基于分类负荷预测法的电力负荷计算与预测模型研究

基于分类负荷预测法的电力负荷计算与预测模型研究

摘要本文运用数学归纳法及结合实际数据分析，研究分类负荷预测法预测模型中综合用电同时系数等参数取值，提出了运用分类负荷预测法对城镇规划用电负荷预测时各参数取值方案。

【关键词】负荷密度；单位建筑面积用电指标；电力工程规划；负荷计算与预测；用电指标；容积率；用电需要系数；综合用电同时系数

电力负荷计算与预测是城镇电力工程规划必不可少的内容之一，其结果用于推算出规划区域所需的10kV及110kV变电容量及该区域地块所需的10kV公共开关站、配电站等数量及所需10kV供电馈线回路数，从而对开关站、配电站数量及建筑面积、10kV供电馈线回路数及其敷设方式和路径进行预控，确保开发初期道路施工时各类管线的协调布局，确保地块开发设计阶段预留开关站、配电站数量及面积预控，由此可见，电力负荷计算与预测是城镇电力工程规划的关键，主导着城镇电网建设。目前，多使用分类负荷预测法进行电力负荷计算与预测，用分类负荷预测法一般将负荷划分为工业用电、农业用电、商业用电、居民生活用电及其它用电等五大类，然后对各分类负荷分别进行预测，相加乘以综合用电同时系数得到规划区域总用电负荷，该方法的优点在于：在某一负荷中，其增长趋势的不正常情况有可能被发现，并且由于各类负荷都得到预测，因此，总的负荷结果比较明确，缺点是：统计信息量大，计算指标、参数等确定难度大。下面运用数学归纳法及结合实际数据分析，对基于分类负荷预测法的电力负荷计算与预测模型的难点进行研究。

1 分类负荷预测法的数学模型

城镇规划根据城镇的发展目标与规划定位，制定出土地利用规划，形成了规划单元及建设用地性质，即分类地块，对应土地使用面积S，规定了建设用地使用强度控制指标，如容积率R等。下面根据城镇规划给出的已知条件建立电力负荷计算与预测的数学模型。

1.1 根据已知条件土地使用面积建模

当交通用地、道路广场用地、绿化用地、水域和其它非城市建设用地城镇规划中只能给出土地使用面积，则其空间负荷预测及其计算从数学角度来讲，只存在以下3种映射：f1、f2、f3。

（1）F（x，y）→S（x，y）→L（x，y）→Lt1.

式中：f1将分区（x，y）的特性F（x，y）映射成土地使用面积S（x，y）；f2将土地使用面积S（x，y）映射成分区负荷L（x，y）；映射f3将分区负荷累加成系统负荷Lt2。

M M

（2）f2：L（x，y）=∑Si（x，y）×λi =∑Li（x，y）；

i=1 i=1

（3）Lt1= f3（L（x，y））= ∑L（x，y）.

x，y

式中：M为土地使用类的个数；λi为第i类的负荷密度；Si（X，Y）和Li （X，Y）分别表示分区（X，Y）的第i类土地使用面积和负荷。

1.2 根据已知条件土地使用面积和容积率指标建模

空间负荷预测及其计算从数学角度来讲，存在以下4种映射：f1、f2、f3、f4。

（1）F（x，y）→S（x，y）→A（x，y）→L（x，y）→Lt2.

式中：f1将分区（x，y）的特性F（x，y）映射成分类土地使用面积S（x，y）；f2将分类土地使用面积S（x，y）映射成分类地块地面以上建筑面积A（x，y）；f3将分类地块地面以上建筑面积A（x，y）映射成分类地块用电负荷L（x，y）；映射f4将分类负荷累加成规划地块用电负荷Lt1。

（2）f2：Ai（x，y）=Si（x，y）×Ri；

M M

（3）f3：L（x，y）=∑Ai（x，y）×Ci×Xi =∑Li（x，y）；

i=1 i=1

（4）Lt2= f4（L（x，y））= ∑L（x，y）

x，y

式中：Ri为第i类地块容积率指标；Ci为第i类地块单位建筑面积用电指标；Xi为第i类地块用电需要系数；Si（X，Y）表示第i类地块用地面积；Ai（X，Y）表示第i类地块地面以上建筑物建筑面积；Li（X，Y）表示第i类地块用电负荷。

由以上计算得出：

（1）规划区域的电力负荷负荷L= （Lt1+ Lt2）×T，式中：T为表示规划地块用电综合用电同时系数。

（2）规划区域所需的10kV变电容量为S10 = L / COSФ /Ч，式中：Ч表示第i类地块用电需要系数；COSФ表示用电负荷功率因数。

（3）规划区域所需的110kV变电容量为S110 = L×Rb ，式中：Rb表示110kV 变电容载比，取值范围1.8～2.1，规划容载比可取2.0。

（4）规划区域所需的10kV馈线回路数为N= INT （S10 / SL ）+1 ，式中：INT（number）表示对number 向下取整，SL表示每回10kV线路控制装接配变容量，取值范围10000kV A～15000 kV A，通常根据规划区域负荷类型取值，规划10kV线路控制装接配变容量可取12000 kV A。

（5）满足N-1所需10kV供电线路回路数（M）计算与规划的10kV网络接线模式有关，为提高上级电源10kV出线间隔利用率，建议按“3供1备”的接线模式计算，则M=INT（N/3）+ N +1，式中：INT（number）表示对number 向下取整。

2 分类负荷预测法的计算指标、参数确定

在实际应用中，用电负荷计算结果的准确性，关键在于分类地块负荷密度（λi）、单位建筑面积用电指标（Ci）、分类地块用电需要系数（Xi）、规划区域综合用电同时系数（T）等取值，由于地区快速发展，城市建设日新月异，人民生活水平不断提高，加上节能减排的要求新技术新设备快速推广应用，使得国内外现行指标参数落后，取值成为计算的难点。因此，还需要结合现状搜集大量数据资料进行实测计算分析，如测量分析各类负荷的典型日负荷曲线，对现行指标参数进行修正，下面对常用指标参数取值进行细化和量化分析。