大型城市綜合體對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

吳芳芳，唐穎杰，黃立飛，高 克

（1.國網(wǎng)西寧供電公司，青海 西寧810003；2.天地電研（北京）科技有限公司，北京 102206）

0 引言

大型城市綜合體是以建筑群為基礎(chǔ)，融合商業(yè)零售、商務(wù)辦公、酒店餐飲、公寓住宅、綜合娛樂五大核心功能于一體的“城中之城”。城市綜合體是城市化進(jìn)程的新興產(chǎn)物，適合經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大都會和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市。

大型城市綜合體在提升了城市水平、促進(jìn)社會發(fā)展的同時(shí)，也因其建筑面積大、用電容量大、供電可靠性要求高、入駐速度快、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，對城市電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)提出了新的要求。大型城市綜合體的入駐給城市和電網(wǎng)規(guī)劃帶來了規(guī)劃變動頻繁、電網(wǎng)建設(shè)跟不上綜合體建設(shè)、占用電網(wǎng)資源大等影響，導(dǎo)致電網(wǎng)規(guī)劃適應(yīng)性變差。

1 國內(nèi)外城市綜合體發(fā)展趨勢

1.1 發(fā)展特征

1.1.1 空間分布特征

從國內(nèi)外城市綜合體的空間分布來看，可以發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的特征[1]：

（1）城市綜合體較多出現(xiàn)于國際城市、國內(nèi)一、二線城市；

（2）城市綜合體建筑體量以國際一線城市為最；

（3）城市綜合體在國內(nèi)二、三線城市郊區(qū)出現(xiàn)的頻率較高，其次是一、二線城市中心區(qū)。

1.1.2 等級規(guī)模演化

從國內(nèi)外城市綜合體的規(guī)?！獣r(shí)序變化來看，主要表現(xiàn)出以下幾方面特征：

（1）2005年以前是國外城市綜合體密集出現(xiàn)時(shí)期，之后是國內(nèi)城市綜合體發(fā)展的快速時(shí)期，至2010年達(dá)到第一個(gè)建設(shè)高潮；

（2）城市綜合體建筑規(guī)模在國內(nèi)外城市體系分布相異，國際一、二線城市建筑體量最高，而國內(nèi)二線城市的建筑規(guī)模為最高。

（3）國內(nèi)二、三四線城市綜合體建設(shè)將成為未來發(fā)展的主要趨勢。

1.1.3 功能類型與業(yè)態(tài)比例

隨著城市等級規(guī)模的提升，綜合體功能也逐步復(fù)雜化，如商務(wù)辦公、酒店公寓的業(yè)態(tài)比例增大，而商業(yè)零售、住宅的比例相對下降，反之亦然。所以，城市綜合體的核心功能主要表現(xiàn)為商務(wù)商業(yè)，其次是生活居住，這是城市綜合體或城市的本質(zhì)特性。

1.2 城市綜合體的發(fā)展趨勢

1.2.1 城市綜合體建設(shè)方式

生產(chǎn)服務(wù)、生活服務(wù)、公共服務(wù)是城市的3大職能，也是其本質(zhì)特征，以此將有利于人們理解城市綜合體的內(nèi)涵特征，即當(dāng)前的城市綜合體還處于主要為生產(chǎn)服務(wù)的發(fā)展階段，生活服務(wù)已經(jīng)興起（如購物、休閑、娛樂等），公共服務(wù)逐步顯現(xiàn)（如作為公共交流空間）。所以，未來的城市綜合體將是圍繞3種服務(wù)類型進(jìn)而逐步強(qiáng)化，最終實(shí)現(xiàn)“人類造城，城市為人”的功能目標(biāo)。

1.2.2 城市綜合體用能趨勢

（1）光伏建筑一體化發(fā)電

光伏應(yīng)用技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，在城市大型綜合體項(xiàng)目上已經(jīng)成為一種新的可行的選擇。光伏應(yīng)用技術(shù)利用太陽光這種巨大的可再生能源來產(chǎn)生電力，其光伏轉(zhuǎn)換構(gòu)件安裝在建筑物上，可以作為多功能建筑材料構(gòu)成實(shí)際的建筑物部件。光伏建筑的產(chǎn)生是一種新型設(shè)計(jì)意識，使建筑物設(shè)計(jì)領(lǐng)域超越能源意識。

太陽能與建筑一體化主要指太陽能的光熱利用與建筑有機(jī)融合。即在建筑規(guī)劃初期，就把太陽能產(chǎn)品作為房屋建設(shè)的一種元素考慮進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)其與建筑的同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收和同步后期管理等，從而達(dá)到降低建筑能耗的目的[2]。

（2）冷熱電三聯(lián)供一體發(fā)電

燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)作為一種新型的分布式能源方式逐漸地應(yīng)用于各類建筑當(dāng)中，其特點(diǎn)在于能源的梯級利用，發(fā)電的同時(shí)利用余熱為用戶提供冷源和熱源，合理配置系統(tǒng)容量可以體現(xiàn)出其相對于傳統(tǒng)供能方式的高效節(jié)能優(yōu)勢。城市綜合體的出現(xiàn)為三聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用提供了廣闊的平臺，它集多種建筑業(yè)態(tài)于一體，不同建筑類型的冷熱電負(fù)荷疊加之后呈現(xiàn)出穩(wěn)定的冷熱需求，這種建筑采用三聯(lián)供系統(tǒng)比采用傳統(tǒng)方式將會更加節(jié)能高效。

圖1 冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of CCHP system

2 大型城市綜合體用電特點(diǎn)

2.1 以商業(yè)辦公為主

根據(jù)前文所述，大型的城市綜合體大部分是為了生產(chǎn)服務(wù)、生活服務(wù)以及公共服務(wù)，類型以商業(yè)辦公用電為主。

由圖2和圖3對比可知，城市綜合體日負(fù)荷曲線在早8點(diǎn)至晚8點(diǎn)之間基本處于高峰期，某變電站夏季典型日負(fù)荷曲線則明顯呈現(xiàn)2個(gè)尖峰。對比分析可知，城市綜合體的負(fù)荷利用率更高。

圖2 某城市綜合體夏季典型日負(fù)荷曲線圖[3]Fig.2 Summertypical day load curve of an urban complex project

圖3 某變電站夏季典型日負(fù)荷曲線圖Fig.3 Summer typical day load curveof a transformer substation

2.2 負(fù)荷密度是區(qū)域尖峰

商業(yè)綜合體的大體量特征帶來此類建筑用電需求的超常性特征。一方面，商業(yè)綜合體用電量巨大。一般的商業(yè)綜合體的建筑面積都在30萬m2以上，50萬m2、60萬m2也已屢見不鮮。其裝機(jī)容量基本都在30 MVA以上，甚至高達(dá)50 MVA甚至100 MVA。這種用電數(shù)量級已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了以往建筑10 MVA以內(nèi)的格局。

城市綜合體的建設(shè)也將帶動周邊居民、行政辦公負(fù)荷的快速增長，該區(qū)域也將逐步地發(fā)展為區(qū)域的負(fù)荷中心，城市綜合體也就成了其所在區(qū)域的負(fù)荷密度尖峰區(qū)域。

區(qū)域負(fù)荷的空間分布遵循三維多峰鐘型曲面負(fù)荷空間的分布趨勢。

2.3 負(fù)荷成長速度快

大型商業(yè)綜合體的建設(shè)速度非?？?，一般從摘牌拿地到投入使用只有1.5～2年時(shí)間，比電網(wǎng)項(xiàng)目前期和建設(shè)周期短1年以上。因此，即使需配套建設(shè)的電網(wǎng)項(xiàng)目同步立項(xiàng)開展前期工作，也不能在大型商業(yè)綜合體投入使用時(shí)竣工投產(chǎn)，往往需要采取應(yīng)急配電網(wǎng)項(xiàng)目完成臨時(shí)過渡的供電方案。且大型商業(yè)綜合體建成后，往往1到2年時(shí)間負(fù)荷就會達(dá)到高峰期，成長速度遠(yuǎn)大于住宅以及其他辦公用地，這也對配電網(wǎng)建設(shè)提出了更高的要求。

2.3 供電可靠性要求高

大型城市綜合體用電報(bào)裝容量大，建筑面積大，甚至屬于超高層建筑，其中以二級負(fù)荷居多，也有相當(dāng)數(shù)量的綜合體屬于一級負(fù)荷（如金融、應(yīng)急照明等），這樣就對供電可靠性提出了更高的要求，需要保證雙電源供電，甚至更多路電源供電，同時(shí)也根據(jù)負(fù)荷等級對上級電網(wǎng)提出更高要求，電源來自不同變電站、不同母線等，且為綜合體供電的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)要足夠堅(jiān)強(qiáng)，轉(zhuǎn)供能力充足才能保證綜合體用戶的用電安全。

圖4 某大型綜合體供電方案圖Fig.4 Diagram of power supply schemefor a large complex project

3 大型城市綜合體對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

3.1 對周邊電網(wǎng)的影響

3.1.1 區(qū)域負(fù)荷預(yù)測

大型城市綜合體由于報(bào)裝容量大，接入電網(wǎng)后會對現(xiàn)有負(fù)荷預(yù)測結(jié)果造成較大的沖擊，在同等占地面積情況下，城市綜合體用電指標(biāo)相比傳統(tǒng)的商業(yè)和行政辦公來說，建筑體量更大，容積率也更大，因此傳統(tǒng)的區(qū)域增長率法將不再適合該區(qū)域的預(yù)測，且傳統(tǒng)的商業(yè)負(fù)荷或行政辦公類負(fù)荷密度也不再適合大型城市綜合體，區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果也需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以滿足未來大型城市綜合體的接入要求。

3.1.2 配電網(wǎng)供電能力

前文提到城市綜合體的建設(shè)速度非?？欤话銖恼颇玫氐酵度胧褂弥挥?.5～2年時(shí)間，比電網(wǎng)項(xiàng)目前期和建設(shè)周期短1年以上。且綜合體報(bào)裝容量大，需要多條10 kV線路同時(shí)供電，占用間隔較多、且對架空廊道以及電纜廊道均有較大需求。即使需配套建設(shè)的電網(wǎng)項(xiàng)目同步立項(xiàng)開展前期工作，也不能在大型商業(yè)綜合體投入使用時(shí)竣工投產(chǎn)，而城市已有的變站和線路大部分剩余間隔和供電容量不能滿足用戶的接入要求，需要采取應(yīng)急配電網(wǎng)項(xiàng)目完成臨時(shí)過渡的供電方案。這就會造成短期內(nèi)配電網(wǎng)供電能力不足。

3.1.3 高壓電網(wǎng)布點(diǎn)及網(wǎng)架

城市綜合體的大體量特征體現(xiàn)在其裝機(jī)容量較大，甚至高達(dá)幾十兆伏安。這種用電數(shù)量級已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了以往建筑10 MVA以內(nèi)的格局，且對供電可靠性要求較高，往往需要幾回10 kV線路同時(shí)供電，報(bào)裝容量大的甚至需要考慮110 kV變電站直供。這就對城市高壓變電站布點(diǎn)提出了更高的要求，同時(shí)原有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)也需要隨著新增站點(diǎn)的接入進(jìn)行調(diào)整，以滿足安全可靠供電的要求。

3.1.4 10 kV配網(wǎng)網(wǎng)架

對城市配電網(wǎng)來說，城市綜合體作為重要用電客戶，社會影響大、用電性質(zhì)復(fù)雜、內(nèi)部客流量大、用電負(fù)荷大，供電可靠性顯得至關(guān)重要，往往需要雙電源供電。在制定其供電方案時(shí)需要從項(xiàng)目概況、周邊電網(wǎng)管網(wǎng)現(xiàn)狀及用電需求、外部電源選擇、投資費(fèi)用估算等方面多方案比選，同時(shí)需要對周邊10 kV配電網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，合理利用資源，減少投資浪費(fèi)。

3.2 對配電網(wǎng)規(guī)劃提出新的要求

綜合體的建設(shè)對周邊配電網(wǎng)的發(fā)展有較大影響，同時(shí)也對配電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求。

（1）做細(xì)負(fù)荷預(yù)測

新的綜合體接入，通常都是大負(fù)荷建筑群模式，集合商業(yè)、辦公、金融、娛樂等多種用途，并輻射周邊居住以及其他產(chǎn)業(yè)的增長，這勢必將直接影響負(fù)荷預(yù)測的精確性，負(fù)荷的多樣性也對傳統(tǒng)的單一地塊單一負(fù)荷的預(yù)測模式提出了新的要求，需要更切實(shí)際的調(diào)研新的建筑模式的負(fù)荷密度指標(biāo)，掌握綜合體的詳細(xì)資料，做細(xì)負(fù)荷預(yù)測。

社會在不斷發(fā)展變化，想在社會發(fā)展中占得先機(jī)，必須要不斷創(chuàng)新和發(fā)展。如今，南方報(bào)業(yè)集團(tuán)正以建設(shè)智慧型文化傳媒集團(tuán)為目標(biāo)，以“深度融合、全面轉(zhuǎn)型”為路徑，以移動優(yōu)先、數(shù)據(jù)優(yōu)先、用戶優(yōu)先為重點(diǎn)，著力打造黨媒宣傳平臺、立體傳播平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺、產(chǎn)業(yè)拓展平臺，加快從傳統(tǒng)報(bào)業(yè)集團(tuán)向智慧型文化傳媒集團(tuán)的跨越發(fā)展。不斷用自己的行動探索著一條新時(shí)代背景下傳統(tǒng)媒體成功再出發(fā)的創(chuàng)新發(fā)展之路！

（2）制定綜合體接入方案

大型商業(yè)綜合體投產(chǎn)初期往往因入住率和開發(fā)時(shí)序等原因，負(fù)荷水平不會太高，故近期供電方案盡可能采用現(xiàn)有公用線路或新出線來供電，但要嚴(yán)格控制出線規(guī)模；遠(yuǎn)期則視項(xiàng)目實(shí)際用電負(fù)荷情況及時(shí)開展配套電網(wǎng)項(xiàng)目的建設(shè)，確保大型商業(yè)綜合體的安全、可靠用電。

（3）調(diào)整區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃方案

根據(jù)綜合體的位置、接入負(fù)荷對區(qū)域配電網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行調(diào)整，在容積率嚴(yán)重超過原城市規(guī)劃設(shè)定上限的大型商業(yè)綜合體周邊新增110 kV變電站布點(diǎn)。

（4）增強(qiáng)綜合體供電方案的評價(jià)比選

為應(yīng)對大型城市綜合體接入難的問題，加強(qiáng)綜合體接入方案的科學(xué)性，減少電力資源的浪費(fèi)，需要從多方面評價(jià)大型城市綜合體接入方案的合理性。

（5）加強(qiáng)與政府溝通

綜合體的接入也需要供電企業(yè)加強(qiáng)與市發(fā)改、工信委等政府部門對接，在大型項(xiàng)目明確入駐意向后即可結(jié)合目標(biāo)電網(wǎng)規(guī)劃向發(fā)改委申請主電網(wǎng)項(xiàng)目立項(xiàng)，提前開展前期選址選線工作，做好項(xiàng)目儲備。

4 結(jié)語

通過分析大型城市綜合體的用電性質(zhì)和特點(diǎn)，探討了大型城市綜合體對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響。大型城市綜合體具有負(fù)荷密度大、成長速度快以及供電可靠性要求高等特點(diǎn)。現(xiàn)狀的配電網(wǎng)普遍存在供電能力不足、電網(wǎng)建設(shè)滯后以及廊道資源緊張等問題。大型城市綜合體的接入對配電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的要求，配電網(wǎng)規(guī)劃方案需要做細(xì)負(fù)荷預(yù)測，增強(qiáng)配電網(wǎng)的供電能力，并與當(dāng)?shù)卣訌?qiáng)溝通交流，落實(shí)高壓變電站布點(diǎn)和線路走廊，適時(shí)調(diào)整配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，滿足大型城市綜合體的靈活接入。

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