“十四五”規劃遠景年城中村負荷預測方法研究

2021-01-20 08:44:14高艷娜陳麗萍郭子軒劉恒瑋胡柳君林紫菡

科學技術創新 2021年1期

高艷娜陳麗萍董紅郭子軒劉恒瑋胡柳君林紫菡

（廣州供電局有限公司，廣東廣州510600）

1 概述

遠景年負荷預測的方法有多種，但由于所需的數據難以得到或由于預測模型存在不適應性，針對某一具體規劃區域而言，較為實用和可供選擇的預測方法并不是很多，城中村的土地建設具有無序化特點，建設亂、管理亂，且建筑密度高、布局混亂，出租屋經濟帶來嚴重的違章建設，空間結構外部擴展基本停止但內部結構因拆舊建新而有一定變動。因此有必要針對城中村的特點，尋求一種適合城中村的遠景年負荷預測方法。

2 遠景年負荷預測方法選擇

廣州城中村供用電矛盾突出、供電能力不足、可靠性不高以及電能質量問題等一直是困擾廣州電網的難題，也是城中村電網發展前進的推動力。城中村電網建設一直缺乏有效的電網規劃，也是造成城中村電網建設落后的原因之一，而負荷特性分析及負荷預測是電網規劃建設的基礎，其重要性不僅體現在電網現狀分析、電力需求預測等規劃過程中，而且對高壓變電站定容選址、網架規劃、配網項目規劃等環節具有重要的理論支撐作用。可以說，負荷特性分析與負荷預測貫串于城中村電網改造建設工作始終，預測水平的高低將直接影響城中村電網改造建設規模和成本的控制。準確、可靠、科學、實用的負荷預測是做好城中村電網規劃和改造建設的重要前提和先決條件，安全、穩定、堅強的電網環境是城中村用電的重要保障。可以設想，在以后的城中村電網規劃和改造建設過程中，必然對負荷預測水平提出更高的要求。因此，研究城中村負荷特性及預測方法具有重要的實用價值和理論意義。

目前廣州有數百個城中村。由于城市的擴張，外來人口的大量涌入，城市住房資源的緊缺，使得租金相對低廉的城中村成為外來務工人員的集聚地，而城中村出租屋市場不斷升溫，城市規劃滯后，促使村民不斷翻建住宅，形成大量高層違章建筑，商鋪集中、樓間距小，“一線天”“握手樓”“貼面樓”等是城中村獨特的風景。這些建筑在用電報裝時普遍存在報小用大的情況，存量的違章建筑幾乎都遠超原來報裝負荷容量的10 倍以上。以白云區蕭崗村棠溪F11 九石嶺#2 公變房為例，其供電范圍內共有9 棟出租屋，平均每棟樓報裝容量為4kW，而平均實際用電負荷高達84kW，是報裝容量的21 倍。城中村電負荷持續飛速增長，引發配網公用變壓器大量過載、設備頻繁跳閘、線路私拉亂接嚴重、租客投訴頻繁等一系列供用電老大難問題。

近年來，通過電網建設，廣州城區的供電緊張的局面得到根本的緩解，供電可靠性大大提高，但城中村作為“夾縫地”，獨特的地位和現象使得電網建設困難重重，用電問題越發突出。

常用的有負荷密度法和綜合用電水平法，這兩種方法的分析如下。

a.負荷密度法：根據城中村數據，統計了公變供電區域內每棟建筑物的用地性質和建筑面積，為負荷密度法提供足夠的基礎資料，能夠準確、簡單的得到所需要的預測結果。因此此方法可用于城中村遠景年負荷預測。

b.綜合用電水平法：該方法與人口用電相關聯、而一個地區的人口總是與居住環境和條件相關聯，不可能無限制的增長，故只要有飽和的人口，選擇合適的用電水平，最終的飽和負荷預測還是較為準確的。但是城中村以流動人口為主，人口變化較大，難以預測飽和人口，因此此方法不適用于城中村遠景年負荷預測。

雖然負荷密度法可用于城中村遠景年負荷預測，但城中村以小公寓用電為主，根據現場調研，不同面積的小公寓用電電器數量和功率相差不大，即用電負荷相差不大。采用負荷密度法預測小公寓負荷則忽略了這個特點，因此提出針對小公寓負荷預測的套間法。具體分析見表1。

表1 遠期負荷預測方法選擇分析

3 套間與負荷密度結合法

城中村建筑物具有如下特點：

a.基底面積已利用完畢，即無法新增用地面積建設新的建筑物，建筑物棟數已經固定，可認為遠景年建筑物棟數和現狀保持一致；

b.村民對土地擁有充分的建設自主權，為追求利潤，不停拆舊建新，建筑物層數逐年增加。

根據以上特點，本文在基礎負荷密度法的基礎上，改變參數的選擇，采用針對城中村的負荷密度法。具體為根據每臺配變的現狀負荷、基底面積、預測新增建筑面積、預測新增建筑面積用電性質，對每臺配變供電負荷進行預測。并根據建筑物層數的分布，設計對應不同新增建筑面積的不同負荷水平。

每臺配變計算負荷P 的公式為：

P現：現狀負荷（W/m2）；

Pe：建筑面積負荷密度（W/m2）；

S新增：新增建筑面積（m2）；

因為不同配變高峰值出現的時間各不相同，因此不能簡單相加，需考慮計入一個負荷同時系數，即負荷P 計算公式如下：

P=P1×ka；

P1——計算負荷；

ka——各配變間同時系數。

同近期負荷預測，同時率取值為0.7。

4 參數取值和計算公式具體化

4.1 建筑面積負荷密度

鑒于城中村用電的特殊性，需根據城中村特點選取負荷密度，本文在一村一冊的基礎上，統計城中村現狀小作坊、小商鋪、小公寓的負荷密度，分別取平均值，作為本次報告遠景年負荷密度取值。

表2 負荷密度取值表

4.2 不同負荷水平的層數選取

現狀年城中村最高建筑物為13 層，6 層、7 層、8 層的建筑物占比最多，建筑物平均樓層為5.5 層，考慮村民追求利益的最大化翻建建筑物及租住人口的增多，高層建筑物將逐漸增加，平均樓層數也將提高，但最高建筑層數不會超過14 層。本文取6～12 層平均樓層數為基準，預測不同負荷水平。根據現場調研和對建筑物建造成本的估算，現狀7 層及以下的建筑翻蓋成12層或13 層的建筑物，新增租金收益可抵過建造成本；但7 層及上的建筑物翻建成12 層或13 層的建筑物，新增租金收益較難抵過建造成本。因此本文取7 層、8 層、9 層為推薦平均樓層區間，平均樓層為8 層時的負荷為推薦負荷方案。