35kV輸變電項目可研過程中最大負荷同時率計算方法分析

馬沖

（貴州電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心 550001）

35kV輸變電項目可研過程中最大負荷同時率計算方法分析

馬沖

（貴州電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心 550001）

對目前部分35kV輸變電項目可研報告中最大負荷同時率計算方法存在的問題進行了分析，提出一種更為簡單、準確且適用于項目評審過程的方法。

最大負荷同時率

引言

在電網(wǎng)規(guī)劃過程中，最大負荷同時率（以下簡稱同時率）作為一項基本參數(shù)，是確定整個電網(wǎng)可能出現(xiàn)的最大負荷的關鍵指標，關系到規(guī)劃方案的必要性，該指標的確定通常需要對所涉及電網(wǎng)各個子區(qū)域的負荷情況有比較完備的收資和分析，其過程是比較復雜和費時的。同樣，對于配電網(wǎng)輸變電項目（特別是中壓配電網(wǎng)）而言，同時率的取值直接決定規(guī)劃年最大負荷的水平，進而關系到項目的建設必要性，而這點無論對于項目報告編制者還是評審者來說，都是很難把握的。要求項目的評審者在一場評審會的時間內(nèi)（通常是1～2h），仍按照規(guī)劃的方式來判斷項目所涉及的同時率，顯然是不現(xiàn)實的。那么，如何通過較為簡單實用的方法，盡可能準確的判斷項目報告所提出的同時率的合理性，進而明確項目的建設必要性，對于項目評審者而言至關重要。本文針對部分35kV輸變電項目可研報告在同時率計算方面所存在的問題，結合電網(wǎng)現(xiàn)實運行情況和相關數(shù)據(jù)的采集難易程度，提出了一種相對簡單且較為準確的同時率判斷方法。

1 基本概念和相關研究概況

同時率是指在通常情況下，將一個電網(wǎng)按照不同的要求劃分為若干子網(wǎng)，在某一計量期內(nèi)（一天、一月或一年等），所有子網(wǎng)的最大負荷之和與整個電網(wǎng)出現(xiàn)的最大負荷的比值[1]。簡而言之，就是全網(wǎng)最大負荷等同于各子網(wǎng)最大負荷直接疊加的概率。

從國內(nèi)的總體情況來看，電力系統(tǒng)最大負荷同時率的研究屬于相對冷門的課題，相關文獻較少。從研究內(nèi)容上看，部分論文采用的計算方法理論上比較高深，諸如基于因素映射的方法等[2]，對數(shù)學水平要求很高，同時需要有強大的數(shù)據(jù)采集能力的作為基礎，工程推廣性比較困難。部分論文雖然以同時率為題，但更多的是通過由現(xiàn)有數(shù)據(jù)計算出的同時率[4]，來分析地區(qū)負荷特性、負荷預測乃至規(guī)劃編制中應該注意的宏觀問題[5]，并非專門研究同時率的計算方法。

2 主要問題分析

一般而言，輸變電項目可研考量的是項目所在區(qū)域內(nèi)短期負荷發(fā)展情況，因而通常采用“大用戶+自然增長”法進行負荷預測。但是在實際的可研報告中，根據(jù)該方法進行負荷預測時，常常存在下面幾種問題：

（1）大用戶按逐年報裝容量折合成負荷后直接疊加（有的甚至直接用報裝容量疊加），然后再與逐年預測的自然負荷疊加，得出規(guī)劃期總的負荷預測水平。

（2）隨便給出一個同時率，乘以大用戶與自然負荷之和。

（3）根據(jù)現(xiàn)狀年最大負荷情況，先扣除自然負荷，再根據(jù)各大用戶出現(xiàn)的最大負荷，計算出當年大用戶的同時率，以此作為預測年的大用戶同時率。自然負荷不考慮同時率，然后相互疊加。

上述做法中，單從大用戶的負荷預測來看：①完全不考慮同時率，預測結果偏差最大；②考慮了同時率，但取值缺乏依據(jù)；③考慮了現(xiàn)實情況，卻沒有考慮未來大用戶的發(fā)展情況，預測結果的未來適應性差。

其次，三種做法都沒有考慮自然用戶的同時率，更沒有考慮大用戶負荷與自然負荷加和時的同時率，因而總體負荷預測水平一定是偏高的。

最后，由于各大用戶的最大負荷為各大用戶配變的最大下網(wǎng)負荷，在大用戶負荷數(shù)量較多且供電線路較長的情況下，數(shù)據(jù)的采集容易出現(xiàn)偏差，且沒有考慮10kV網(wǎng)損，所得同時率將偏大。而如果大用戶并非只由專線供電，部分公共線路也接入了大用戶，那么全體大用戶和自然用戶年最大負荷的確定將變得極其困難。

嚴格的說，使用“大用戶+自然增長”法進行負荷預測時，在分析大用戶、分析自然負荷以及分析兩者共同作用時等三個階段都必須考慮適當?shù)耐瑫r率[6]，才能得出較為準確的負荷預測值。但這樣做所需數(shù)據(jù)太多，筆者所評審過的可研報告中還沒有能夠以此來進行負荷預測的。

3 推薦計算方法

那么，如何確定同時率才能較為準確的進行負荷預測，同時又能適用于項目評審這種比較緊迫的環(huán)境呢。筆者認為應從以下方面考慮：

3.1 歷史和現(xiàn)狀負荷同時率的求取

從目前的可研報告來看，盡管在負荷預測上使用了“大用戶+自然增長”的方法，但是現(xiàn)狀大用戶、自然用戶的負荷總量分別是如何得到的，沒有真正說清楚。嚴格來講，要想得到每個大用戶或自然用戶的年最大負荷，就必須按10kV臺區(qū)逐個查找相關數(shù)據(jù)，不僅工作量大，耗時多，而且極易出錯。特別在某些大用戶不是通過專線供電的情況下，想要分別獲取全部大用戶或自然用戶的年最大負荷就非常困難，更不要說按該方法分別計算大用戶和自然用戶的同時率了。但是，無論大用戶、自然用戶的數(shù)量、報裝容量乃至最大負荷如何變化，它們始終是由35kV變電站的10kV出線供電的[3]。因此，直接根據(jù)各線路的年最大負載情況來估算同時率，遠比從數(shù)量繁多的臺區(qū)收集來的數(shù)據(jù)要簡單快捷得多，也更為準確。

按照上述思路，從調(diào)度分別獲取該變電站每一條10kV線路的年度最大負荷數(shù)據(jù)及當年該站實際最大下網(wǎng)負荷，通過公式（1）求取現(xiàn)狀年和各歷史年該站供區(qū)內(nèi)的最大負荷同時率。

其中C為最大負荷同時率。

需要注意的是，獲取的線路最大負荷，必須以該變電站正常工作為前提，即不包括轉(zhuǎn)供其他變電站負荷的情況。同時，35kV變電站直供負荷不應考慮在內(nèi)，因為這類負荷不占用其變電容量，不能作為項目建設的必要性考慮。

3.2 線路最大負荷與同時率的關系

根據(jù)公式（1）求歷史、現(xiàn)狀年的最大負荷同時率，然后找出各年各條線路最大負荷之和與同時率的聯(lián)系。嚴格來講，應該從數(shù)學上歸納各線路最大負荷之和與同時率的函數(shù)關系，然后對函數(shù)微分，從而得出單位最大負荷之和所對應的同時率微增率，據(jù)此再求出預測負荷水平下的同時率。但是，從項目可研的角度來看，為簡化問題，上述微增率可通過逐年各條線路最大方負荷之和與同時率的比例來近似替代。將歷史年逐年各條線路最大方負荷之和與同時率的比例，按照逐年各條線路最大方負荷之和進行加權平均，作為規(guī)劃年各條線路最大方負荷之和與同時率的比值，如公式（2）所示。

其中R為規(guī)劃年各條線路最大方負荷之和與同時率的比值，n為歷史年（含現(xiàn)狀年）份數(shù)，Cn為歷史年（含現(xiàn)狀年）各年最大負荷同時率。

3.3 線路未來最大負荷預測

各線路所能出現(xiàn)的最大負荷之和與供區(qū)內(nèi)配電變壓器的總?cè)萘渴敲芮邢嚓P的。因此，首先需要求出歷史年各線路現(xiàn)狀最大負荷之和與10kV臺區(qū)總?cè)萘康谋壤P系，并按照逐年各條線路最大方負荷之和進行加權平均，作為規(guī)劃年各線路現(xiàn)狀最大負荷之和與10kV臺區(qū)總?cè)萘康谋戎?，然后要并根?jù)未來年大用戶負荷的報裝容量和規(guī)劃新增的10kV公用臺區(qū)變的總?cè)萘恐停蟪鲆?guī)劃年各線路的新增最大負荷之和。將各線路現(xiàn)狀年最大負荷之和與規(guī)劃年新增最大負荷之和相加，得出規(guī)劃年各線路最大負荷之和。由于自然負荷的預測通常是按年均增長率考慮的，并非像大用戶那樣根據(jù)報裝容量計算，因此在需要將增長結果換算成新增的臺區(qū)變電容量。如公式（3）所示。

其中PF為規(guī)劃期末年預測最大負荷，n為歷史年份（含現(xiàn)狀年）數(shù)，Tn為規(guī)劃期各年10kV公用臺區(qū)變的總?cè)萘俊?/p>

3.4 未來同時率估算

根據(jù)公式（2）和公式（3）計算結果，求出規(guī)劃年的最大負荷同時率。

3.5 未來最大負荷預測

這要分兩種情況考慮，一種是增容主變但是不擴建10kV出線；一種是增容主變并擴建10kV出線。對于前者，可根據(jù)（3）和（4）的測算結果相乘，即可得到規(guī)劃年最大負荷；對于增容主變并擴建10kV出線的工程，從邏輯上看，由于線路回數(shù)的增加，同時率應該有所降低，本文不予分析。

4 算例分析

下面以黔東南地區(qū)某35kV變電站擴建工程可研報告為例，進行分析。

4.1 項目概況

該變電站2014年投運，已有5MVA主變一臺，2015年主變最大負荷3MW，全部為自然負荷，負載率接近67%。根據(jù)報告預測，該變電站供區(qū)在“十三五”期將新增大用戶負荷2MW，自然用戶3MW，按93%（沒有說明取值依據(jù)）的同時率考慮，2020年該站最大負荷達到6.5MW，因此，建議擴建一臺5MVA的主變以滿足負荷發(fā)展需求。

該工程電網(wǎng)、負荷現(xiàn)狀/歷史情況以及負荷預測等相關數(shù)據(jù)分別見表1。

表1 可研項目建成數(shù)據(jù)表（單位：MW，MVA）

4.2 按本文方法的計算結果

按照本文提出的方法對相關參數(shù)及規(guī)劃年最終負荷預測的結果見表2。

表2 計算結果表（單位：MW，MW/MVA）

4.3 對比

可見，按照本文推薦的方法計算的同時率為88%，比可研結果低5%，規(guī)劃年最大負荷為5.46MW，比可研結果低1.05MW。對于一個僅有5MVA變電容量且現(xiàn)狀年最大負荷只有3MW的35kV變電站而言，預測負荷的偏差值占到現(xiàn)有負荷的33%以上，可見報告在同時率的確定上具有較大的隨意性和失真性。另外，盡管單從數(shù)據(jù)（實際負荷增量僅為2.46MW）上看未必能夠完全否定該變電站擴建主變的必要性，但是如果周邊站點存在富余容量的情況下，從這些站點通過與該變電站的10kV聯(lián)絡線路來轉(zhuǎn)供這些負荷，也是可以考慮的。

5 相關建議

從上述算例可以看出，按本文提出的同時率計算方法來預測的負荷水平，與部分可研報告使用所謂的“大用戶+自然增長”的方法所預測的結果相比，確實存在不小的差距，而這些差距正是決定一個項目是否有必要實施的關鍵。因此，針對今后35kV輸變電項目的評審提出以下建議：

（1）對于負荷預測，特別是同時率估算存在問題的可研報告，要求編制單位補充該變電站10kV出線的歷史和現(xiàn)狀年最大負荷情況以及全站歷史和現(xiàn)狀年最大負荷情況，對于大用戶全部由專線供電的地區(qū)，還應該分專線和公共線路提供上述數(shù)據(jù)。

（2）對于大用戶和自讓用戶的現(xiàn)狀年最大負荷情況，要說明數(shù)據(jù)來源，必要時需提供數(shù)據(jù)采集方式。

（3）對于新增的大用戶，要提供報裝容量明細。

（4）給出現(xiàn)狀年10kV臺區(qū)變電總?cè)萘壳闆r。

（5）明確自然負荷規(guī)劃期年均增長率的取值依據(jù)。

6 結語

綜上所述，鑒于目前部分35kV輸變電項目可研報告在年最大負荷同時率的確定方面存在上述各種問題，以至于所做出的負荷預測水平難以達到可研的深度要求，更無法支撐項目的建設必要性。因此，需要可研評審人員在這方面予以細致和嚴格的把控。

盡管本文提供的方法在部分細節(jié)的處理上進行了簡化，理論上并非相當成熟，但相比于部分負荷預測方面存在問題的可研報告而言，該方法在邏輯上更為嚴謹，在準確性方面也更貼近的負荷發(fā)展以及變電站實際運行情況。在時間相對有限的項目評審過程中，這種方法作為一種相對簡單實用的判斷依據(jù)，旨在幫助評審者把握規(guī)劃年的負荷水平以及新增負荷的大體情況，進而確定項目建設的必要性，從這個層面來看，該方法的提出還是具有一定參考價值的。

[1]電力系統(tǒng)設計手冊．電力工業(yè)部電力規(guī)劃設計總院.中國電力出版社，1998.

[2]劉璐潔，等．基于因素映射的最大負荷同時率預測方法[J]．中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學術年會論文集.2008，1910～1903．

[3]田懷源，等．城市電網(wǎng)規(guī)劃中負荷同時率的選擇技術研究[J]．四川電力技術，2011，1（34）：38～41．

[4]何善瑾．上海電力系統(tǒng)最大負荷同時率分析[J]．供用電，2008，1（25）：13～15．

[5]高 能，等．負荷同時率在中低壓配網(wǎng)改造中的分析與應用[J]．輸配電工程與技術，2013，2：63～67．

[6]劉梅，等．電力系統(tǒng)負荷預測．中國電力出版社，2007．

TM714

A

1004-7344（2016）35-0054-02

2016-12-3

馬沖（1984-），男，工學碩士，主要從事電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)、電源規(guī)劃、輸變電項目可研評估及相關分析計算工作。