居民小區(qū)負(fù)荷特性分析及需用系數(shù)計(jì)算模型研究

方念 周瑩 蔡曉俊

摘要：居民小區(qū)的用電量非常高，尤其一些高層住宅樓。現(xiàn)階段，市中心區(qū)用戶供電方案批復(fù)時(shí)，由于對(duì)負(fù)荷特性缺乏了解，只能考慮用戶的報(bào)裝容量。由于用戶的報(bào)裝容量和實(shí)際負(fù)荷間往往有較大差距，容易造成兩方面問(wèn)題：一是線路利用率低，二是線路重載。開(kāi)展負(fù)荷特性的研究，對(duì)解決上述現(xiàn)實(shí)問(wèn)題有著直接的重要意義。

關(guān)鍵詞：居民小區(qū);負(fù)荷特性;需用系數(shù)計(jì)算模型

引言

居民住宅用電負(fù)荷是一種重要的建筑用電負(fù)荷，一般使用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，正確計(jì)算的依據(jù)是獲得可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即住戶的電氣安裝容量和需要系數(shù)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，居民生活水平不斷提高，使居民用電基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也需要不斷更新，這是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作。

1居民小區(qū)負(fù)荷特性

負(fù)荷特性由于存在周期性和規(guī)律性，因此，可以通過(guò)負(fù)荷特性分析發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的規(guī)律性。負(fù)荷特性的分析方法一般有指標(biāo)法、曲線法和比較法3種。本次研究應(yīng)用曲線法。

負(fù)荷特性分析過(guò)程中，一般會(huì)將負(fù)荷特性指標(biāo)按時(shí)間分為日負(fù)荷特性指標(biāo)、月負(fù)荷特性指標(biāo)和年（季）負(fù)荷特性指標(biāo)，實(shí)際應(yīng)用中主要以日負(fù)荷特性和年（季）負(fù)荷特性指標(biāo)為主，而周負(fù)荷特性指標(biāo)和月負(fù)荷特性指標(biāo)一般較少應(yīng)用。

2居民小區(qū)負(fù)荷需用系數(shù)

2.1調(diào)研居民小區(qū)選取原則

居民小區(qū)調(diào)研選取應(yīng)具有多樣性，應(yīng)分布在城市不同的區(qū)域，包括建成區(qū)、建設(shè)區(qū)和自然發(fā)展區(qū);居民小區(qū)調(diào)研選取應(yīng)具有發(fā)展性，既包含投運(yùn)時(shí)間為1～2年的居民小區(qū)，也包含投運(yùn)時(shí)間為3～4年的居民小區(qū)，還應(yīng)該包含投運(yùn)時(shí)間為5年以上的居民小區(qū)，以便研究居民小區(qū)的負(fù)荷發(fā)展規(guī)律。

2.2居民小區(qū)負(fù)荷需用系數(shù)研究方法

居民小區(qū)負(fù)荷需用系數(shù)的計(jì)算公式為：

居民小區(qū)負(fù)荷需用系數(shù)的確定，一方面，需要計(jì)算研究所在區(qū)域的居民小區(qū)的負(fù)荷需用系數(shù);另一方面，需要調(diào)研與研究所在區(qū)域發(fā)展情況類(lèi)似的典型城市的居民小區(qū)的負(fù)荷發(fā)展需用系數(shù)。

3居民小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法

居民小區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)常用方法一般為負(fù)荷密度指標(biāo)法和單位指標(biāo)法。

本次研究的居民小區(qū)預(yù)測(cè)方法為“自下而上”的方法，即以居民小區(qū)的負(fù)荷發(fā)展信息為基礎(chǔ)，采用報(bào)裝負(fù)荷分析法，應(yīng)用負(fù)荷發(fā)展階段，計(jì)算居民小區(qū)報(bào)裝負(fù)荷發(fā)展情況，具體計(jì)算公式為：

4居民小區(qū)負(fù)荷需用系數(shù)計(jì)算模型

4.1需用系數(shù)的修正

小區(qū)負(fù)荷的發(fā)展考慮兩個(gè)方面：一是受居民入住行為與經(jīng)濟(jì)條件影響，各小區(qū)中有相當(dāng)一部分居民用電量較低。小區(qū)發(fā)展到完全成熟階段后，這一部分居民的用電量應(yīng)達(dá)到現(xiàn)階段入住居民總平均電量水平;二是將現(xiàn)階段低用電量用戶的用電量替換成小區(qū)入住用戶的總平均電量，可得出代表小區(qū)負(fù)荷發(fā)展成熟后的入住居民總平均電量?？紤]需用系數(shù)的變化與戶均電量的變化成正比，則需用系數(shù)的修正系數(shù)等于負(fù)荷成熟后的入住居民總平均電量與現(xiàn)階段入住居民總平均電量之比。

4.2年負(fù)荷曲線

（1）年負(fù)荷曲線一般存在春季、夏季和冬季三個(gè)用電高峰。其中春季用電高峰發(fā)生于市政統(tǒng)一供暖結(jié)束后（（3月底或4月初），“倒春寒”的發(fā)生使得居民大量使用空調(diào)、電暖氣取暖，造成負(fù)荷急劇增加。夏季用電高峰發(fā)生于天氣最熱時(shí)段（7，8月份），為制冷負(fù)荷急劇增加所致。冬季用電高峰發(fā)生于市政統(tǒng)一供暖前（11月份）或冬季最冷時(shí)段（12月份），同樣為空調(diào)、電暖氣等采暖負(fù)荷增加所致。

（2）年負(fù)荷曲線峰谷差率為0.38-0.73，年負(fù)荷率為0.26-0.38。

（3）小區(qū)年最大負(fù)荷計(jì)算公式為：

其中，負(fù)荷密度指標(biāo)DH=50W/m²，λ為小區(qū)居民入住率。設(shè)某高檔小區(qū)總建筑面積為20萬(wàn)m²，共2000戶居民，入住率為0.60，戶均面積為100m²，面積需用系數(shù)為0.24，則可計(jì)算出其年負(fù)荷曲線最高峰約為1440kW，最低谷約為548kW，年負(fù)荷曲線如下圖1所示。

4.3典型日戶均負(fù)荷曲線

（1）典型日分為春季高峰日、夏季高峰日與冬季高峰日。春季高峰日的最大負(fù)荷發(fā)生在11～13點(diǎn)和17～22點(diǎn)兩個(gè)時(shí)間段，最小負(fù)荷發(fā)生在2～6點(diǎn)，一天中用電峰谷差率為0.51～0.71，日負(fù)荷率為0.57～0.67;夏季高峰日的最大負(fù)荷發(fā)生在11～14點(diǎn)和19～22點(diǎn)兩個(gè)時(shí)間段，最小負(fù)荷發(fā)生在3～6點(diǎn)，一天中用電峰谷差率為0.55～0.70，日負(fù)荷率為0.57～0.70;冬季高峰日的最大負(fù)荷發(fā)生在18～21點(diǎn)，最小負(fù)荷發(fā)生在2～5點(diǎn)，一天中用電峰谷差率為0.53～0.61，日負(fù)荷率為0.60～0.71。

（2）小區(qū)戶均最大負(fù)荷計(jì)算公式為：

其中，負(fù)荷密度指標(biāo)DH=50W/m²。設(shè)某高檔小區(qū)總建筑面積為20萬(wàn)m²，共2000戶居民，入住率為0.60，戶均面積為100m²，面積需用系數(shù)為0.24，則可計(jì)算出其夏季典型日戶均最大負(fù)荷為1.2kW，戶均最小負(fù)荷約為0.46kW，典型日戶均負(fù)荷曲線如下圖2所示。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，獲得了一個(gè)住宅小區(qū)的日負(fù)荷特性、年負(fù)荷特性及單戶住宅安裝容量和需要系數(shù)，這些數(shù)據(jù)僅僅根據(jù)一個(gè)住宅小區(qū)的實(shí)測(cè)值獲得，雖然不能完全代表住宅小區(qū)的實(shí)際情況，但也很大程度說(shuō)明當(dāng)前住宅負(fù)荷中普遍存在的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]林弘宇，田世明.智能電網(wǎng)條件下的智能小區(qū)關(guān)鍵技術(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（12）：1-7.

[2]程宜風(fēng)，陳中偉，安靈旭，等.智能小區(qū)用電的排隊(duì)論模型及控制策略[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2014，26（7）：7-10，50.

[3]張健，袁森，張國(guó)強(qiáng)，張德亮，黃紅偉.考慮時(shí)段負(fù)荷特性差異的日前綜合負(fù)荷預(yù)測(cè)方法研究與應(yīng)用[J].機(jī)械與電子.2017（12）.

[4]馬瑞，周謝，彭舟，劉道新，徐慧明，王軍，王熙亮.考慮氣溫因素的負(fù)荷特性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)特征數(shù)據(jù)挖掘[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào).2015（01）.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司寧波供電公司）