城市工業(yè)園區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測及處理措施

莫海應(yīng)

（華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，廣西南寧 530000）

在城市電網(wǎng)布局與建設(shè)過程中，應(yīng)關(guān)注當(dāng)前的用電需求，并科學(xué)預(yù)測未來一段時間內(nèi)的電源增長，使配電網(wǎng)在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷下穩(wěn)定、安全運(yùn)行，滿足社會各界的用電需求。近年來，工業(yè)園區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷激增，但電網(wǎng)建設(shè)未及時跟進(jìn)，高壓變電站數(shù)量少，缺乏超高壓輸電換網(wǎng)，現(xiàn)存在輸電變電設(shè)備存在老化等問題，難以滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求，且易引發(fā)電力系統(tǒng)安全故障。科學(xué)預(yù)測工業(yè)園區(qū)配網(wǎng)負(fù)荷、采取針對性處理措施，成為目前電力公司的重要任務(wù)。

1 城市工業(yè)園區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷預(yù)測

1.1 負(fù)荷率取值

在配網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測時，影響負(fù)荷率的因素較多，影響較大的為配網(wǎng)中變壓器的額定容量、布置數(shù)量、最大負(fù)荷。除此之外，如電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電壓波動等，均會影響負(fù)荷率的計(jì)算結(jié)果。負(fù)荷率計(jì)算：

式中：T——負(fù)荷率（%）；Vmax——變壓器的最大負(fù)荷（kVA）；V——變壓器額定容量（kVA）。

在配網(wǎng)規(guī)劃中，選取較高的T值，可提升配網(wǎng)中電力設(shè)備的利用率，降低變壓器的運(yùn)行損耗。

1.2 負(fù)荷預(yù)測要求

在明確負(fù)荷預(yù)測要求的基礎(chǔ)上，按照要求和標(biāo)準(zhǔn)收集相關(guān)資料，保證預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（1）全面掌握負(fù)荷預(yù)測需要的材料。

包括城市總體規(guī)劃、電力系統(tǒng)規(guī)劃、全市及各分區(qū)的電壓等級與歷年用電量等。

（2）運(yùn)用相關(guān)負(fù)荷資料。

根據(jù)掌握的負(fù)荷資料，進(jìn)行匯總、歸類、統(tǒng)計(jì)、分析，明確城市工業(yè)園區(qū)歷年用電負(fù)荷的變化曲線，根據(jù)短、中期發(fā)展計(jì)劃，預(yù)測未來用電負(fù)荷增長情況。

1.3 負(fù)荷預(yù)測的方法

（1）仿真法。

仿真法是先預(yù)測城市或城市某個分區(qū)的總負(fù)荷，再將某個地區(qū)往年的電量消耗、歷年負(fù)荷增長率等作為評價(jià)指標(biāo)，對總負(fù)荷進(jìn)行劃分，得到每個地區(qū)的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果。為了預(yù)測工業(yè)園區(qū)的配網(wǎng)負(fù)荷，可根據(jù)該工業(yè)園區(qū)前3年或前5年的實(shí)際消耗電量、連續(xù)幾年負(fù)荷增長率等，計(jì)算得到城市中的占比。根據(jù)城市總預(yù)測負(fù)荷量，按照比例進(jìn)行分配，預(yù)測工業(yè)園區(qū)的負(fù)荷。仿真法具有操作方便等特征，且基于往年真實(shí)數(shù)據(jù)，可保證負(fù)荷預(yù)測結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確率。

（2）負(fù)荷密度法。

負(fù)荷密度法可計(jì)算用電負(fù)荷與土地面積的比值，得到平均負(fù)荷。在實(shí)際計(jì)算時，為了減輕工作量，通常采取分區(qū)統(tǒng)計(jì)的方式，選取城市的某個區(qū)域，計(jì)算得到該區(qū)域的總面積、特定時間段內(nèi)該區(qū)域總的用電負(fù)荷，相除后得到負(fù)荷密度。例如，可將城市的工業(yè)園區(qū)作為測量區(qū)域，保證得到的結(jié)果更精確。負(fù)荷密度法存在較大不足，如樣本數(shù)量偏少的情況下，會干擾負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性，因此，此法更適合用于大型工業(yè)園區(qū)。

2 城市工業(yè)園區(qū)配電網(wǎng)處理措施

2.1 變電站負(fù)載

現(xiàn)階段，大多數(shù)城市的工業(yè)園區(qū)，=配套電力設(shè)施比較老舊，變電站、配電網(wǎng)普遍存在負(fù)載率較高的現(xiàn)象。缺乏高壓變電站，在工業(yè)園區(qū)的用電高峰期，難以保持電力的穩(wěn)定、持續(xù)共贏。針對此類問題，可在現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)上，根據(jù)實(shí)際需要增加相應(yīng)數(shù)量的電源點(diǎn)，對現(xiàn)有的電源進(jìn)行擴(kuò)容，達(dá)到滿足工業(yè)園區(qū)用電需求的效果。可均衡負(fù)載，適用于配網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)不合理的情況，通過降低主變負(fù)載率，提升變電站向工業(yè)園區(qū)供電的水平。

2.2 變電站布點(diǎn)

在城市中建設(shè)較早的電網(wǎng)，由于規(guī)劃不到位、工業(yè)園區(qū)規(guī)模的擴(kuò)張、用電負(fù)荷的激增，導(dǎo)致早期的變電站布點(diǎn)暴露出許多問題，已無法滿足當(dāng)下工業(yè)園區(qū)的正常用電需求。例如，早期工業(yè)園區(qū)規(guī)模較小，用電需求較低，進(jìn)行電網(wǎng)布局時，為了節(jié)省成本，變電站布點(diǎn)較為分散。隨著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、工業(yè)園區(qū)規(guī)模擴(kuò)大，需要對變電站布點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)工業(yè)園區(qū)實(shí)際用電負(fù)荷，在負(fù)荷較高的區(qū)域增加變電站數(shù)量，或?qū)⒅行⌒妥冸娬靖慕榇笮妥冸娬荆跃徑庳?fù)載率較高的情況。

2.3 變電站負(fù)載與出線間隔配合

現(xiàn)階段，不同地區(qū)的變電站配線設(shè)計(jì)存在較大差異，根據(jù)有無出線間隔可劃分為兩種類型，對每種類型的配網(wǎng)處理措施存在差異。針對設(shè)有出線間隔的變電站，只保留一條通用線路，將其余的線路全部接到出線間隔上；針對未設(shè)置出線間隔的變電站，可對既定線路進(jìn)行改切，解決2條線路共用一個出線間隔的問題。

2.4 架空線路走廊

布設(shè)架空線路走廊，可提高工業(yè)園區(qū)周邊電網(wǎng)的整體輸送能力，以滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求。在建設(shè)架空線路時，應(yīng)優(yōu)先考慮大容量線路，容量與線纜截面規(guī)格呈正相關(guān)關(guān)系，應(yīng)選擇截面尺寸更大的導(dǎo)線類型。

35～220 kV架空線路的常見截面尺寸如表1所示。

表1 城市35～220 kV線纜截面尺寸

選擇大規(guī)格的架空線路時，應(yīng)考慮成本問題、荷載問題。在長距離、大跨度的配電網(wǎng)絡(luò)中，大規(guī)格的線纜自重較大，需要縮短兩側(cè)線桿的距離，避免導(dǎo)致中間段線纜過于低垂。在布設(shè)架空線路時，應(yīng)綜合考慮規(guī)格、距離、成本等綜合因素。

2.5 中壓配電網(wǎng)

在規(guī)劃和建設(shè)中壓配電網(wǎng)時，根據(jù)前期調(diào)研資料，確定不同分區(qū)的負(fù)荷密度，再科學(xué)進(jìn)行配電網(wǎng)分區(qū)。

根據(jù)分區(qū)情況，在不同的區(qū)域內(nèi)采取差異化的接線模式。例如，在工業(yè)園區(qū)負(fù)荷密度較高的區(qū)域，應(yīng)選擇三分段、三聯(lián)絡(luò)的接線方式；在負(fù)荷密度相對較小的區(qū)域，可采用兩分段、兩聯(lián)絡(luò)、不分段的模式。

中壓配電網(wǎng)中三分段三聯(lián)絡(luò)接線方式如圖1所示。

圖1 中壓配電網(wǎng)中三分段三聯(lián)絡(luò)接線方式

3 城市工業(yè)園區(qū)配電網(wǎng)規(guī)劃新思路

3.1 變電站規(guī)劃

城市工業(yè)園區(qū)具有負(fù)荷密度大、用電需求高等特征，在配網(wǎng)規(guī)劃時，需要使用大型變電站。大型變電站存在占地面積大、建設(shè)費(fèi)用高等特點(diǎn)，對變電站進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃成為較為關(guān)鍵的問題。

（1）中心化原則。

變電站應(yīng)靠近工業(yè)園區(qū)的負(fù)荷中心，以滿足園區(qū)各個區(qū)域的用電需求。

（2）低成本原則。

減少占地面積，控制造價(jià)，維護(hù)電力公司的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）安全性原則。

遠(yuǎn)離通信設(shè)備，避免出現(xiàn)信號干擾的情況，避開易燃易爆區(qū)域，保證變電站運(yùn)行安全。除此之外，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對變電站的布局形式、土建施工、整體規(guī)模等方面進(jìn)行綜合規(guī)劃。

3.2 線路規(guī)劃

根據(jù)線路布局形式的不同，分為架空線路和電纜線路。以110 kV線路為例，目前常用的新型接線方式為鏈?zhǔn)浇泳€，每條線路中有2個變電站，每座變電站有4臺主變壓器。市區(qū)內(nèi)2個220 kV變電站之間帶4個四臺變的110 kV變電站，變電站采用單母線分段接線，形成雙電源鏈?zhǔn)浇泳€。線路在運(yùn)行時，主變壓器遇到故障導(dǎo)致斷開，可立即投切到另一臺，保證線路正常運(yùn)行。

110 kV線路的鏈?zhǔn)浇泳€方式如圖2所示。

圖2 110 kV線路的鏈?zhǔn)浇泳€方式

接線方式滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求，是實(shí)現(xiàn)城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。近年來，工業(yè)園區(qū)用電負(fù)荷激增，以往的配電網(wǎng)絡(luò)已無法滿足符合要求。須通過開展負(fù)荷預(yù)測、優(yōu)化配網(wǎng)設(shè)計(jì)，解決當(dāng)前配網(wǎng)運(yùn)行存在的各類問題，使工業(yè)園區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行，并在此基礎(chǔ)上滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求，推動工業(yè)園區(qū)和城市經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。