國網(wǎng)浙江長興縣供電有限公司 李建華 周亞明 陳建業(yè)

據(jù)統(tǒng)計，全國各主要城市的空調(diào)負荷在電力總負荷中占比的總體水平在30～55%之間，已成為當(dāng)前電力負荷調(diào)控最受關(guān)注的組成部分。同時，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，可預(yù)見我國空調(diào)負荷還將呈現(xiàn)進一步增長態(tài)勢，電力峰谷差將進一步拉大，由此對電網(wǎng)經(jīng)濟運行，電力供需平衡的沖擊也將越來越大。在上述背景下，如何在當(dāng)前全面實施網(wǎng)格化管理的情況下，掌握各電力用戶或供電網(wǎng)格（單元）的空調(diào)負荷分布特性、了解空調(diào)負荷的變化規(guī)律、制訂有效的措施來控制高峰時段空調(diào)的負荷增長、改善電網(wǎng)負荷特性、提高電網(wǎng)建設(shè)及運行的經(jīng)濟性尤為重要。

目前空調(diào)負荷的預(yù)測大多是面向區(qū)域總量的，沒有針對具體的用戶，也沒有細化到網(wǎng)格或單元，更沒有區(qū)分用戶的產(chǎn)業(yè)類型，據(jù)此制訂的降低空調(diào)負荷的措施均缺乏針對性。文獻[1]提出了最大負荷比較法與基準(zhǔn)負荷比較法2種方法，通過分析年用電負荷曲線中各季節(jié)的負荷差異，對夏季空調(diào)負荷（氣溫敏感負荷）最大值進行了測算；文獻[2]提出了一種溫度梯度法，根據(jù)用電主體對溫度耐受程度不同，將空調(diào)負荷分解為居民空調(diào)負荷和非居民空調(diào)負荷，體現(xiàn)了居民用戶與非居民用戶對氣溫耐受程度的差異特征。本文提出一個基于城鎮(zhèn)用地規(guī)劃的遠景空調(diào)負荷預(yù)測實用方法，以此為分區(qū)電力需求側(cè)響應(yīng)目標(biāo)的制定及多元融合高彈性配電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架優(yōu)化規(guī)劃提供決策依據(jù)。

1 城鎮(zhèn)用地規(guī)劃及配電網(wǎng)格模型

用地規(guī)劃（城鎮(zhèn)控制性詳細規(guī)劃）是城市、縣人民政府城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門根據(jù)城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)總體規(guī)劃的要求，用以控制建設(shè)用地性質(zhì)、使用強度和空間環(huán)境的規(guī)劃。用地規(guī)劃包括：土地使用性質(zhì)及其兼容性等用地功能控制要求；容積率、建筑高度、建筑密度、綠地率等用地指標(biāo)；基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施、公共安全設(shè)施的用地規(guī)模、范圍及具體控制要求，地下管線控制要求；基礎(chǔ)設(shè)施用地的控制界線（黃線）、各類綠地范圍的控制線（綠線）、歷史文化街區(qū)和歷史建筑的保護范圍界線（紫線）、地表水體保護和控制的地域界線（藍線）等“四線”及控制要求。

配電網(wǎng)格模型。網(wǎng)格化是配電系統(tǒng)分層分區(qū)管理的一種具體實現(xiàn)方法。參照DSMT配電網(wǎng)格模型定義[3]，提出面向空調(diào)空間負荷預(yù)測的配電網(wǎng)格模型。配電網(wǎng)格模型架構(gòu)從上至下依次包括縣市/區(qū)、統(tǒng)籌區(qū)、供電分區(qū)、供電網(wǎng)格、供電單元、用電網(wǎng)格、地塊共7個層級定義。在基于城市用地規(guī)劃開展的遠景空調(diào)負荷預(yù)測中，“地塊”是負荷預(yù)測的基本對象，而用電網(wǎng)格（接入單元）是一個面向用電接入管理的低壓供電區(qū)域。

2 空調(diào)負荷預(yù)測的基本方法及面向網(wǎng)格的遠景空調(diào)負荷預(yù)測方法

2.1 空調(diào)負荷指標(biāo)體系

常用于空調(diào)電力負荷預(yù)測的指標(biāo)包括兩種體系，一是反映不同類型建筑物用能需求的冷/熱負荷指標(biāo)體系，二是反映不同行業(yè)電力負荷總需求及空調(diào)負荷占比的電力負荷指標(biāo)體系，在指標(biāo)取值上，兩類負荷指標(biāo)均需按照本地區(qū)全年氣候變化、各類建筑用能特征、工作（或居?。┱叩墓ぷ鳎ɑ蛏睿┝?xí)慣、地區(qū)經(jīng)濟及用電水平來確定，地區(qū)差異非常大。同時在遠景負荷預(yù)測中，由于地塊尚未開發(fā)，實際的建筑物類型及產(chǎn)業(yè)類型是未知的，因此只能用市政規(guī)劃中的用地性質(zhì)來表達（表1）。

表1 不同行業(yè)的空調(diào)負荷指標(biāo)

2.2 冷/熱負荷指標(biāo)法

根據(jù)冷/熱負荷指標(biāo)進行空調(diào)負荷預(yù)測是空調(diào)負荷預(yù)測的基本方法：根據(jù)用地規(guī)劃中各地塊的用地性質(zhì)及各地塊的占地面積、容積率，按照表1中的冷/熱負荷指標(biāo)以P=Q×S×r計算出各地塊的冷/熱負荷；根據(jù)不同類型制冷系統(tǒng)的冷熱能效得出該地塊空調(diào)電力負荷數(shù)值PE=P/Eη。式中P為地塊的冷/熱負荷，單位W；PE為地塊的空調(diào)電力負荷，單位W；Q取該地塊冷/熱負荷指標(biāo)的最大值，單位W/m2；S為該地塊的占地面積，單位m2；r為該地塊的容積率；Eη為制冷系統(tǒng)的冷熱能效比，一般為3～5，額定制冷/熱量與額定功率（耗電量）的比值，能效比數(shù)值越大，表明該產(chǎn)品使用時能源轉(zhuǎn)換效率越高，則在單位時間內(nèi)耗電量也就相對越少。

2.3 空調(diào)負荷占比法

為提高預(yù)測的精確性，空調(diào)負荷預(yù)測需應(yīng)用到多種預(yù)測方法，需通過2種以上負荷預(yù)測方法對規(guī)劃區(qū)空調(diào)負荷進行預(yù)測，以便對空調(diào)負荷預(yù)測的合理性進行校驗。在常規(guī)電力負荷預(yù)測方法中，地塊總負荷大致分為基礎(chǔ)電負荷及空調(diào)電負荷兩個部分，如表1，地塊用地性質(zhì)不同、即產(chǎn)業(yè)不同，空調(diào)負荷在總負荷中的占比也不同。根據(jù)地塊的電力總負荷及空調(diào)負荷占比求得空調(diào)電力負荷PE=P×k。式中P為地塊的電力總負荷，單位為W；PE為地塊的空調(diào)電力負荷，單位為W；k為空調(diào)負荷占比。

2.4 面向網(wǎng)格的遠景空調(diào)負荷預(yù)測方法

根據(jù)負荷持續(xù)用電性質(zhì)分類，不同行業(yè)白天與晚上的負荷同時率分別為：連續(xù)生產(chǎn)型（二、三類工業(yè)用地）1/0.9、商業(yè)服務(wù)型（含商業(yè)設(shè)施、文化、體育、大專院校等用地）0.8/1、公共服務(wù)型（醫(yī)療衛(wèi)生、交通樞紐用地）1/0.6、居住型（居住用地）0.2/1、日常工作型（上述4類外的其它用地）1/0.4，負荷高峰發(fā)生在白天或晚上兩個時段之一。因此，在求得地塊的空間負荷預(yù)測結(jié)果后，根據(jù)網(wǎng)格劃分，經(jīng)式匯總，可得到包括用電網(wǎng)格、供電單元、供電網(wǎng)格等在內(nèi)的各級網(wǎng)格的空調(diào)負荷預(yù)測結(jié)果。式中，為網(wǎng)格的空調(diào)總負荷；a為該地塊的行業(yè)負荷同時率；i=1，2，…，n，為地塊數(shù)。

表2 遠景空調(diào)負荷預(yù)測值

3 算例與結(jié)果

以長興縣某片區(qū)為例，首先分別通過空調(diào)電力負荷占比和空調(diào)冷熱負荷兩種方法對該區(qū)域的地塊空調(diào)負荷進行計算；其次根據(jù)各地塊的行業(yè)負荷同時率，以供電網(wǎng)格為預(yù)測單位對各供電網(wǎng)格的空調(diào)負荷進行預(yù)測；然后以電力總負荷預(yù)測值為基準(zhǔn)，計算空調(diào)冷熱負荷指標(biāo)法得到的空調(diào)負荷占比，并計算該預(yù)測結(jié)果與常規(guī)電力負荷預(yù)測中的空調(diào)負荷占比的差距；最后根據(jù)專家評價，采用最大、最小、加權(quán)平均等方法得到各供電網(wǎng)格的空調(diào)負荷預(yù)測值。

如表2，冷熱負荷指標(biāo)法預(yù)測結(jié)果比空調(diào)負荷占比法預(yù)測結(jié)果略大，平均偏高7.42%，兩種方法的預(yù)測誤差在合理范圍內(nèi)。根據(jù)長興縣域的地理氣候及社會經(jīng)濟發(fā)展的實際水平，空調(diào)負荷預(yù)測值擬按最大值取值，由此得到該片區(qū)的空調(diào)負荷占比平均值為43.06%，空調(diào)負荷總值為148.5MW。

綜上，冷熱負荷指標(biāo)法及空調(diào)負荷占比法是空調(diào)負荷預(yù)測的基本方法，兩種預(yù)測結(jié)果的誤差在10%以內(nèi)，在合理范圍內(nèi)，說明該地區(qū)的空調(diào)負荷指標(biāo)取值基本合理，預(yù)測方法實用可行。