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摘 要：负荷预测是电力系统规划设计工作中的重要环节。新建变电站、线路的规模很大程度上取决于地区负荷情况。准确预测负荷，可以更好地指导变电站、线路的规划、设计、建设工作，以确保工程设计技术方案更加可靠、投资更加经济，避免新建工程偏离实际，防止二次投资或投资浪费。本文提出一种用于指导城市110kV变电站建设方案的负荷预测方法-“分区分点”负荷预测法，旨在实际工程设计工作中指导新建变电站主变容量、配网线路的规模等，合理解决地区负荷现状及发展的需求，更好地服务于地区经济发展。
关键词：负荷预测;分区分点;最大负荷;同时率;负荷密度法;需用系数法;单耗法;电力平衡
电能是当今社会经济发展不可或缺的优质二次能源，日常的生产、生活用电，均离不开电能。为了制定一个经济、合理、可靠的电力系统发展规划，负荷预测是重要的环节。从预测的时间来讲，负荷预测分为短期、中期和远期，短期负荷预测周期大约为一个发展规划年的时间段，大约5年左右，中期负荷预测周期为5～15年，远期负荷预测周期为15～30年[1]。
新建变电站负荷预测往往根据近期最大负荷开展研究，同时适当考虑今后5～10年的发展，以便确定新建变电站的建设规模。实际电力系统规划设计工作中，负荷预测工作一般是指年最大负荷。对于地区新建变电站，所依据的负荷主要有地区现状负荷和新增报装负荷。对于现状负荷，可以统计近3～5年的历史负荷数据，分析其自然增长率，结合地区已有的变电站的规模，分析主变容量能否满足现状负荷在设计水平年内的增长需求。
对于新增报装负荷的用电需求，要结合负荷周边已有变电站的主变负载情况、出线情况，统筹考虑，合理规划新建变电站的建设规模。实际运行情况中，新增用户的负荷报装偏大，周边已有变电站负载率偏低等情况往往导致新建变电站的主变规模偏大，变电站长期低载或者空载运行，运行不经济，电网企业投资与回报不成比例，造成资源浪费，影响企业的营业收入。
负荷预测的准确性关系到电网投资的经济性，直接影响到企业的营业收入。因此，合理预测负荷的用电量，对于电力系统设计人员而言是一项十分重要的工作。由于用户报装负荷的不确定性，自然增長率的差异性等因素的影响。负荷预测要结合地区地理位置、城区性质、人口规模、经济发展、产业结构、能源消费结构、居民生活水平、商业投资率、居民入住率等影响因素，并以该地区历史负荷和现状负荷为基础，经过综合分析、比较和研究。得出最为合理、准确的负荷预测情况，合理安排新建变电站的建设规模。
本文提出一种“分区分点”负荷预测的方法，并通过需用系数法、负荷密度法和单耗法三种方法进行负荷统计，旨在能够更加合理、准确地指导城区新建110kV变电站的建设规模，对实际电力系统规划设计有一定的现实意义。
1 负荷预测的基本方法
负荷预测是一项十分庞大繁琐的工作，预测方法也是多种多样，常见的预测方法有单耗法、电力弹性系数法、回归分析法、时间序列法、专家预测法、需用系数法、负荷密度法等。电力负荷预测方法虽然多种多样，但是在实际工程设计工作中比较实用的却不多。在配电网负荷预测工作中，常用的比较实用的方法主要有负荷密度法、需用系数法和单耗法。
为了做好负荷预测工作，必须对当地负荷现状及历史负荷数据进行统计，搜集各行各行在历史三到五年的年最大负荷情况。充分了解该区域各行各业的用电水平和实际增长速度。探索内在的规律，得出地区负荷的自然增长率。对于新增点负荷的报装情况，要根据当地经济发展水平，结合同行业用电水平，严格分析和论证新增负荷的实际用电水平。
同时，负荷预测工作需要充分调研当地经济发展水平、当地用电水平和社会用电量的关系，充分考虑人口规模、经济增长水平、城市发展规划、居民用电水平等等因素，与当地供电部门及政府部门做好沟通，得出准确的负荷预测值[1]。
2“分区分点”负荷预测法
“分区分点”负荷预测法的思路是根据用户的不同性质，将负荷进行分“区”，然后精确统计和计算各“区”内“点”负荷并进行累加求和，然后根据不同地区不同 “ 区”负荷的同时率，并结合自然增长率进行负荷预测，从而对新增变电站或线路规模进行合理的规划和设计。
“分区分点”负荷预测方法的基本工作流程如下图1所示。
本文以甘肃某地级市新增规划小区为例，详细说明“分区分点”负荷预测方法的基本思路。依据《城市电力规划设计规范》，并参考该市实际调研的统计数据，采用三种方法对规划小区的负荷情况进行预测。
根据城市发展规划，规划小区内正在施工建设的小区有两个，分别是甲房地产公司和乙房产地产公司，现将两个房地产公司的概况介绍如下。
新增规划小区危旧房整体改造项目是2007年重大招商引资项目，规划区位于市城区以北，是城市的重要组成部分。是实现良好的城市功能互动、串联城市功能区的重要节点。按照该市“十四五”发展规划，该区域将重点发展甲房地产、乙房地产。
甲房地产规划总用地面积约86.1万m2，总建筑面积约354.6万m2，其中住宅约232万m2，商业54万m2，办公10.3万m2，公寓8.3万m2，地下车库50万m2，部分建筑高度100m以上。住宅用户合计为19915户。
乙房地产项目由两块独立的居住用地地块共同组成。住宅1#地临规划区北出口道路，住宅2#地块临规划区东南出口道路及北环路，项目总建设用地面积20.3万m2，总建筑面积53.8万m2。其中住宅约41万m2，商业0.8万m2，办公0.3万m2，地下车库10.8万m2。住宅用户合计为4304户。
甲、乙小区分“区”供电示意图如下图2所示。
随着该市规划区道路、绿地和公园等配套基础设施建设的进一步推进，该区域的项目前景十分良好。
甲、乙小区工程项目分期分时序实施供电，根据甘肃省建筑设计研究院设计图纸及民用建筑电气设计手册，甲、乙房地产报装用电负荷主要为住宅照明、住宅动力（电梯、生活水泵），商业照明（商铺照明和商场公共照明），商业动力（扶梯）及室外亮化，地下车库一般照明，一般动力，不含任何消防负荷。下面分别通过三种方法对新增规划区甲、乙房地产分“区”根据小区内不同负荷“点”用电水平分门别类进行预测分析。 2.1 负荷密度法
负荷密度指标是指最高负荷与用地面积的比值。负荷密度法是指根据预测年限内负荷密度指标与用地面积，推算出该地区的最高用电负荷。
负荷密度指标法的预测公式如下[2]：
负荷密度指标的选取有两种途径。一种是根据国内相同性质的用地进行取值;另一种是通过与供电单位进行沟通，通过收资调查，获取该地区的实际负荷密度。
通过与供电部门充分沟通，在前期的大量调研工作基础上，我们得到该市近几年的单位负荷用电量如表1所示。
其中，现状负荷密度指标是供电部门通过实际调研，依据市政机关、商业、居民负荷的实际情况，得出的实际值。预测负荷密度是结合城市五年规划期间内，与城市规划发展、经济增长相结合的供电部门的预测值。需要指出的是，负荷密度由于是经过实际勘测和计算取得，已经考虑到用电同时率的因素。
根据甲、乙房地产公司各自建筑用地面积的分类统计，通过负荷密度法得到规划区甲、乙房地产的负荷如下表2所示。
2.2需用系数法
需用系数法主要用于工、矿企业的负荷预测，在民用负荷领域也可以作为参考，需用系数要根据不同地域的经济发展水平进行合理选取，而不能仅仅依据设计手册。在民用负荷领域，需用系数要结合新建小区的地区经济发展速度、人口入住率等因素，并参考已建小区的逐年负荷需用系数。
房地产公司提供给供电公司的负荷报装往往是小区配电室的配电变压器装机容量，较实际的用电负荷大的多。根据供电企业的资料，该城市住宅小区的民用负荷需用系数大约在0.33，商业区负荷需用系数大约0.35。
负荷需用系数的预测公式为[2]：
已知甲、乙房地产公司的负荷报装容量分别为82.5MW、26.5MW。由此可以得出甲、乙房地产公司在近期的负荷水平大约为27MW、8.7MW左右。2.3 单耗法
单耗法是另一种用来预测居民负荷的较常用的方法，与负荷密度法十分相近。不同的是负荷密度法根据不同用地的性质进行负荷预测，而单耗法则是根据居民用户“点”负荷的用电水平进行负荷预测。
单耗法的计算公式为[2]：
对于新建小区，单耗法主要参考已建该地区相似小区的居民用户用电水平进行负荷预测。同时还要结合人口入住率、人口增长情况等因素。
根据甲、乙房地产公司住宅户数以及供电企业提供的该区域小区用户的用电水平，可以得到终期甲、乙房地产的用电负荷分别为60MW、20MW左右。同时，根据该区域类似小区的人口入住率情况，近期甲、乙房地产的用电负荷大约为30MW、10MW左右。
3电力平衡计算
通过前期的大量收资调研工作了解到，该规划区周边已有的110kV变电站主要有两座，分别位于规划区的西北方向和东南方向，距离规划的距离大约10公里左右。两座变电站主变规模分别为2×31.5MVA、2×50MVA，负载率分别为58%、70%。目前两座变电站均无10kV配电线路延伸至此区域。
另外，距离该规划区最近的10kV线路，配电线路供电半径在10公里以上，线路末端负荷较重，电压降落明显，平均电压不足9kV。两座变电站10kV出线至该规划区线路走廊比较困难，且末段电压不满足可靠性的要求。因此，通过技术、经济比较，新建110kV变电站，可以满足规划区新增负荷的用电需要。
下表3为规划区新建110kV变电站电力平衡分析情况。
按国家电网公司Q/GDW 156-2006《城市电力网规划设计导则》[3]：110kV变电站容载比在1.5-2.2之间为宜，根据规划区目前负荷增长速度，按照该市规划发展要求，可以预计到2025年最大负荷大约93.7MW。本期选择2台63MVA主变能够满足近期负荷的用电需要，节约投资，同时能够满足N-1校验的原则。根据负荷发展情况，可适时扩建为3×63MVA主变，即能满足远期的负荷发展。
4 结论
本文通过对甘肃省某地级市新增规划小区内甲、乙两个房地产公司的负荷发展进行情况预测分析，详细说明“分区分点”负荷预测方法在实际工程中的应用。用于合理指导新建变电站的建设规模，旨在实现电网建设的精准投资，避免不必要的投资浪费或者二次投资。
做好负荷预测，设计单位要与供电公司、城市规划部门等形成有效的联动机制，共同服务好地区经济的发展，让电力工程建设能够适应地区负荷的发展需要。
本文的研究方法，对于城区新建变电站的规划、设计工作具有一定的指导和帮助意义。
参考文献：
[1]电力系统设计手册[M].中国电力出版社，2015.
[2]工业与民用配电设计手册[M].中国电力出版社，2005.
[3]城市电力网规划设计导则[M].2006.
作者简介：
徐建委（1987—），男，碩士研究生，工程师，从事电力系统设计.
关键词：负荷预测;分区分点;最大负荷;同时率;负荷密度法;需用系数法;单耗法;电力平衡
电能是当今社会经济发展不可或缺的优质二次能源，日常的生产、生活用电，均离不开电能。为了制定一个经济、合理、可靠的电力系统发展规划，负荷预测是重要的环节。从预测的时间来讲，负荷预测分为短期、中期和远期，短期负荷预测周期大约为一个发展规划年的时间段，大约5年左右，中期负荷预测周期为5～15年，远期负荷预测周期为15～30年[1]。
新建变电站负荷预测往往根据近期最大负荷开展研究，同时适当考虑今后5～10年的发展，以便确定新建变电站的建设规模。实际电力系统规划设计工作中，负荷预测工作一般是指年最大负荷。对于地区新建变电站，所依据的负荷主要有地区现状负荷和新增报装负荷。对于现状负荷，可以统计近3～5年的历史负荷数据，分析其自然增长率，结合地区已有的变电站的规模，分析主变容量能否满足现状负荷在设计水平年内的增长需求。
对于新增报装负荷的用电需求，要结合负荷周边已有变电站的主变负载情况、出线情况，统筹考虑，合理规划新建变电站的建设规模。实际运行情况中，新增用户的负荷报装偏大，周边已有变电站负载率偏低等情况往往导致新建变电站的主变规模偏大，变电站长期低载或者空载运行，运行不经济，电网企业投资与回报不成比例，造成资源浪费，影响企业的营业收入。
负荷预测的准确性关系到电网投资的经济性，直接影响到企业的营业收入。因此，合理预测负荷的用电量，对于电力系统设计人员而言是一项十分重要的工作。由于用户报装负荷的不确定性，自然增長率的差异性等因素的影响。负荷预测要结合地区地理位置、城区性质、人口规模、经济发展、产业结构、能源消费结构、居民生活水平、商业投资率、居民入住率等影响因素，并以该地区历史负荷和现状负荷为基础，经过综合分析、比较和研究。得出最为合理、准确的负荷预测情况，合理安排新建变电站的建设规模。
本文提出一种“分区分点”负荷预测的方法，并通过需用系数法、负荷密度法和单耗法三种方法进行负荷统计，旨在能够更加合理、准确地指导城区新建110kV变电站的建设规模，对实际电力系统规划设计有一定的现实意义。
1 负荷预测的基本方法
负荷预测是一项十分庞大繁琐的工作，预测方法也是多种多样，常见的预测方法有单耗法、电力弹性系数法、回归分析法、时间序列法、专家预测法、需用系数法、负荷密度法等。电力负荷预测方法虽然多种多样，但是在实际工程设计工作中比较实用的却不多。在配电网负荷预测工作中，常用的比较实用的方法主要有负荷密度法、需用系数法和单耗法。
为了做好负荷预测工作，必须对当地负荷现状及历史负荷数据进行统计，搜集各行各行在历史三到五年的年最大负荷情况。充分了解该区域各行各业的用电水平和实际增长速度。探索内在的规律，得出地区负荷的自然增长率。对于新增点负荷的报装情况，要根据当地经济发展水平，结合同行业用电水平，严格分析和论证新增负荷的实际用电水平。
同时，负荷预测工作需要充分调研当地经济发展水平、当地用电水平和社会用电量的关系，充分考虑人口规模、经济增长水平、城市发展规划、居民用电水平等等因素，与当地供电部门及政府部门做好沟通，得出准确的负荷预测值[1]。
2“分区分点”负荷预测法
“分区分点”负荷预测法的思路是根据用户的不同性质，将负荷进行分“区”，然后精确统计和计算各“区”内“点”负荷并进行累加求和，然后根据不同地区不同 “ 区”负荷的同时率，并结合自然增长率进行负荷预测，从而对新增变电站或线路规模进行合理的规划和设计。
“分区分点”负荷预测方法的基本工作流程如下图1所示。
本文以甘肃某地级市新增规划小区为例，详细说明“分区分点”负荷预测方法的基本思路。依据《城市电力规划设计规范》，并参考该市实际调研的统计数据，采用三种方法对规划小区的负荷情况进行预测。
根据城市发展规划，规划小区内正在施工建设的小区有两个，分别是甲房地产公司和乙房产地产公司，现将两个房地产公司的概况介绍如下。
新增规划小区危旧房整体改造项目是2007年重大招商引资项目，规划区位于市城区以北，是城市的重要组成部分。是实现良好的城市功能互动、串联城市功能区的重要节点。按照该市“十四五”发展规划，该区域将重点发展甲房地产、乙房地产。
甲房地产规划总用地面积约86.1万m2，总建筑面积约354.6万m2，其中住宅约232万m2，商业54万m2，办公10.3万m2，公寓8.3万m2，地下车库50万m2，部分建筑高度100m以上。住宅用户合计为19915户。
乙房地产项目由两块独立的居住用地地块共同组成。住宅1#地临规划区北出口道路，住宅2#地块临规划区东南出口道路及北环路，项目总建设用地面积20.3万m2，总建筑面积53.8万m2。其中住宅约41万m2，商业0.8万m2，办公0.3万m2，地下车库10.8万m2。住宅用户合计为4304户。
甲、乙小区分“区”供电示意图如下图2所示。
随着该市规划区道路、绿地和公园等配套基础设施建设的进一步推进，该区域的项目前景十分良好。
甲、乙小区工程项目分期分时序实施供电，根据甘肃省建筑设计研究院设计图纸及民用建筑电气设计手册，甲、乙房地产报装用电负荷主要为住宅照明、住宅动力（电梯、生活水泵），商业照明（商铺照明和商场公共照明），商业动力（扶梯）及室外亮化，地下车库一般照明，一般动力，不含任何消防负荷。下面分别通过三种方法对新增规划区甲、乙房地产分“区”根据小区内不同负荷“点”用电水平分门别类进行预测分析。 2.1 负荷密度法
负荷密度指标是指最高负荷与用地面积的比值。负荷密度法是指根据预测年限内负荷密度指标与用地面积，推算出该地区的最高用电负荷。
负荷密度指标法的预测公式如下[2]：
负荷密度指标的选取有两种途径。一种是根据国内相同性质的用地进行取值;另一种是通过与供电单位进行沟通，通过收资调查，获取该地区的实际负荷密度。
通过与供电部门充分沟通，在前期的大量调研工作基础上，我们得到该市近几年的单位负荷用电量如表1所示。
其中，现状负荷密度指标是供电部门通过实际调研，依据市政机关、商业、居民负荷的实际情况，得出的实际值。预测负荷密度是结合城市五年规划期间内，与城市规划发展、经济增长相结合的供电部门的预测值。需要指出的是，负荷密度由于是经过实际勘测和计算取得，已经考虑到用电同时率的因素。
根据甲、乙房地产公司各自建筑用地面积的分类统计，通过负荷密度法得到规划区甲、乙房地产的负荷如下表2所示。
2.2需用系数法
需用系数法主要用于工、矿企业的负荷预测，在民用负荷领域也可以作为参考，需用系数要根据不同地域的经济发展水平进行合理选取，而不能仅仅依据设计手册。在民用负荷领域，需用系数要结合新建小区的地区经济发展速度、人口入住率等因素，并参考已建小区的逐年负荷需用系数。
房地产公司提供给供电公司的负荷报装往往是小区配电室的配电变压器装机容量，较实际的用电负荷大的多。根据供电企业的资料，该城市住宅小区的民用负荷需用系数大约在0.33，商业区负荷需用系数大约0.35。
负荷需用系数的预测公式为[2]：
已知甲、乙房地产公司的负荷报装容量分别为82.5MW、26.5MW。由此可以得出甲、乙房地产公司在近期的负荷水平大约为27MW、8.7MW左右。2.3 单耗法
单耗法是另一种用来预测居民负荷的较常用的方法，与负荷密度法十分相近。不同的是负荷密度法根据不同用地的性质进行负荷预测，而单耗法则是根据居民用户“点”负荷的用电水平进行负荷预测。
单耗法的计算公式为[2]：
对于新建小区，单耗法主要参考已建该地区相似小区的居民用户用电水平进行负荷预测。同时还要结合人口入住率、人口增长情况等因素。
根据甲、乙房地产公司住宅户数以及供电企业提供的该区域小区用户的用电水平，可以得到终期甲、乙房地产的用电负荷分别为60MW、20MW左右。同时，根据该区域类似小区的人口入住率情况，近期甲、乙房地产的用电负荷大约为30MW、10MW左右。
3电力平衡计算
通过前期的大量收资调研工作了解到，该规划区周边已有的110kV变电站主要有两座，分别位于规划区的西北方向和东南方向，距离规划的距离大约10公里左右。两座变电站主变规模分别为2×31.5MVA、2×50MVA，负载率分别为58%、70%。目前两座变电站均无10kV配电线路延伸至此区域。
另外，距离该规划区最近的10kV线路，配电线路供电半径在10公里以上，线路末端负荷较重，电压降落明显，平均电压不足9kV。两座变电站10kV出线至该规划区线路走廊比较困难，且末段电压不满足可靠性的要求。因此，通过技术、经济比较，新建110kV变电站，可以满足规划区新增负荷的用电需要。
下表3为规划区新建110kV变电站电力平衡分析情况。
按国家电网公司Q/GDW 156-2006《城市电力网规划设计导则》[3]：110kV变电站容载比在1.5-2.2之间为宜，根据规划区目前负荷增长速度，按照该市规划发展要求，可以预计到2025年最大负荷大约93.7MW。本期选择2台63MVA主变能够满足近期负荷的用电需要，节约投资，同时能够满足N-1校验的原则。根据负荷发展情况，可适时扩建为3×63MVA主变，即能满足远期的负荷发展。
4 结论
本文通过对甘肃省某地级市新增规划小区内甲、乙两个房地产公司的负荷发展进行情况预测分析，详细说明“分区分点”负荷预测方法在实际工程中的应用。用于合理指导新建变电站的建设规模，旨在实现电网建设的精准投资，避免不必要的投资浪费或者二次投资。
做好负荷预测，设计单位要与供电公司、城市规划部门等形成有效的联动机制，共同服务好地区经济的发展，让电力工程建设能够适应地区负荷的发展需要。
本文的研究方法，对于城区新建变电站的规划、设计工作具有一定的指导和帮助意义。
参考文献：
[1]电力系统设计手册[M].中国电力出版社，2015.
[2]工业与民用配电设计手册[M].中国电力出版社，2005.
[3]城市电力网规划设计导则[M].2006.
作者简介：
徐建委（1987—），男，碩士研究生，工程师，从事电力系统设计.