4. 负荷预测与电力电量平衡
输电网扩展规划的第一步不是画线路，而是回答一个更基础的问题：未来若干年，电网到底要送多少电、扛多大峰？负荷预测给出需求的时间序列，电力电量平衡则把这条需求曲线与电源、备用、联络线能力对齐，最终形成规划模型可以直接使用的需求输入。预测偏差10%，可能让一条500 kV线路提前五年上马，也可能让变电站扩建推迟一个周期，因此本章的每一个数字都需要有明确的来源和口径。
一、中长期负荷预测方法
中长期预测通常覆盖5～20年，服务于网架规划、变电站布点和输电走廊预留。常用方法可归为三类：趋势外推类（如线性回归、指数平滑、灰色GM(1,1)）、相关分析类（如多元回归、弹性系数法）和综合判断类（如部门分析法、负荷密度法）。选择方法时先看数据条件：若历史电量序列完整且增长平稳，趋势外推足够；若地区正处于产业导入期，则必须引入GDP、人口、产业结构等解释变量。
以某地区为例，假设2019—2023年全社会用电量分别为 82、88、95、101、108 亿kWh，采用二次指数平滑（α=0.6）外推，得到2025年约 121 亿kWh、2030年约 148 亿kWh。同时用弹性系数法校核：若规划期GDP年均增速6.5%、电力弹性系数取0.75，则电量年均增速约4.9%，2030年电量约 108×(1.049)^7≈150 亿kWh。两种方法结果接近，可取中值并给出±8%的区间，作为后续平衡的敏感性边界。
最大负荷预测不能简单由电量除以年利用小时数，因为负荷曲线形态会随产业结构变化。更稳妥的做法是：先预测年最大负荷利用小时数Tmax的变化趋势，再反推最大负荷。例如上述地区2023年Tmax为5200 h，随着第三产业和居民负荷占比上升，预计2030年降至4900 h，则2030年最大负荷约为 148亿kWh ÷ 4900 h ≈ 3020 MW。这个数字才是电力平衡的直接输入。
二、电量平衡与电力平衡计算
电量平衡回答“全年电量够不够”，电力平衡回答“高峰时刻功率够不够”，两者必须分别做、分别校核。电量平衡的基本式为：
规划期总电量需求 = 本地电源可发电量 + 净受入电量
本地电源可发电量 = Σ(装机容量 × 年利用小时数 × (1-厂用电率))
净受入电量 = 联络线受入电量 - 联络线送出电量仍以上述地区为例，2030年电量需求148亿kWh。本地火电装机1800 MW、年利用小时4500 h、厂用电率6%，可发电量约 1800×4500×0.94 = 7614 GWh；风电装机600 MW、利用小时2200 h，可发电量1320 GWh；光伏装机400 MW、利用小时1300 h，可发电量520 GWh。本地合计约9454 GWh，缺口约 14800-9454 = 5346 GWh，需通过联络线受入或新增电源解决。若规划新建一条500 kV联络线，年受入电量按5000 GWh考虑，则电量基本平衡，剩余缺口由需求侧响应和分布式电源补充。
电力平衡则要按规划水平年的最大负荷时刻计算：
所需可用容量 = 最大负荷 × (1 + 备用率)
可用容量 = 火电可调容量 + 风电可信容量 + 光伏可信容量 + 联络线受入容量
火电可调容量 = 装机容量 × (1-厂用电率) × 检修备用系数假设2030年最大负荷3020 MW，备用率取15%，则所需可用容量约3473 MW。火电可调容量按 1800×0.94×0.92≈1557 MW；风电可信容量按装机10%计为60 MW；光伏可信容量按5%计为20 MW；联络线受入容量按800 MW计。合计约2437 MW，缺口约1036 MW。这说明仅靠现有电源和一条联络线，电力平衡在高峰时刻仍然紧张，规划中必须考虑新增调峰机组或第二条受电通道。
三、备用容量确定
备用容量不是拍脑袋的百分比，而是由三类需求叠加而成：负荷备用应对分钟级负荷波动，通常取最大负荷的3%～5%；事故备用应对单台最大机组或单条联络线跳闸，取最大负荷的8%～10%；检修备用为计划检修留出空间，取5%～8%。三者相加约15%～20%，具体取值要看系统装机结构、联络线强度和负荷特性。上述示例取15%，属于偏紧但可接受的方案；若该地区风电占比继续提高，事故备用应向上限靠拢，因为风电出力的不确定性会放大高峰时段的功率缺额。
备用容量的空间分布同样重要。备用应尽量布置在负荷中心附近，否则高峰时段需要长距离输送备用功率，既增加网损，又可能造成输电断面越限。规划中可把备用需求分解到各分区，再与分区电力平衡结果叠加，形成分区备用缺口表，作为变电站和线路扩容的依据。
四、为扩展规划提供需求输入
经过上述步骤，规划模型最终需要三类输入：逐年电量需求（用于电量平衡和燃料供应分析）、逐年最大负荷及负荷曲线（用于电力平衡和调峰分析）、分区负荷分布及备用需求（用于网架布局和变电站选址）。这三类输入应保持口径一致：电量与负荷必须来自同一套预测情景，备用率必须与可靠性标准匹配，分区划分必须与规划网络节点对应。