系统模型下的负荷预测调研工作流程

陈 涛，卓 东，叶巍峰

（国网浙江余姚市供电公司，浙江余姚 315400）

系统模型下的负荷预测调研工作流程

陈 涛，卓 东，叶巍峰

（国网浙江余姚市供电公司，浙江余姚 315400）

负荷预测作为配电网规划和运行的一项基础性工作，目前使用最为广泛的方法为空间负荷预测法。以余姚供电负荷为研究对象，在建立负荷预测模型的基础上，采用一种完整系统的调研工作模式，最终制定出适合余姚的负荷预测指标规范，指导规划工作的开展。

负荷预测；负荷预测模型；工作模式；指标规范

0 引言

近年来，随着我国经济的持续快速发展、城市化进程的逐步加快，各地对城市总体发展规划高度重视，纷纷开始了城市的重新规划或扩展规划。在此背景下，如何进行与之配套的电网规划已成为全国各级城市规划和电力部门的重中之重。

作为配电网规划和运行的一项基础性的工作，负荷预测既是前提又是关键。随着电力系统运行对负荷预测精度要求的不断提高以及相关理论的发展，负荷预测方法已经基本成熟[1-4]。以目前使用最为广泛的空间负荷预测法为例，对于实际负荷预测过程中所需确定的指标，有的直接采用规范所给的通用值，缺乏针对性；有的虽进行负荷调研，但终究存在不足：文献[4]由于层次的缺失，调研数据层次混乱；文献[5]仅对10 kV及以上层次负荷进行调研，忽略了10 kV及以下的数据。由此可见，目前的负荷预测仅重视方法，其中的细节，包括相关系数的调研选取，很少有文献给出具体指导。

本文以余姚供电负荷为例，首先建立负荷预测模型，在此基础上提出一种系统的负荷预测中相关系数的调研工作方式，制定出余姚负荷预测规范。

1 负荷预测模型

不同的规划和设计目的需要不同层次的负荷预测方法和不同精度的负荷预测结果。如建筑电气负荷预测的目的主要是确定进户线的配置；住宅小区负荷预测的目的是确定配变容量和台数的配置以及低压电网的设计；功能地块负荷预测主要是确定中压馈线的规划和设计；更大范围的市（县）负荷预测的目的则是进行分区电力电量平衡，确定高压变电站的布点。负荷预测层次模型的提出就是为了解决不同层次负荷预测值叠加时同时率参数的选取问题。

1.1 负荷预测建模思路

负荷预测采用由下到上的流程，首先进行地块负荷预测，对地块负荷预测值进行加和，得到街区负荷预测，街区负荷预测值加和得到功能分区负荷预测，功能分区负荷预测值加和得到全区负荷预测。

1.2 负荷预测层次模型

由建模思路可知，在整套负荷预测模型中，首先需要对各地块（街区）进行负荷预测，得到低压干线（配变）的负荷，然后采用至下而上的方法，逐步预测出最大范围的负荷，流程图如图1所示。对应于这种层次递进的关系，同时根据规划目的和配电系统的电流流向，节点负荷间的层次关系可采用图2的层次模型来模拟。

图1 自下而上的负荷预测流程图

图2 节点负荷的层次结构和同时率关系图

由节点负荷层次模型可以看出，层次负荷间上下层之间存在着一定关系：上一层次最大负荷不是下级各用户最大负荷的简单累加，而是要考虑一个最大负荷不同时的因素，即同时率。负荷预测模型和规范制定的主要目的是确定不同层次的负荷预测指标，制定不同层次间的同时率标准以满足不同层次的规划和设计需求，同时考虑在不同区域应用预测指标的原则和条件。

1.3 负荷预测层间关系

a）站与区之间的关系

站间同时率反映区域综合最大负荷与变电站最大负荷之和之间的关系，站间同时率为区域范围内变电站之间的同时率。

b）线与站之间的关系

线间同时率反映变电站综合最大负荷与该变电站下馈线最大负荷之和之间的关系，线间同时率为变电站下辖馈线之间的同时率。

c）变与线之间的关系

配变间同时率反映馈线综合最大负荷与配变最大负荷之和之间的关系，配变同时率为馈线下辖配变之间的同时率。

d）户与变之间的关系

用户与配变间同时率反映配变综合最大负荷与该配变下所有用户最大负荷之和之间的关系，由于该系数包含了多层负荷之间的关系（配变和低压干线、低压干线与进户线），在建筑电气工程中，将该同时因素称为需用系数。

在负荷预测模型建立的情况下，负荷预测最为关键的也就是各层次之间同时率的选取问题，以下将以余姚为例，对该类指标调研过程做详细描述。

2 负荷调研

2.1 指标计算方法

典型功能区块一般由居住用地、公共设施用地和工业用地3大部分组成，其中公用设施用地包括行政办公、商业金融、文化娱乐、体育、医疗卫生、教育科研和其他用地等7类。3大类功能区块同时率计算基本方法相同，但由于负荷性质差别，在具体计算参数上有所区别。

地块的计算负荷多采用“单位面积功率法”或“单位指标法”计算，它是空间负荷预测的基础。在已知负荷密度或单位指标的前提下，分别通过以下公式计算地块负荷

式中：P——典型功能区块负荷，W；

Stotal——建筑物（群）的总建筑面积，m2；

Ntotal——为建筑物（群）内的总用电户数，户；

d（i=1,2）——典型功能区块用电指标，W·m-2或W/户；

δ——需用系数。

由此公式回推可以得到典型功能地块需用系数的计算公式

由以上两个公式可以看出，对于需用系数的求取，在用电指标确定的情况下，总的就归结于典型功能区块建筑负荷密度（P/Stotal） 或人均用电负荷（P/Ntotal）的测算。

总结不同层次间同时率的计算方式如下所示。

变电站层：

对于配变及以上层次的负荷数据，可通过智能公变终端系统、营销系统以及调度数据采集与监视控制系统 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）分别获取，然后利用上述相应公式即可算出；对于配变层以下的需用系数，由于低压数据的缺失，本次调研将以此为重点。

2.2 典型功能区块的选取

地区能源构成、经济发展水平、居民生活水平、产业类型、用地性质和土地开发强度等多种因素都会对负荷密度产生一定影响，尤其是典型功能区块的负荷密度。本次调查中典型区域的选择均遵照“有代表性”和“有普遍性”两个原则进行。居民小区和公共设施的选取以余姚城区范围内为主，对于工业而言，则根据不同用地区域的工业特点，在余姚市辖区范围内选取部分典型企业作为调查对象。

2.3 典型功能区块用电指标的选取

对于用电指标，现行的相关规范及各地市标准中均有自己的选值。以最为常用的《全国民用建筑工程技术措施》和04DX101—1《建筑电气常用数据》中单位指标法为例，设计人员一般依据表1参考设计，在方案设计阶段，根据建筑面积及类型选用相应指标选择变压器的容量及台数。其指标见表1。

表1 各类建筑物的用电指标

本次调研中，为了使数据更贴合余姚实际，在对现有各规范分析的基础上，结合余姚实际，确定本次项目计算所采用的用电指标如下。

表2 余姚典型区域用电指标

2.4 调研时间节点

如前所述，在各典型区块用电指标确定的情况下，需用系数的求取总的就归结于建筑负荷密度或人均用电负荷的测算。

对于电力负荷密度而言，在时间节点上目前常用的取值方法有两种：一种属于简单操作型，即直接选取区域最大负荷日最大时刻，配变或者线路上的数据；另一种就属于标准型（一般默认的理想型），这种方法需要收集设备全年的负荷数据，最终以配变或线路的全年最大负荷数据为准。为了校验两种调研方式的准确性，分别对两种方式下的数据进行分析。以科教类负荷为例，表3为调研过程中的部分学校的负荷密度数据。

表3 教学类建筑不同时间节点下的负荷密度

仔细分析上表原因，不难发现：由于学校的特殊性，典型日所在月份一般处于放假时期，其负荷不能正确反映该类负荷的准确需求。进一步深究，配电设备必须满足局部的峰值需求，而不仅仅为了满足平均需求。因此，一个空间负荷预测必须推断到整个系统中每个小区域可能出现的峰值时刻。考虑这个因素，为了数据的严谨与准确性，在进行负荷数据调研的时候，应以第二种方法为准，即选取配变或线路的全年最大负荷。

2.5 调研层次节点

在负荷预测的层次模型的基本概念中说过，配电网节点负荷分为：变电站负荷、馈线负荷、低压线负荷和进户线负荷。一般而言，一个小区或一座办公大楼由配变或者线路直接供给负荷，因此，典型功能区块建筑面积的负荷密度应对用户供电配变或者供电线路进行负荷调查。

a）按照配变最大负荷折算出来，是该地块的配变最大负荷除以建筑面积后得出的负荷密度，仅是考虑需用系数之后的负荷密度，未曾考虑配变之间的同时率。

b）如果按照线路最大负荷折算出来，是该地块线路最大负荷除以建筑面积后得出的负荷密度，是考虑需用系数、配变之间同时率后的负荷密度。两种不同的采值方法，会产生不同的负荷密度调查数据。

带着这个问题，可以考虑这样一种情况：某一居住小区，由1条10 kV线路直接供电，或由N台配变一起供电。如果用这样一个叠加的负荷计算出的负荷密度来测算需用系数，那么就会出现上述第二种情况中所说的问题：由于已经融合了配变间的同时率，该需用系数必然会比实际情况偏小；相反，如果仅取1台配变的负荷数据，那么该配变所供范围的建筑面积又难以确定，所谓的建筑负荷密度便无从知晓，需用系数也就无法计算。在这样既要使数据纯粹化、又要使数据方便获取的情况下，由于单台配变所带的居民用户数可以通过营销系统查到，那么便可以用求取需用系数的第二种方法，也就是通过对人均用电负荷测算，从而计算出需用系数。

由以上分析可知：对于需用系数，在调研时应以配变侧负荷数据为准。负荷密度调查的结果由于其电网层次的缺失，容易混乱合理的负荷指标。因此，在调研前，应明确层次关系，做到心中有数。

2.6 余姚负荷规范的确定

以上述调研原则及方法为依据、调研结果为基础，得到余姚负荷预测规范如下。

a）配变层同时率为0.83。

b）馈线层同时率为0.9。

c）变电站层同时率为0.95。

d）余姚各类住宅及配套公建用电指标和需用系数见表4。

表4 余姚各类住宅及配套公建用电指标和需用系数

3 结束语

本文在建立负荷预测模型的基础上，提出了一种负荷预测实际参数调研的工作流程及方法，并根据实际情况制定了适合余姚的预测指标规范。

研究表明：准确把握调研时间及层次节点对于负荷预测模型中各层负荷之间的同时率指标测算是行之有效的。

本文提出的负荷调研工作方式对于其他类似城市的负荷预测具体化提供了有利的借鉴。基于该方法预测出的负荷可以更好地为电网发展及需求侧管理等方面的决策提供依据，指导电网规划工作。

[1]刘大海．浅析配电网规划中的负荷预测[J].科技资讯，2012，31：105.

[2]康重庆，夏清，张伯明．电力系统负荷预测研究综述与发展方向的探讨[J].电力系统自动化，2004，28（17）：1-11.

[3]孙旭，任震．空间负荷预测在城市电网规划中的应用[J].继电器，2005，33（14）：79-81.

[4] 程坦.城市电网规划中空间负荷预测方法的研究[D].郑州大学，2009.

[5]田怀源．城市电网规划中负荷同时率的选择技术研究[J].四川电力技术，2011，34（1）：38-41.

Investigating Workflow of Load Forecasting under System Model

CHEN Tao，ZHUO Dong，YE Weifeng

(State Grid Zhejiang Yuyao Power Supply Company,Yuyao,Zhejiang 315400,China)

As basic work in power distribution network planning and operation, spatial load forecasting is the most widely used method of load forecast at present. Based on the load forecasting model and full investigation, this article takes the power load of Yuyao as the research object, using a systematic investigating work pattern, the suitable load forecasting index specification were finally put forward,which could better guide the planning work.

load forecasting; load forecastingmodel; workingmode; index specification

TM715+.1

A

1671-0320（2016）01-0023-04

2015-11-12，

2015-12-02

陈 涛（1980），男，浙江余姚人，2006年毕业于中国农业大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事电网规划管理工作；

卓 东（1974），男，浙江奉化人，1993年毕业于浙江大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事电网规划、前期管理工作；

叶巍峰（1970），男，浙江余姚人，1992年毕业于中国地质大学土木工程专业，高级工程师，从事电网规划、前期管理工作。