基于大数据分析下多因子约束的低压业扩受限报装投资预测模型研究

国网襄阳供电公司 郭 龙 陈逸馨 国电华研电力科技有限公司 邓奕星

作为城乡经济社会重要的基础设施，配电网是连接能源生产和消费的关键枢纽，是“双碳”工作的主战场，进入“十四五”后，配电网资金投入逐步向着“效率效益”方向进行转变，这便要求各级供电公司设定好配电网建设与发展目标、谋划好配电网建设与发展策略、分解好配电网资金投入、评估好配电网成效收益，支撑新时代“双碳”大目标背景下配电网投资发展转型。业扩报装业务既是提高供电服务水平的关键一环，也是拉升电网资产利用率的重要一步。近年来，随着低压“零费用”报装业务政策实施以来，由于低压业扩受限报装是按“先接入、后改造”原则执行，其年度投资额度是动态未知的，同时也是紧急的，使得决策部门在开展配电网投资分配工作时遇到诸多困难和约束，也一定程度影响了配网投资项目的合理分配和配电网精益提升[1]。

1 业扩配套电网项目简介

1.1 适用范围

10kV及以下业扩配套电网项目是指，为满足客户新装、增容、“转改直”等业扩报装需求引起的10kV及以下电压等级的公共电网（含变电站间隔、开闭所、环网箱、变压器、配电线路、用户分界开关、计量互感器等）新建或改造，由电网企业投资且在综合计划下达阶段未能对应项目明细的专项工程项目。自2022年2月1日起，公司范围内报装容量160kW及以下的报装用电，以低压方式供电、“零费用”接入。

1.2 投资原则

业扩配套电网建设项目是由省公司投资并纳入年度投资计划的专项工程项目，按专项工程管理。一是投资计划按照电网建设项目管理模式编制下达，专款专用。项目建设按网改工程技经编制原则和定额取费，设备材料价格按网改工程信息价计列。二是按“先接入、后改造”原则执行，优先延伸高、低压线路，就近接入；超出可装接容量的台区，一般按新增布点立项。三是物资年度需求根据各单位预测需求汇总，纳入省公司统一采购，按实物方式进行储备。业扩配套电网项目物资必须从实物储备中申请领用。项目设计、监理、施工运用网改工程年度框架协议。四是项目竣工验收按单项工程开展，结决算、审计以各单位定额打包方式开展。

1.3 项目立项与实施

受理用户报装申请后，供电单位按照“先接入、后改造”和“就近接入”原则编制供电方案。方案涉及的业扩配套营销成本项目，实行“即报即批、即批即建、即建即结”。方案涉及的业扩配套电网建设项目，实行“即报即批、即批即建、即建即投”。

1.4 襄阳低压业扩受限报装实绩

2021年，襄阳业扩受限报装单数共计463个，总投资5400.53万元。其中，按照业扩受限类别归类，低压三相线路受限报装（占比59.2%）和台区容量受限报装（占比36.1%）占比最大；从受限原因来看，农产品加工业、养殖业、工业灌溉，以及小商业（旅游）用电报装占比较大。

图1 2021年襄阳业扩受限报装占比情况图

2 低压业扩受限报装投资预测模型构建

低压业扩受限报装投资预测模型研究包括以下方面：一是采用相关性分析方法，确定和业务研究目标相关的影响因子。二是研究制定基于政策指引因子的业扩投资预测方法。三是基于宏观电网指标的业扩投资预测方法。四是研究制定基于微观电网指标的业扩投资预测方法[2]。五是统筹多种方法，构建预测模型。

2.1 相关性分析方法

相关系数是描述两变量x与y之间相关程度的定量指标，相关系数rxy无量纲，其值在[-1，1]范围内。当rxy=0，x与y不存在相关关系，称x与y不相关；当rxy＞0，y随x增加而增加，称x与y正相关；当rxy＜0，y随x增加而减小，称x与y负相关；当|rxy|=1，y可以确切地用变量x的线性函数来表示[1]。最常用的相关系数是Pearson（皮尔逊）相关系数，本文采用Pearson相关系数进行定量化计算，其计算公式为：

公式（2）可以看作将两组数据首先做Z分数处理之后，然后两组数据的乘积和除以样本数，Z分数一般代表正态分布中，数据偏离中心点的距离等于变量减掉平均数再除以标准差。标准差则等于变量减掉平均数的平方和，再除以样本数，最后再开方。

2.2 研究制定基于政策指引因子的业扩投资预测方法

通过统计政府工作报告的“推动乡村振兴”工作模块中高频次出现的而且与电力相关的重点任务，选出“建设高标准农田、提高农机装备水平、农业产业化项目、美丽乡村、示范合作社和家庭农场”影响指标，并通过Pearson相关系数进行定量化计算，发现“建设高标准农田”与农业灌溉用电业扩受限报装高度正相关，相关系数为0.9999；“示范合作社和家庭农场目标、美丽乡村示范村目标、农业产业化项目”与“农产品加工业、养殖业用电、商业旅馆（民宿）用电”类型报装高度正相关，相关系数0.9。

表1 政策指引因子业扩受限报装投资预测模型

通过2020—2021年业扩受限投资以及当年政策指引因子，加权求出实现政策指引因子目标的满足农业灌溉用电和满足农产品加工业等用电单位造价分别为57万元/亩、23万元/个，预测模型如表1。

2.3 研究制定基于宏观电网指标的业扩投资预测方法

通过政府统计年鉴和供电公司年度行业用电分类统计表，选出“乡村居民用户数、乡村居民生活用电量、乡村居民户均用电量、农林牧渔及小加工业用户数、农林牧渔及小加工业电量、农林牧渔及小加工业户表增量、农林牧渔业总产值”影响指标，并通过Pearson相关系数进行定量化计算，发现“乡村居民用户数、乡村居民生活用电量、乡村居民户均用电量”与业扩受限报装不相关，相关系数为0.23、0.51、0.41，因为三相电不纳入居民用电量计算；“林牧渔及小加工业电量、农林牧渔及小加工业户表增量、农林牧渔业总产值”与业扩受限报装高度正相关，相关系数分别为0.9、0.93、0.96。

表2 宏观电网指标触发业扩受限投资预测模型

通过2020—2021年业扩受限投资以及对应指标数值得出历史逐年单位造价，通过加权平均得到“农林牧渔及小加工业电量”“农林牧渔及小加工业户表增量”“农林牧渔业总产值”触发业扩受限投资的单位造价分别为0.075元/kWh、4830元/个、0.00054元/元。

通过2017—2021年政府统计年鉴和供电公司年度行业用电分类统计表，构建多元线性回归模型：

y=β0+β1x1+β2x2+…+βpxp+ε，矩阵表达式为y+xβ+ε，其中：

2.4 研究制定基于微观电网指标的业扩投资预测方法

通过“网上电网”“智能化供电服务指挥系统”“用电采集系统”等平台，导出2020—2021年业扩受限报装单、26891个台区负载运行数据以及261万户表数据清单为大数据分析挖掘提供基础。选出“配变年最大负载率、台区三相表占比”影响指标，并通过Pearson相关系数进行定量化计算，可知“台区三相表占比”指标与低压三相线路受限以及台区容量受限业扩呈现高度相关[3]，相关系数分别为0.95、0.91；配变年最大负载率与台区容量受限业扩呈现高度相关，与低压三相线路受限业扩不相关，相关系数分别为0.91、0.50。

图2 配变年最大负载率、台区三相表占比指标与业扩受限报装相关性分析图

通过2021年业扩受限报装清单和触发业扩报装台区对应2020年台区清单数据，进行正反向分析，得出以下结论：

一是单个业扩报装项目平均投资情况，单位台区容量受限业扩投资23.31万元/个，单位低压三相线路受限业扩投资7.67万元/个，单位低压单相线路受限业扩投资4.07万元/个。

二是“台区三相表占比”可预测低压三相线路受限以及台区容量受限业扩投资，当台区三相表占比＜25%时，大概率触发低压三相线路以及台区容量受限业扩报装。由三相用电需求触发低压业扩报装概率分布见表3。

三是“配变年最大负载率”可预测台区容量受限业扩投资，2021年台区容量受限业扩项目中，有86.5%的台区负载率大于30%，则负载率大于30%的台区容易触发“台区容量受限”。其中由年最大负载率触发低压业扩报装概率分布见表4。

3 应用实例

基于政府政策指引因子、宏观与微观电网指标的预测方法构建多因子约束的低压业扩受限报装预测模型，以2021年襄阳相关数据，开展2022年低压业扩受限报装投资预测。

表3 基于三相户表占比指标业扩受限报装投资预测成果

表4 基于配变年最大负载率指标业扩受限报装投资预测成果

表5 政策指引因子业扩受限报装投资预测成果

表6 基于宏观电网指标业扩受限报装投资预测成果

表7 基于宏观电网指标业扩受限报装投资预测成果

一是基于政策指引因子的业扩投资方法模型，预测20 22年襄阳业扩受限报装总投资为6357.31万元。

二是基于宏观电网指标的业扩投资预测方法模型，预测2022年度业扩投资为5343.93万元。

三是基于微观电网指标的业扩投资预测方法模型，预测2022年度业扩投资为6043.61万元。

故通过以上多预测方法加权综合计算，预测得到2022年度低压业扩受限报装投资约为5914.95万元。

4 结语

故本文通过“网上电网”“智能化供电服务指挥系统”“用电采集系统”等平台，导出2020—2021年业扩受限报装单、26891个台区负载运行数据以及261万户表数据清单为大数据分析挖掘提供基础，基于电网大数据开展了触发低压业扩受限报装的影响因素分析，创新性制定了基于政府政策指引因子、宏观与微观电网指标的预测方法，构建多因子约束的低压业扩受限报装预测模型，为襄阳公司在次年刚需投资预测、投资与成效量化，投资科学分配等工作决策提供了科学依据，同时推动该预测模型上线网上电网应用模块，在全省各地市投资决策工作中提供襄阳经验。