基于负荷预测法在城市电力规划中的实际应用研究

基于负荷预测法在城市电力规划中的实际应用研究

周龙舟

广东电网有限责任公司佛山供电局 广东佛山 528000

摘 要: 本文分析负荷预测的常用方法及分类，就工程中应用最为广泛的一种空间负荷预测方法，结合具体工程案例，即负荷密度指标法进行了分析，从前期负荷总量估算，到确定负荷空间分布，最终进行负荷校验的完整步骤。

关键词: 配网规划; 空间负荷预测; 负荷密度指标法; 电动汽车充电设施; 分布式能源

0 引 言

随着社会经济的发展，为避免原有硬件设施不健全，以及社会、政务、人文环境的束缚，规模化、集约化的各类大型专业经济园区、 产业协作园区应运而生。 如何做好新城的电力规划，避免无序发展占用规划用地、杆线迁移、反复征地等问题显得尤为重要。为确

保配电网的建设进度能够满足新增负荷的接入需求，保证配电网供电的可靠性和电能质量，降低电能损耗，实现对配电网的精细化管理及资源的优化配置而饱和负荷预测是做好新区电网规划的基础和保障，准确的负荷预测才能为合理布置电源点、电力走廊及建设时序提供科学的决策依据。

1 负荷预测的常用方法及分类

总体上，负荷预测方法按照适用条件可以分为以下两类。

1) 总量负荷预测方法

主要有电力弹性系数法、回归分析和趋势外推法等，该类方法基于历史数据建立预测模型或进行趋势分析，一般用于城市总用电负荷的宏观预测或者对中远期的规划负荷预测值进行校核。

该类方法的局限性主要体现在:

( 1) 对历史数据有较强的依赖性，对于开发新区等基础数据严重缺乏的情况不适用。

( 2) 只能预测出规划区的负荷总量，而无法预测负荷远景的空间分布情况。

2) 空间负荷预测方法

现有的空间负荷预测方法有数十种，依据预测原理主要可以分为用地仿真法，负荷密度指标法、多元变量及趋势法。目前，国内外对用地仿真类空间负荷预测法有较多的研究成果，在工程中，实际应用较多的是负荷密度指标法。空间负荷预测方法对负荷的大小和空间分布进行预测，可以合理确定中压配电设备的配置容量及布置位置，准确地进行开关站布点和线路走廊规划，节约建设投资，避免道路反复开挖，使配电网运行更加经济、可靠和高效。相较于总量负荷预测法，空间负荷预测方法只需要规划部门提供相对详细的用地规划信息，不需要历史数据作为支撑，也不用考虑负荷转移对预测结果的影响，在地块用地性质改变时，可以灵活调整预测结果。

2 负荷密度指标法

在城市详细规划阶段，空间负荷预测在工程中应用较多的是负荷密度指标法。

根据规划部门批复的片区控制性详细规划图，提取各地块用地性质、地块面积、容积率和建筑面积等信息，按照地块的不同属性，分类进行负荷预测。负荷密度指标法具体可分为占地面积负荷密度法和单位建筑面积负荷密度法。

1) 占地面积负荷密度指标法

该方法负荷预测公式为: (1)

式中: P 为片区预测总负荷; D_i为第 i 个地块负荷密度指标; S_i为第 i 个地块占地面积; η 为地块间同时因数。

2) 单位建筑面积负荷密度法

该方法负荷预测公式为: (2)

式中: P 为片区预测总负荷; F_i为第 i 个地块单位建筑面积负荷密度指标; S_i为第 i 个地块占地面积; Q_i为第 i 个地块容积率; K_i为第 i 个地块对应负荷类型的同时率; η 为地块间同时因数。对于新建规划区，负荷密度指标法以详尽的规划文件作为依据和支撑，并且在法律和行政手段的保证下，规划文件一般均能落地，因此负荷预测的不确定因素较少，预测结果相对合理。

3规划片区的负荷预测案例

以某规划新城为例，进行负荷预测。该片区总体规模约 22．05 km²，可容纳居住人口约 17．91 万人，用地规划以居住、商业地块为主，公建、科研用地为辅。功能定位为地区服务中心、高品质宜居新城和科技创新中心。

1) 负荷总量估算

根据该片区控制性详细规划说明书，采用占地面积负荷密度指标法与单位建筑面积负荷密度法相结合的方式，对规划片区的负荷进行较为粗略的预测。该片区土地规划利用情况如表1所示。

表 1 规划区土地利用情况表

规划区负荷预测依据 GB/T 50293—2014《城市电力规划规范》、DGJ32 / T J11—2016《居住区供配电设施建设标准》，并结合广东省《配电网技术导则实施细则》进行具体如表 2 所示。

表 2 居住及公共用地规划用电指标表

地块之间同时系数取 0．7，则预测负荷总量约为 477 MW。

2) 负荷空间分布具体确定

对该片区内的各个地块，逐一计算负荷并进行标注。将规划片区内所有地块的计算负荷相加，地块间同时因数按 0．7 计算，得出规划区的负荷总量约为 524．4 MW。

3) 负荷预测结果校验

对规划片区进行负荷校验，可采用人均用电量法和负荷密度分析法。

人均用电量法的相关计算公式: (3)

式中: P 为片区预测总负荷; N_max为规划片区饱和人口; W_av为人均用电量; T_m为最大负荷利用小时数。

依据规划文件，该新城规划居住总人口为 17．91 万人，规划片区以居民负荷为主，商业和公共负荷为辅，无工业负荷，最大负荷利用小时数按 3500 计算。依据单位建筑面积负荷密度法预测整个片区的负荷 524．4MW，按式( 3) 计算可知，规划片区至饱和年人均用电量约为10 247 kWh / ( 人·年) 。与 GB / T 50293—2014《城市电力规划规范》规划的人均综合用电量指标对照，规划片区达到用电水平较高城市的规划水平。规划片区总面积 22．05 km²，预测负荷总量 524．4 MW，经过计算，整个规划片区的负荷密度为 23．8 MW/km²，为 A 类供电区域。

4 负荷密度指标法应用要点

负荷密度指标法作为应用最广泛的一种空间负荷预测方法，为了保证预测结果的准确，在选取负荷密度指标时，应当紧密结合工程特点。

4．1 规划片区整体定位

GB / T 50293—2014《城市电力规划规范》中，明确了占地面积负荷密度指标与单位建筑面积负荷密度指标的取值范围，但该范围相对比较宽泛，这直接导致了采用不同的指标值，负荷预测结果会有较大差异。

因此，在采用负荷密度指标法进行空间负荷预测时，首先要明确规划区的整体定位，如生态宜居新城、工业开发区、科技创新园区等等，以及所属城市的经济发展水平。对典型的负荷，如居民小区、大型商场、商办写字楼和大型工业负荷等，开展基础调研和负荷统计，或者参照经济发展水平相近城市的负荷资料，选取符合当地实际用电水平的负荷密度指标。

4．2 电动汽车充电设施

近年来，电动汽车的普及程度逐年提高，居民小区、大型商场和公共停车场均配建或规划配建电动汽车充电桩，但在传统的负荷密度指标法中，负荷指标并未考虑充电桩负荷的影响。目前，电动汽车充电设施的功率从交流慢充的 7 kW、10 kW，到直流快充的 30 kW、60 kW、120 kW 大小不等。根据国务院办公厅 2015 年 10 月发布的《关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见》，新建住宅配建停车位、大型公共建筑物配建停车场、社会公共停车场建设或预留建设充电设施安装条件的车位比例分别为 100%、10%、10%。这意味着配网规划时，电动汽车充电设施将是不可忽视的一类负荷。

在进行充电桩负荷预测时，对于社会停车场及公交场站，可以依据当地规划部门制订的公共充电基础设施布局规划，参考规划区停车场配建的充电桩规模，社会停车场充电桩功率按 60kW / 桩计，同时因数取 0．6，公交场站按 120 kW / 桩计，同时因数取 0．8，进行充电桩负荷预测。

对于商业或居民小区内配建的充电桩，可以依据控制性详细规划文件中各地块规划的总车位数量，结合地方实际，按照适当的比例估算充电桩的远景规模。居民小区配建充电桩按慢充 7kW /桩，同时因数暂取 1，商业配建充电桩按快充 60 kW / 桩，同时因数取 0．8，进行充电桩负荷的预测。

随着电动汽车充电技术的不断革新，充电功率在现有水平上可能有较大提升，规划时应当留有一定裕度，并对配网规划进行滚动修编。

4．3 新型能源的推广应用

当前，节能减排和可持续发展已经成为城市建设的关键词，新能源技术及各种高效的供能方式逐步得到推广和应用。例如，目前地源热泵技术已经成熟地应用于部分新建的居民小区、商住楼和写字楼等，大大降低了空调负荷的用电需求; 与建筑物共建的光伏发电屋面，不仅能够满足建筑物本体的部分用电需求，还能实现余电上网; 集合多种新型能源，综合利用智能用电和“互联网+”技术的能源变革示范中心也在各地开展试点工作。以上各种形式新型能源的应用，在一定程度上降低了片区的用电需求，缓解了电网的供电压力。因此，在进行负荷预测时，应充分考虑新型能源对电力负荷的消减作用，在选取负荷密度指标时，应结合项目特点适当降低负荷密度指标的取值，使预测结果更加合理。

5 结束语

本文介绍了空间负荷预测的理论及优势， 并结合一案例例给出了空间负荷预测的详细步骤。 指出影响负荷预测结果是否准确的关键在于负荷密度指标的选取。 建议各地市公司应建立完善的负荷密度指标体系， 逐年对大量典型用户进行跟踪调查，形成典型用户负荷发展趋势规律，为科学使用空间负荷预测方法提供数据支撑。

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