國網(wǎng)浙江杭州市蕭山區(qū)供電有限公司 李建斌 壽挺

浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院 吳金城 王孝慈

伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，國民生活質(zhì)量普遍提高，對社會的生產(chǎn)供應(yīng)能力提出了更高的要求。電，作為現(xiàn)代化生產(chǎn)生活最主要的能源供應(yīng)，人們對其需求量與日俱增，因此，電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)規(guī)模需要根據(jù)社會的發(fā)展節(jié)奏逐步擴(kuò)大。

近些年，隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，工商業(yè)活動持續(xù)活躍，電力大用戶業(yè)擴(kuò)報裝業(yè)務(wù)量持續(xù)增加。所謂大用戶業(yè)擴(kuò)報裝，是指電力企業(yè)結(jié)合用戶的申請，通過對用戶用電需求的深入分析與了解，并結(jié)合電網(wǎng)當(dāng)前的運行情況，給出一個安全、規(guī)范、合理的供電方案。通過開展業(yè)擴(kuò)報裝業(yè)務(wù)，電力企業(yè)可以更及時地掌握并響應(yīng)用戶的用電需求，對自身進(jìn)行完善與改進(jìn)。

容量預(yù)估是電力大用戶業(yè)擴(kuò)報裝的重要環(huán)節(jié)之一，預(yù)估容量的欠缺和過度冗余都會給電力企業(yè)和用戶造成很大的負(fù)面影響。預(yù)估容量的欠缺會使負(fù)荷電量超過電網(wǎng)的承受限度，從而發(fā)生安全事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失；預(yù)估容量的冗余會造成電網(wǎng)設(shè)備利用率低，從而導(dǎo)致資源浪費。因此，準(zhǔn)確的容量預(yù)估是配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)必不可少的環(huán)節(jié)。同時也只有知道了用戶需要的負(fù)荷電量，才能為配電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行準(zhǔn)確的規(guī)劃，增加電網(wǎng)設(shè)備的利用率，節(jié)省經(jīng)費。

現(xiàn)狀調(diào)查分析

當(dāng)前針對電力大用戶業(yè)擴(kuò)報裝的容量預(yù)估方法過于保守，一般采用籠統(tǒng)的全局一致系數(shù)，即是通過供電區(qū)域內(nèi)的配變?nèi)萘恐团c負(fù)載率經(jīng)驗值的乘積給出。此種方法缺乏精細(xì)化考量，容易造成配電資源的浪費，不利于配電網(wǎng)長期的運營發(fā)展。針對電力大用戶業(yè)擴(kuò)報裝的容量預(yù)估應(yīng)分層分區(qū)分用戶考慮，需要系數(shù)、同時系數(shù)的計算應(yīng)符合定制化，從而避免傳統(tǒng)方式下的籠統(tǒng)粗放。

針對上述問題，本文通過對各行各業(yè)大量用戶歷史用電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出不同行業(yè)用戶的需要系數(shù)以及全社會的同時系數(shù)，基于此建立配電網(wǎng)供電區(qū)域容量預(yù)估模型，并通過算例說明了該方法對于配網(wǎng)供電區(qū)域的容量預(yù)估具有較高的準(zhǔn)確度。

配電網(wǎng)供電區(qū)域容量預(yù)估模型

配電網(wǎng)規(guī)劃是城市規(guī)劃的重要環(huán)節(jié)。城市規(guī)劃對不同的用地屬性進(jìn)行了明確的區(qū)分，如居住用地、商業(yè)用地等。在配電網(wǎng)規(guī)劃中，應(yīng)充分考慮用地屬性，使負(fù)荷分類與用地屬性相匹配，才能為配電網(wǎng)規(guī)劃提供良好的基礎(chǔ)。同一種分類的負(fù)荷的用電性質(zhì)具有一定程度上的一致性，因此在本文所討論模型中，將用戶歸為4 類：住宅小區(qū)用戶、工業(yè)用戶、商業(yè)用戶、公共服務(wù)用戶。為了更加準(zhǔn)確地了解各類負(fù)荷實際運行情況，對工業(yè)、公共服務(wù)、商業(yè)、住宅小區(qū)4 類負(fù)荷每種取30 個用戶進(jìn)行統(tǒng)計分析。

從電網(wǎng)營銷系統(tǒng)中選擇用戶的用電數(shù)據(jù)，統(tǒng)計供電區(qū)域各用戶配變?nèi)萘?，所取?shù)據(jù)應(yīng)符合以下幾個要求。

（1）用戶配變安裝時間超過8 年，保證用戶的用電需求基本都達(dá)到飽和穩(wěn)定的狀態(tài)；

（2）數(shù)據(jù)的選取具有隨機性，隨機選取各行各業(yè)的用戶數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)人為傾向性；

（3）提取的用戶數(shù)達(dá)到上百戶，在數(shù)量上可以滿足統(tǒng)計的要求，用戶用電數(shù)據(jù)的采樣時間間隔為15 分鐘；

（4）根據(jù)所提取數(shù)據(jù)分別計算各用戶的最大負(fù)載率，算最大負(fù)載率時要將功率因數(shù)考慮在內(nèi)。

需要系數(shù)分析

需要系數(shù)計算公式如式（1）所示。

SJ為第j 個用戶的變壓器容量，Lmax為該類別的最大負(fù)荷值為需要系數(shù)。

（1）根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)用戶歷史最大負(fù)荷為17947.884千瓦，工業(yè)用戶變壓器總?cè)萘繛?3105 千伏安，所以根據(jù)式（1）計算得出，工業(yè)用戶的需要系數(shù)值取0.55。

（2）根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計，商業(yè)用戶歷史最大負(fù)荷為8028.415千瓦，商業(yè)用戶變壓器總?cè)萘繛?2045 千伏安，所以根據(jù)式（1）計算得出，商業(yè)用戶的需要系數(shù)值取0.37。

（3）根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計，公共服務(wù)用戶歷史最大負(fù)荷為9515.55 千瓦，公共服務(wù)用戶變壓器總?cè)萘繛?0020 千伏安，所以根據(jù)式（1）計算得出，公共服務(wù)用戶的需要系數(shù)值取0.32。

（4）根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計，住宅小區(qū)用戶歷史最大負(fù)荷為16265.471 千瓦，住宅小區(qū)用戶變壓器總?cè)萘繛?7840 千伏安，所以根據(jù)式（1）計算得出，住宅小區(qū)用戶的需要系數(shù)值取0.2。

同時系數(shù)分析

（1）分別統(tǒng)計各用電類別歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)中的最大負(fù)荷值，以及全行業(yè)歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)中的最大負(fù)荷值，并根據(jù)式（2）得出同時系數(shù)值。

LJ為第j 類別用戶的最大負(fù)荷值，Hmax為全行業(yè)最大負(fù)荷值，δ 為同時系數(shù)。

（2）根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)，工業(yè)用戶歷史負(fù)荷最大值為17947.884千瓦，住宅小區(qū)用戶的歷史負(fù)荷最大值為16265.471 千瓦，商業(yè)用電用戶歷史負(fù)荷最大值為8028.416 千瓦，公共服務(wù)用戶歷史負(fù)荷最大值為9515.55 千瓦，而全行業(yè)歷史最大負(fù)荷為43258.018 千瓦，因此統(tǒng)計出的同時系數(shù)為43258.018/（17947.884+16265.471+8028.416+9515.55）=0.8357，因此經(jīng)統(tǒng)計分析同時系數(shù)結(jié)果可取0.84。

在進(jìn)行供電區(qū)域負(fù)荷需求估計時，利用各用電類別負(fù)載率經(jīng)驗值估計各用電類別的供電需求，再結(jié)合最大負(fù)載率同時系數(shù)，就能夠估計出整個區(qū)域的供電需求。

供電區(qū)域容量預(yù)估

進(jìn)行供電區(qū)域負(fù)荷需求預(yù)測時，利用各用電類別需要系數(shù)值估計各用電類別的供電需求，再結(jié)合最大負(fù)載率同時系數(shù)，就能夠估計出整個區(qū)域的供電需求。具體見式（3）。

δ 為同時系數(shù)，Qi為第i 種用戶總的變壓器容量，δi為第i種用戶的需要系數(shù)。供電區(qū)域容量預(yù)估整體流程如圖1 所示。

圖1 供電區(qū)域容量預(yù)估流程圖

算例分析

為了驗證該預(yù)估方法的有效性，本文分別對各種類別的負(fù)荷取了10 個用戶以作測試。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，該測試數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 測試數(shù)據(jù)

一般方法進(jìn)行負(fù)荷需求預(yù)估時，需要系數(shù)取0.50（工程實踐統(tǒng)一規(guī)定），同時率取0.85，預(yù)估結(jié)果如表2 所示。容量預(yù)估值為29794.625 千瓦，預(yù)估偏差為34.13%。

用本文所建模型進(jìn)行負(fù)荷需求預(yù)估，結(jié)果如表3 所示。容量預(yù)估值為20920.96 千瓦，預(yù)估偏差為5.81%。

表3 本文方法進(jìn)行容量預(yù)估結(jié)果

由以上結(jié)果可知，容量預(yù)估偏差率由34.13%下降為5.81%，說明本文所提方法可顯著減小配電網(wǎng)供電區(qū)域容量預(yù)估偏差，大大提高了預(yù)估的準(zhǔn)確度。

結(jié)論

本文通過對各行各業(yè)大量用戶歷史用電數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出不同行業(yè)用戶的需要系數(shù)以及全社會的同時系數(shù)，并基于此建立配電網(wǎng)供電區(qū)域負(fù)荷需求預(yù)估模型，最后通過算例說明了該方法對于配網(wǎng)供電區(qū)域的負(fù)荷需求預(yù)估具有較高的準(zhǔn)確度，能夠為電網(wǎng)帶來經(jīng)濟(jì)效益、安全效益以及社會效益，具有一定的市場潛力。