“碳双控”背景下江苏常州代购电预测研究

黄河　张岑　樊丽君　张雪　薛欣然

【关键词】“碳双控”；全社会用电量；代购电量；用电量预测；二次指数平滑法

引言

当前全球气候变化对人类生产生活产生重大影响，能源转型是改善生态环境的重要举措。为此，我国各级政府和企事业单位加快实施“四个革命、一个合作”能源安全新战略和双碳目标。“碳双控”和电力市场化改革将对电网公司发展产生巨大影响。近年来，代购电业务突飞猛进，将深刻影响电网公司售电量市场份额和营业收入，因此有必要深入研究“碳双控”背景下的代购电预测方法，促进电力市场各方协同可持续发展，为经济社会发展提供电力保障。

本文结合江苏常州地区经济社会、电力市场环境和用电量增长特点，考虑“碳双控”要求，构建二次指数平滑法，预测常州地区的全社会用电量、国网常州公司的售电量和代购电量情况，案例研究表明所提方法的合理性。

一、文献综述

代购电预测方法本质上与售电量预测相似，国内外众多学者开展了大量基础研究工作。基于变分模态分解和时域卷积网络，刘杰等人提出多尺度短期电力负荷预测方法，先用变分模态分解将负荷数据分解成一些子序列，然后用时域卷积网络将这些序列进行不同时间尺度的训练；采用全连接网络融合各时间尺度的子序列，解决了传统方法下的短期电力负荷预测精度低等问题[1]。黄炜等人对负荷预测误差修正模型采用完整集成经验模态分解－双向长短期记忆网络，将栈式自编码器与完整集成经验模态分解－双向长短期记忆网络的优势合并，考虑气象因素、工作日类型、气温影响，采用栈式自编码器模型构建电力负荷序列的主要数字特征，而次要特征采用预测过程中产生的误差序列进行表达；通过完整集成经验模态分解算法把误差序列分解成一些分量，并对每个分量建立双向长短期记忆网络模型以获取误差序列的时序特征，最后累加各项分量预测值形成误差预测值；再将两种模型的预测值累加，以便修正负荷预测误差[2]。杨海柱等人构建了智能组合电力负荷预测模型，采用互补集合经验模态分解处理负荷数据各子序列，利用模糊熵算法重组互补集合经验模态分解这些子序列熵值，采用算术优化最小二乘支持向量机模型预测处理后的子序列，对预测值进行叠加输出，采用误差函数对模型进行横向和纵向对比，提升负荷预测模型的抗干扰能力和运算效率[3]。董家富等人提出了一种气象因子与电力负荷的时空关联分析方法，并设计了时空关联分析系统，该系统基于真实数据，利用数据驱动的方法，精细化地分析了全国范围内各区域、各时间段中气象因子与电力负荷的关联特性。具体分析时，首先从原始负荷中分离出气象负荷，然后采用最大信息系数度量不同区域、不同时间、不同气象因子与气象负荷之间的线性或非线性关系[4]。刘景青等人设计了分布式光伏交易决策模型，该模型以售电公司购电成本最小化为目标函数，构建代理双方双价格合约定价机制， 在模型优化和合约结算中采用预测电价和实际电价确定优化决策价格和结算价格，以便平衡代理双方利益[5]。王一等人提出碳排放交易市場和中长期电力市场交互多代理模型，提出碳排放配额初始分配的拍卖比例，对购电商代理、发电企业代理、中长期电力市场、碳排放交易市场设计了相关模型，利用碳排放交易市场和电力市场的价格引导购电商代理和发电企业代理及时调整报价方案，从而实现两个市场的均衡[6]。田力丹等人首先泛化传统电力市场一对一谈判模型的贴现因子，据此构建报价方案，提出了电力市场中大用户直购电多对多谈判模型，贴现因子的取值考虑了谈判轮次、己方集团完成度和己方成交价格等多种因素[7]。

二、分析模型

对于全社会用电量预测和售电量预测，本文采用二次指数平滑法的线性模型，通过近年来对选定地区全社会用电量预测和售电量进行预测，具体模型为：

其中：

三、案例分析

（一）全社会用电量现状

江苏常州市2021年全社会用电量同比增速为12.58%，达到88.38亿千瓦时。

表1 2021年常州市行业用电增长情况表 （单位：万千瓦时）

2021年常州市行业用电量为530.2亿千瓦时，城乡居民用电达到58.16亿千瓦时，分别占全社会用电量90.12%和9.88%，同比增速分别为12.89%和9.84%。第一产业、第二产业、第三产业的用电量分别为3.18亿千瓦时、452.33亿千瓦时和74.72亿千瓦时，分别占全行业用电量0.60%、85.31%、14.09%，同比增速分别为15.34%、12.39、15.92%。

图1 2021年常州市产业用电量结构

（二）代购电量影响因素分析

2022年，常州市将着力推进“532”发展战略，持续巩固六稳六保工作。首先以交通为纲领，高水平强化城市能级。大力推进南沿江城际铁路和常泰铁路等工程的高标准建设；着力完善现代物流体系，布局一核心三枢纽八中心。其次以创新为基础，高效率激活内生动能。加快建设高端创新平台，包括智能制造龙城实验室等，高新技术企业净增450家。第三以产业为核心，高品质建设智造名城。做大做强常州十大先进制造业集群以及八大高成长性产业链。第四优先保护生态，着力推进美丽常州的高质量建设。大力推进“双碳”战略，着力加快能源转型。第五发展文旅产业，高水平构建崭新图景。加快建设一核两带、四级四片的常州旅游总体格局，构建长三角休闲度假中心。第六重视民生，高标准强化共同富裕。着力建设六张民生名片；创建文明典范城市。第七是以融合为要，高层次打开开放格局。第八是以安全为基，高要求守牢发展底线。

近年来国家发改委和江苏省发改委发布了一系列代购电相关文件，主要包括全部工商业用户进入市场、取消工商业目录销售电价、电网企业代理购电、燃煤发电市场交易价格和高耗能企业市场交易电价浮动政策、居民和农业用电价格稳定政策、代理购电用户电价形成方式等。影响最大的是燃煤自备电厂用户和高耗能用户的电网代理购电价格为其他用户的1.5倍。截至2021年底，常州已签约入市23889户，2021年入市2022年未签约退市用户102户。

表2 常州市2021-2022年代购电签约情况

一是售电公司为拓展市场，在2021年一整年期间与部分有意向但未入市用户签订代理购电合同。二是新电价政策出台后，部分未入市但疑似高耗能用户将代理购电合同签订给售电公司，以避免被迫接受电网企业1.5倍代理购电价格。三是低压5G入市用户大幅度增加。以上原因导致入市总量增长。后续如果对高耗能用户实行1.5倍执行，会增加其成本，造成产能的减少。常州地区规上企业绝大部分都已进入售电市场，根据代理购电用户电价和市场化用户电价趋势，2022年参与市场交易的用户处于高电价运行模式。

因居民生活用电和农业生产用电价格仍执行销售目录电价，该部分用电成本暂不会发生变化，该类用户用电量约占全市总电量的12.59%。

（三）全社会用电量和代购电预测

运用上文方法预测常州全社会用电量，结合多种方法组合研判，预计常州2022年全社会用电量同比增速6.12%，达到624.37亿千瓦时。

表3 常州市全社会用电量及增速情况表（单位：亿千瓦时，%）

预计2022年，一次产业用电在全社会用电中的比重不变。随着经济结构调整力度的加大和工业节能技术进步，以及人民生活水平的不断提高，二次产业用电比重稳步下降，三次产业和居民用电比重相应稳步上升。

表4 常州三次产业和居民生活用电量及其增速预测表（单位：亿千瓦时，%）

結合常州2020—2021年新投产的大用户申请容量及用电预测情况，预计常州市2022年电力大用户新增用电量约为10亿千瓦时。根据新冠疫情防控影响电量及业扩报装完成情况，预期2022年工业售电量的增幅在6.6个百分点左右，与全社会用电量增幅持平。综上测算，预计2022年常州售电量为570.50亿千瓦时，同比上升7.15%。

预计常州电网公司代理购电在8.15%～8.38%之间，取8.2%。售电公司代理在57.43%～62.76%之间，取60%。预测2022年全年售电量为570.5亿千瓦时。电网公司代理购电为46.78亿千瓦时，售电公司代理为342.3亿千瓦时。未来常州供电公司需要加强代购电管理工作，首先确保流程合法合规，其次需要提升代购电服务质量，最后是做好风险防控预案。

结论

我国提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略和2060年碳中和愿景，“碳双控”和电力市场化改革将对电网公司发展产生巨大影响。结合江苏常州地区经济社会、电力市场环境和用电量增长特点，考虑“碳双控”要求，构建二次指数平滑法，预测常州地区的全社会用电量、国网常州公司的售电量和代购电量。预计2022年常州市的全社会用电量和售电量仍将保持较快增长，分别达到624.4亿千瓦时和570.5亿千瓦时。未来常州供电公司需要加强代购电管理工作，首先确保流程合法合规，其次需要提升代购电服务质量，最后是做好风险防控预案。案例研究表明所提方法的合理性。