城市配电网空间负荷预测的综合方法研究

李浩12张洪辉2李雨轩2丁月明1,3

摘要：随着网格化理念和电力电子技术的日益成熟，空间负荷预测逐渐成为电力系统规划和决策的基础。为了提出一种城市配电网空间负荷预测的综合方法，文章划分了不同的用地性质和用户类别，详细给出了分类负荷指标、同时率和开发深度系数的计算方法，分析了这三项指标在空间负荷预测中的作用，为后续的规划和决策提供依据。

关键词：空间负荷预测；分类负荷指标；同时率；开发深度系数

0引言

电力负荷是指电力需求量或用电量【1】。空间负荷预测则是将城市用地按照一定规则进行网格化处理，形成若干小区，通过分析、预测小区电力用户的用电特征和发展规律，进一步预测负荷分布的地理位置、密度和发生时间等。空间负荷预测不仅能够反映小区的用电情况，而且可以通过小区来推导整个大区的用电总量、高峰值和高峰时间，具有传统的大区总量预测所无法比拟的优势[2-3]。

本文整合了分类负荷指标、同时率、开发深度系数等指标在空间负荷预测中的应用，以华北某市商业金融用地为例，探讨了近景年空间负荷预测的一般方法。

1用地性质和用户类别划分

分析我国城镇的电力负荷分布情况，结合市政、城建等部门的信息，将城市用地分为居住、工业、农业、商业金融、行政办公、文化娱乐、医疗卫生、教育科研、中小学幼托、体育、市政设施、仓储、交通运输和其他用地14类用地性质，在14类用地性质的基础上又细分为44个用户类别。以商业金融用地为例，将其细分为金融业和商业服务业。金融业包括数据中心、银行；商业服务业包括大型购物中心、酒店宾馆等。

2各项预测指标

2.1分类负荷指标

用户分类是空间负荷预测的一个重要特点，为了区分不同的用户类别，引入分类负荷指标的概念。其定义为用户特征年单位建筑面积上的最大负荷。单个用户的负荷指标可表示为

（1）

式中：P为此用户一年8760小时中的最大用电量（取前五个最大值的平均值），S为此用户的建筑面积。则用户类别N的分类负荷指标可表示为

（2）

式中：H为类别N中包含的样本个数，Ih和Sh分别为第h个用户的负荷指标和建筑面积，S为类别N中所有用户的建筑总面积。

由于不同样本一般不会同时到达负荷峰值，因此对包含多个用户的区域进行负荷预测时，可根据需要对式（2）做相应的调整，此时分类负荷指标表示为

（3）

式中：αN为类别N内部的各个样本之间的同时率。

分类负荷指标反映了用户的最大负荷密度，选取的样本必须具有稳定的负荷特性才能代表整个用户类别。因此，计算分类负荷指标需选取饱和用户，判断用户达到饱和的标准为：1）建成时间不小于五年2）年均电量增长率小于2%。

2.2同时率

在一个用户类别中，所有样本总负荷的最大值通常小于每个样本负荷的最大值之和，这是由于各个样本通常不会在同一时间点达到负荷最大值，因此定义系统最高总负荷与各组成单位的最高负荷之和的比值为同时率，其反映了不同样本负荷峰值的时间差。

若UN=(N1,N2…Nh…NH)是需要计算同时率的一个样本集，其中Nh代表不同的用户类别，则此样本集的同时率可以表示为：

（4）

式中：PUmax为样本集总负荷的最大值，Phmax为每个子类别的负荷最大值。

同时率的计算同样需要选取饱和用户，但影响同时率的因素除负荷特性外，还有负荷比重，如一个类别的负荷比重远大于另一个类别，则会造成同时率偏高。为了抵消这种误差，预测时需将一个样本类别按建筑面积的不同分成多个子类别，且子类别的总建筑面积和总负荷相近，分属于不同样本类别的子类别之间计算同时率时，可舍去少量样本以达到总建筑面积和总负荷相近的目标。

2.3开发深度系数

用户自建成并接入电网开始，其负荷水平往往是逐年增加的，一定年限后到达饱和状态，不再有较大波动。为了表示这种负荷水平随时间增加的函数关系，引入开发深度系数的概念。其定义为自用户建成接入电网后逐年的负荷大小占饱和年负荷大小的比例。

一个用户建成起第t年后的负荷可表示为：

（5）

式中：Lt为此用户自建成起第t年的开发深度系数；Pt和P分别为用户第t年的负荷和饱和年负荷。

开发深度系数样本选取的标准为1）建成时间超过10年2）当前已经达到饱和。计算开发深度系数采用曲线拟合法，选用日最大负荷近似代表当天的负荷水平，形成拟合曲线，取每年负荷值的平均值代表当年的负荷水平，并用最后一年的数据作为饱和值带入式（5）求出每年的开发深度系数。

3方法总结

空间负荷预测是一项复杂的系统性工程，单一的指标和模型难以得到可靠的结果。进行空间负荷预测时，首先需要相对成熟的网格化成果，在区分用地性质的基础上形成大区和小区，进而计算各类用地的分类负荷指标、同时率和开发深度系数形成数据字典，利用数据字典建立适当的模型做出初步预测，再根据实地调研和用户上报数据对预测结果进行校准，方能得出较为准确的预测结果。

4结语

本文首先阐明了空间负荷预测中各类建筑用地的分类方法，进而给出了空间负荷预测的三项重要指标：分类负荷指标，同时率，开发深度系数的计算方法，并分析了指标的作用，最后，初步提出了一种空间负荷预测模式：在用地性质和用户类别进行准确分类的前提下，利用各项指标组成数据字典，结合实地调研和用户上报数据，进行用户、小区和大区的逐级预测。本方法的优点是对数据利用充分，得出的预测结果直观、可靠，不足是数据处理较为繁琐，工作量大。空间负荷预测是一项复杂且庞大的工程，如何简化其流程并建立城市配电网的综合预测模型仍有待于进一步研究。

参考文献：

【1】牛晓东,曹树华,赵磊等.电力负荷预测技术及其应用【M】.北京:中国电力出版社,1998:1

【2】王成山,肖俊,罗凤章.多层分区空间负荷预测结果综合调整的区间方法【J】.电力系统自动化,2004,28(12):12-16

【3】杨薛明,苑津莎,王剑锋等.基于云理论的配电网空间负荷预测方法研究【J】.中国电机工程学报,2006,26(6):30-35

作者简介:

李浩（1982），男，从事特高压直流换流站管理工作

张洪辉（1983），男，从事特高压直流换流站管理工作。

李雨轩（1991），男，从事特高压直流换流站运检工作。

丁月明（1985），男，从事特高压直流换流站管理工作