè)市場交易電價浮動政策、居民和農(nóng)業(yè)用電價格穩(wěn)定政策、代理購電用戶電價形成方式等。影響最大的是燃煤自備電廠用戶和高耗能用戶的電網(wǎng)代理購電價格為其他用戶的1.5倍。截至2021年底，常州已簽約入市23889戶，2021年入市2022年未簽約退市用戶102戶。

表2 常州市2021-2022年代購電簽約情況

一是售電公司為拓展市場，在2021年一整年期間與部分有意向但未入市用戶簽訂代理購電合同。二是新電價政策出臺后，部分未入市但疑似高耗能用戶將代理購電合同簽訂給售電公司，以避免被迫接受電網(wǎng)企業(yè)1.5倍代理購電價格。三是低壓5G入市用戶大幅度增加。以上原因?qū)е氯胧锌偭吭鲩L。后續(xù)如果對高耗能用戶實行1.5倍執(zhí)行，會增加其成本，造成產(chǎn)能的減少。常州地區(qū)規(guī)上企業(yè)絕大部分都已進入售電市場，根據(jù)代理購電用戶電價和市場化用戶電價趨勢，2022年參與市場交易的用戶處于高電價運行模式。

因居民生活用電和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電價格仍執(zhí)行銷售目錄電價，該部分用電成本暫不會發(fā)生變化，該類用戶用電量約占全市總電量的12.59%。

（三）全社會用電量和代購電預測

運用上文方法預測常州全社會用電量，結(jié)合多種方法組合研判，預計常州2022年全社會用電量同比增速6.12%，達到624.37億千瓦時。

表3 常州市全社會用電量及增速情況表（單位：億千瓦時，%）

預計2022年，一次產(chǎn)業(yè)用電在全社會用電中的比重不變。隨著經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整力度的加大和工業(yè)節(jié)能技術(shù)進步，以及人民生活水平的不斷提高，二次產(chǎn)業(yè)用電比重穩(wěn)步下降，三次產(chǎn)業(yè)和居民用電比重相應(yīng)穩(wěn)步上升。

表4 常州三次產(chǎn)業(yè)和居民生活用電量及其增速預測表（單位：億千瓦時，%）

結(jié)合常州2020—2021年新投產(chǎn)的大用戶申請容量及用電預測情況，預計常州市2022年電力大用戶新增用電量約為10億千瓦時。根據(jù)新冠疫情防控影響電量及業(yè)擴報裝完成情況，預期2022年工業(yè)售電量的增幅在6.6個百分點左右，與全社會用電量增幅持平。綜上測算，預計2022年常州售電量為570.50億千瓦時，同比上升7.15%。

預計常州電網(wǎng)公司代理購電在8.15%～8.38%之間，取8.2%。售電公司代理在57.43%～62.76%之間，取60%。預測2022年全年售電量為570.5億千瓦時。電網(wǎng)公司代理購電為46.78億千瓦時，售電公司代理為342.3億千瓦時。未來常州供電公司需要加強代購電管理工作，首先確保流程合法合規(guī)，其次需要提升代購電服務(wù)質(zhì)量，最后是做好風險防控預案。

結(jié)論

我國提出了“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略和2060年碳中和愿景，“碳雙控”和電力市場化改革將對電網(wǎng)公司發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。結(jié)合江蘇常州地區(qū)經(jīng)濟社會、電力市場環(huán)境和用電量增長特點，考慮“碳雙控”要求，構(gòu)建二次指數(shù)平滑法，預測常州地區(qū)的全社會用電量、國網(wǎng)常州公司的售電量和代購電量。預計2022年常州市的全社會用電量和售電量仍將保持較快增長，分別達到624.4億千瓦時和570.5億千瓦時。未來常州供電公司需要加強代購電管理工作，首先確保流程合法合規(guī)，其次需要提升代購電服務(wù)質(zhì)量，最后是做好風險防控預案。案例研究表明所提方法的合理性。