基于“分區(qū)分點”負荷預測方法的110千伏變電站建設方案研究

徐建委 張國平

摘 要：負荷預測是電力系統(tǒng)規(guī)劃設計工作中的重要環(huán)節(jié)。新建變電站、線路的規(guī)模很大程度上取決于地區(qū)負荷情況。準確預測負荷，可以更好地指導變電站、線路的規(guī)劃、設計、建設工作，以確保工程設計技術方案更加可靠、投資更加經濟，避免新建工程偏離實際，防止二次投資或投資浪費。本文提出一種用于指導城市110kV變電站建設方案的負荷預測方法-“分區(qū)分點”負荷預測法，旨在實際工程設計工作中指導新建變電站主變容量、配網線路的規(guī)模等，合理解決地區(qū)負荷現(xiàn)狀及發(fā)展的需求，更好地服務于地區(qū)經濟發(fā)展。

關鍵詞：負荷預測;分區(qū)分點;最大負荷;同時率;負荷密度法;需用系數法;單耗法;電力平衡

電能是當今社會經濟發(fā)展不可或缺的優(yōu)質二次能源，日常的生產、生活用電，均離不開電能。為了制定一個經濟、合理、可靠的電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，負荷預測是重要的環(huán)節(jié)。從預測的時間來講，負荷預測分為短期、中期和遠期，短期負荷預測周期大約為一個發(fā)展規(guī)劃年的時間段，大約5年左右，中期負荷預測周期為5～15年，遠期負荷預測周期為15～30年[1]。

新建變電站負荷預測往往根據近期最大負荷開展研究，同時適當考慮今后5～10年的發(fā)展，以便確定新建變電站的建設規(guī)模。實際電力系統(tǒng)規(guī)劃設計工作中，負荷預測工作一般是指年最大負荷。對于地區(qū)新建變電站，所依據的負荷主要有地區(qū)現(xiàn)狀負荷和新增報裝負荷。對于現(xiàn)狀負荷，可以統(tǒng)計近3～5年的歷史負荷數據，分析其自然增長率，結合地區(qū)已有的變電站的規(guī)模，分析主變容量能否滿足現(xiàn)狀負荷在設計水平年內的增長需求。

對于新增報裝負荷的用電需求，要結合負荷周邊已有變電站的主變負載情況、出線情況，統(tǒng)籌考慮，合理規(guī)劃新建變電站的建設規(guī)模。實際運行情況中，新增用戶的負荷報裝偏大，周邊已有變電站負載率偏低等情況往往導致新建變電站的主變規(guī)模偏大，變電站長期低載或者空載運行，運行不經濟，電網企業(yè)投資與回報不成比例，造成資源浪費，影響企業(yè)的營業(yè)收入。

負荷預測的準確性關系到電網投資的經濟性，直接影響到企業(yè)的營業(yè)收入。因此，合理預測負荷的用電量，對于電力系統(tǒng)設計人員而言是一項十分重要的工作。由于用戶報裝負荷的不確定性，自然增長率的差異性等因素的影響。負荷預測要結合地區(qū)地理位置、城區(qū)性質、人口規(guī)模、經濟發(fā)展、產業(yè)結構、能源消費結構、居民生活水平、商業(yè)投資率、居民入住率等影響因素，并以該地區(qū)歷史負荷和現(xiàn)狀負荷為基礎，經過綜合分析、比較和研究。得出最為合理、準確的負荷預測情況，合理安排新建變電站的建設規(guī)模。

本文提出一種“分區(qū)分點”負荷預測的方法，并通過需用系數法、負荷密度法和單耗法三種方法進行負荷統(tǒng)計，旨在能夠更加合理、準確地指導城區(qū)新建110kV變電站的建設規(guī)模，對實際電力系統(tǒng)規(guī)劃設計有一定的現(xiàn)實意義。

1? 負荷預測的基本方法

負荷預測是一項十分龐大繁瑣的工作，預測方法也是多種多樣，常見的預測方法有單耗法、電力彈性系數法、回歸分析法、時間序列法、專家預測法、需用系數法、負荷密度法等。電力負荷預測方法雖然多種多樣，但是在實際工程設計工作中比較實用的卻不多。在配電網負荷預測工作中，常用的比較實用的方法主要有負荷密度法、需用系數法和單耗法。

為了做好負荷預測工作，必須對當地負荷現(xiàn)狀及歷史負荷數據進行統(tǒng)計，搜集各行各行在歷史三到五年的年最大負荷情況。充分了解該區(qū)域各行各業(yè)的用電水平和實際增長速度。探索內在的規(guī)律，得出地區(qū)負荷的自然增長率。對于新增點負荷的報裝情況，要根據當地經濟發(fā)展水平，結合同行業(yè)用電水平，嚴格分析和論證新增負荷的實際用電水平。

同時，負荷預測工作需要充分調研當地經濟發(fā)展水平、當地用電水平和社會用電量的關系，充分考慮人口規(guī)模、經濟增長水平、城市發(fā)展規(guī)劃、居民用電水平等等因素，與當地供電部門及政府部門做好溝通，得出準確的負荷預測值[1]。

2“分區(qū)分點”負荷預測法

“分區(qū)分點”負荷預測法的思路是根據用戶的不同性質，將負荷進行分“區(qū)”，然后精確統(tǒng)計和計算各“區(qū)”內“點”負荷并進行累加求和，然后根據不同地區(qū)不同 “ 區(qū)”負荷的同時率，并結合自然增長率進行負荷預測，從而對新增變電站或線路規(guī)模進行合理的規(guī)劃和設計。

“分區(qū)分點”負荷預測方法的基本工作流程如下圖1所示。

本文以甘肅某地級市新增規(guī)劃小區(qū)為例，詳細說明“分區(qū)分點”負荷預測方法的基本思路。依據《城市電力規(guī)劃設計規(guī)范》，并參考該市實際調研的統(tǒng)計數據，采用三種方法對規(guī)劃小區(qū)的負荷情況進行預測。

根據城市發(fā)展規(guī)劃，規(guī)劃小區(qū)內正在施工建設的小區(qū)有兩個，分別是甲房地產公司和乙房產地產公司，現(xiàn)將兩個房地產公司的概況介紹如下。

新增規(guī)劃小區(qū)危舊房整體改造項目是2007年重大招商引資項目，規(guī)劃區(qū)位于市城區(qū)以北，是城市的重要組成部分。是實現(xiàn)良好的城市功能互動、串聯(lián)城市功能區(qū)的重要節(jié)點。按照該市“十四五”發(fā)展規(guī)劃，該區(qū)域將重點發(fā)展甲房地產、乙房地產。

甲房地產規(guī)劃總用地面積約86.1萬m2，總建筑面積約354.6萬m2，其中住宅約232萬m2，商業(yè)54萬m2，辦公10.3萬m2，公寓8.3萬m2，地下車庫50萬m2，部分建筑高度100m以上。住宅用戶合計為19915戶。

乙房地產項目由兩塊獨立的居住用地地塊共同組成。住宅1#地臨規(guī)劃區(qū)北出口道路，住宅2#地塊臨規(guī)劃區(qū)東南出口道路及北環(huán)路，項目總建設用地面積20.3萬m2，總建筑面積53.8萬m2。其中住宅約41萬m2，商業(yè)0.8萬m2，辦公0.3萬m2，地下車庫10.8萬m2。住宅用戶合計為4304戶。

甲、乙小區(qū)分“區(qū)”供電示意圖如下圖2所示。

隨著該市規(guī)劃區(qū)道路、綠地和公園等配套基礎設施建設的進一步推進，該區(qū)域的項目前景十分良好。

甲、乙小區(qū)工程項目分期分時序實施供電，根據甘肅省建筑設計研究院設計圖紙及民用建筑電氣設計手冊，甲、乙房地產報裝用電負荷主要為住宅照明、住宅動力（電梯、生活水泵），商業(yè)照明（商鋪照明和商場公共照明），商業(yè)動力（扶梯）及室外亮化，地下車庫一般照明，一般動力，不含任何消防負荷。下面分別通過三種方法對新增規(guī)劃區(qū)甲、乙房地產分“區(qū)”根據小區(qū)內不同負荷“點”用電水平分門別類進行預測分析。