小区域空间负荷预测

胡然1朱世宏2

摘要：电力负荷预测是电网规划的基础，负荷预测的准确性直接关系电力企业投资风险。根据配电网规划中的空间负荷预测，以区域控制性规划为基础，以用地功能最小化为原则，并用地块的用地性质建立各类负荷指标模型，同时结合建设项目的报装容量，进行空间负荷密度指标的验证，准确预测出规划目标年饱和负荷大小和电量，为增量配电网规划提供科学的数据支撑。

关键词：空间负荷预测；网格化空间负荷预测；网格化空间负荷预测建模

0引言

提高负荷预测准确度是降低配网投资风险的重要措施之一。选择合适的负荷预测方法，能够通过准确负荷预测减少电量偏差带来的考核风险。

从国内外研究发现，国外大多数专家和学者将空间负荷预测的重点放在对预测区域中土地使用决策的预测上。国内中长期负荷预测长期被淡化，至于这方面的研究与探讨力度较小。主要方法有经典预测方法、现代预测方法以及组合预测方法。经典预测方法包括指数平滑法、趋势外推法、时间序列法、回归分析法。现代负荷预测方法包括灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊负荷预测。

本文分析了空间负荷预测方法，根据河南省度假村增量配电网项目提出一种简洁实用的网格化空间电力负荷预测方法，并结合实际各地块建设项目报装容量，预测规划目标年饱和负荷的大小对负荷密度指标的选取进行校对，以此获得精确的空间负荷预测结果，为度假村增量配电网规划提供可靠依据。

1空间负荷预测方法

配电网负荷预测是电力规划的基础，负荷预测的准确性直接关系到增量配电网规划质量与社会资本效益。现有空间负荷预测方法多达几十种，主要分为四大类：用地仿真类预测法、负荷密度指标法、多元变量预测法、趋势类预测法[1]。

1.1用地仿真类空间负荷预测方法

用地仿真法的基本原理：用地仿真类空间负荷预测法是通过分析土地的使用类型、土地使用的情况、发展规律来预测不同土地类型的地理分布和占地面积，并在此基础上将土地使用情况转化为空间负荷[2]。其方法通常是将预测区域划分为大小网格，每个网格为一个小区，通过分析小区的相关信息，了解空间属性和用地需求，以评分的方式对各小区用地类型发展的程度进行评价。

为实现空间负荷预测，需先将待测区域划分成多个形状规则和不规则的小区，每个小区为一个元胞，小区内的电力负荷又称为元胞负荷，从数学角度分析用地仿真法的实现过程，又可用以下3种映射来述。

2网格化空间负荷预测

2.1网格化分区建立

配电网网格化规划开展以来，配电网精益化管理得到加强。为进一步深化、细化主网和配网规划，全面推进网格化规划管理工作，以用电网格为负荷的时空分布展开负荷预测。

本次规划采用负荷密度指标法进行负荷预测，为使负荷分布结果更接近实际情况，对规划区同时进行了配电分区、用电网格和地块的用地划分。

对于一个规划区域，有小到大有三种分区概念，对于地块、用电网格和配电分区，这三种分区方式又是一个环环相扣的关系，地块是负荷预测最小结构单元由规划区市政控制性详细规划资料中提供的各个地块的详细的用地性质、占地面积等信息规划，以每个规划的最小地块的用地划分。

用电网格是在规划区划分地块的基础上，根据城市控制性详细规划，由若干个相邻的、供电区域分类等级相同或接近的、用电性质或对供电可靠性要求基本一致的地块（或用户）组成的负荷的时空分布作为用电网格[3]。

配电分区对整个规划区做负荷预测，由若干用电网格组成。三种层次区块的包含关系如图1所示。

对整个规划区域做网格化空间负荷预测，把度假村分成7个用电网格。用电网格1为商业综合体地块，供电用户多样且不单一；电网格2主要为公共设施用地，包括中小学、医院、办公楼和部分居民用地，供电区域内各元胞元素差异性大；用电网格3为拆迁后回迁为主的居民安置房；供电网格4为乐华城欢乐度假园；供电网格5为沐心小镇；供电网格6和7分别为博易观光医疗产业园和新昌资产文旅健康城。

图1分区划分的包含关系

2.2网格化分区与负荷的映射关系

网格化分区模型与配电网规划之间存在负荷预测方面和电压等级方面的对应关系，如图2所示。

在负荷预测方面，地块的负荷预测实质上是对应地块范围内配变容量需求的负荷预测；用电网格负荷预测实质上是对应用电网格范围内中压电网供电能力需求的负荷预测；配电分区负荷预测实质上是对应配电分区范围内变电站供电能力的负荷预测。

图2空间分区与网格化分区的对应关系

2.3负荷预测计算方法

2.4负荷指标的选取

负荷预测的相关指标有：各类用地建筑面积负荷密度、需用系数，用电网格内地块之间负荷的同时率，配电分区内用电网格之间的同时率[5]。

（1）负荷特性分析

不同性质的负荷有着不同的负荷特性，出现最大负荷时间段也各不相同，如居民负荷用电高峰在18:00到24:00，行政办公负荷集中用电时间在8:00到18:00，商业负荷用电在9:00到22:00，中小学校负荷用电时间集中在早上8:00到17:00等等。因此不同性质的负荷相互叠加后的综合负荷比各类性质的负荷的数字之和要小，这两者比值称为同时率[6]。不同性质的负荷越多、负荷越大，其同时率越低。

（2）建筑面积负荷密度

空间电力负荷预测利用单位建筑面积负荷指标法，必须要确定每一类负荷的用电负荷密度参考指标。为了使负荷指标能够代表未来发展情况，具体需参考一下已经经过了充分发展的大中型城市的同类型负荷的负荷密度情况，作为指标设置的依据。同时根据本地及周边类似区域的实际情况进行调查，然后修正用电负荷密度指标。

参考《城市电力规划规范》、《工业与民用配电设计手册》等规范资料，不同供电网格，并结合本地及周边类似区域的实际情况分析，各类用地单位建筑面积用电指标见表。

用电网格3的容积率未给出，结合重点项目情况汇报得知，区域居民户型面积平均在100平方米，建设房屋数量3934户，多家独立的零售商业用户总建筑面积在1000平方米，地块容积率较高（居民区域容积率≤2）。根据配电网设计原则，普通住宅用电指标平均6千瓦／户，200户以上的需用电系数取0.15得出居民用电负荷预测，根据商务用地指标得出零售店商业负荷预测，用电网格3的负荷预测为3.65MW。

其余网格根据上文介绍的计算方法，可以得到全区各地块饱和年负荷预测。根据规划中不同区域的功能定位不同，远期变电站布点和站间线路路径情况，将度假村分为7个网格。

将各地块负荷累加取0.7的同时率得到各用电网格的负荷预测结果，负荷预测结果见表2。各用地网格负荷考虑0.9的同时率得出全区饱和年的负荷结果为95.4MW，负荷密度为12.4MW/km2。

表2网格负荷预测结果

由政府组织的重点项目规划、设计对接工作中得知，供电网格4为乐华城欢乐度假园，区域用户唯一，园区电力规划报装容量大型娱乐项目为24000kVA，马戏和商业街各10000KVA，根据乐华恒业投资控股有限公司在不同地区的设备容量和运行年最大电流的实际运行情况，取0.6的负载率得出负荷预测结果是26.4MW，和负荷密度指标预测负荷一致。供电网格5为沐心小镇，占地面积为1.25平方千米，区域单一集团投资建设旅游区、房地产开发区和度假物业三部分。电力规划报装容量报装容量44000KVA，取0.5的负载率得出负荷预测结果是22MW，和负荷密度指标预测负荷一致。

3结语

本文采用网格化空间负荷预测方法，以控制性规划为基础，用地功能最小化为元胞，相似地块和周边区域的负荷密度指标为指导，得出空间负荷密度指标，规划区域分为7个用电网格，预测规划目标年饱和负荷的大小和空间分布。并结合项目的实际情况，规划区域面积小，重要用户和各用电网格的的报装容量在前期的收资中已经明确的特点，两种负荷预测的方法相互校验，提高负荷预测的准确性。

参考文献

[1]肖白,周潮,穆钢.空间电力负荷预测方法综述与展望[J].中国电机工程学报,2013,33(25):78-92.

[2]朱玲.空间电力负荷预测方法综述与展望[J].通讯世界,2015(3):82-83.

[3]安建强,马林峰,纪斌,等.北京电网网格化空间负荷预测方法[J].供用电,2015,32(8):58-63.

[4]徐强.杭州城东新城高压电网规划研究[D].华北电力大学(北京),华北电力大学,2013，16-26.

[5]赵明欣,刘伟,陈海,等.《配电网规划设计技术导则》解读[J].供用电,2016(2):2-7.

[6]任元会.工业与民用配电设计手册[M].中国电力出版社,2005.

投稿日期：2018-3-13,

作者简介：

胡然(1993—)，女，硕士研究生，研究方向为控制工程

朱世宏(1971–)，男，大专，从事电力营销