负荷密度法在电网规划中的应用

负荷密度法在电网规划中的应用

作者：李菁菁 付豫

来源：《华中电力》2013年第10期

摘要：以新郑新城负荷预测为例，探讨了如何使电网规划与城市规划相协调的负荷预测方法。通过建立负荷密度法的数学模型，实现了既满足电网经济性和可靠性，又满足城市发展的双重需求。

关键词：电网规划；负荷预测；负荷密度法

长期以来，城市规划中的电力专项规划由城市规划部门编制，而电力发展规划由供电部门编制，两者各有侧重。如何能在电网规划阶段将两者结合，使电网规划与城市规划相协调，既满足城市发展需求，又满足电网供电需求，首要问题是合理选择和使用负荷预测方法。 1 负荷预测方法

电力负荷预测是指通过对电力系统负荷历史数据的分析和研究，运用统计学、数学、计算机、工程技术及经验分析等定性定量的方法，探索事物之间的内在联系和发展变化规律，对未来的负荷发展做出预先估计和推测。实际工作中常采用的负荷预测方法有单耗法、弹性系数法、回归分析法、时间系列法和负荷密度法。 1）单耗法

单耗法是根据预测期的产品产量（或产值）和用电单耗计算需要的用电量，将各行业的需用电量相加，得到全部行业的需用电量，再用年最大负荷利用小时数来预测年最大负荷。单耗法适用于工业比重大的系统。其优点是方法简单，对短期负荷预测效果较好。缺点是需做大量细致的调研工作，比较笼统，很难反映现代经济、政治、气候等条件的影响。 2）弹性系数法

电力弹性系数是指全年用电量的年平均增长率与国内生产总值（GDP）年平均增长率的比值。弹性系数法是从宏观上确定电力发展同国民经济发展的相对速度，是衡量国民经济发展和用电需求的重要参数。该方法的优点是方法简单、易于计算，缺点是需做大量细致的调研工作，经济发展预测必须准确，人为主观影响过大。 3）回归分析法

回归分析法是利用数理统计原理，对大量的统计数据进行数学处理，并确定用电量或用电负荷与某些自变量例如人口、国民经济产值等之间的相关关系，建立一个相关性较好的数学模

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式即回归方程，并加以外推，用来预测今后的用电量。应用回归分析方法必须预先人为给定回归线类型，若给定的不合适将直接影响预测精度。同时对不同的系统由于负荷特点不尽相同，也很难建立起具有通用性的负荷预测模型。 4）时间系列法

时间序列分析法是一种依据负荷过去的统计数据，找到其随时间变化的规律，建立时序模型，以推断未来负荷数值的方法。时间序列法虽然在解决影响负荷因素错综复杂方面较之前的方法有所进步，但它的缺点是该预测方法有个基本假定，即负荷过去的变化规律会持续到将来，所以当研究对象在所选时间序列内有特殊变化段，无适应性规律可言时该预测方法不成立。

5）负荷密度法

所谓负荷密度是指单位面积的用电负荷数。城市平均负荷密度是一个反映城市和人民生活水平的综合指数。负荷密度法是根据对不同规模城市的调查，参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平增长情况等，用每平方公里面积用电负荷，来测算城镇负荷水平。由于城市的经济和电力负荷常有随同某种因素而不连续（跳跃式）发展的特点，因此应用负荷密度法是一种比较直观的方法。 2 负荷密度法的优势

电力发展规划与城市规划密切相关，根据城市总体规划给出的基础数据，利用负荷密度法进行负荷预测，其预测的结果从城市发展的角度上说，在一定程度上具有可行性和可操作性。综合来说负荷密度法具有以下优点：

1）对于新发展的区域，没有历史负荷数据，不能用趋势法来进行预测，而负荷密度法可以实现。

2）负荷密度法依托城市建设用地规划，能充分利用规划用地数据，从最原始的层面反映城市建设用地对负荷发展的影响，因此这种发展最能和城市规划相结合。 3）负荷预测法得出的负荷空间分布有利于变电站布点。

4）负荷密度法预测过程中不确定因素少，在分区规划资料准确的前提下，不确定因素只有负荷密度的取值，人为因素较少，能够较好的保证预测的准确性。 3 负荷密度法的数学模型

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负荷密度法是将规划区域划分小区后，根据小区负荷发展与经济发展的相互关系，通过类比国内外同等城市相应小区各个阶段的负荷密度指标，选取合适的规划年负荷密度指标后，求出规划区域的总量负荷。

按规划的各地块各类建筑面积计算负荷的计算公式是： P=M×V

式中：M—建筑面积； V—单位建筑面积负荷取值； P—最大负荷。 而M=S×R×D 式中：S—占地面积；

R—容积率，即一定地块内，总建筑面积与建筑用地面积的比例；

D—建筑密度，即一定地块内所有建筑物的基底总面积与占用地面积的比例。

这种方法的关键是单位建筑面积负荷取值，其指标是根据不同性质建筑的用电负荷特点进行分类取值，该指标为规划区内同一类建筑用电归算至10kV电源侧的用电指标，而非某一建筑单体的单位建筑面积负荷指标。在计算总负荷时，应首先计算各地块内各类建筑用电负荷，该负荷值需考虑各类型建筑用电的需用系数，然后将各地块负荷相加，并考虑总同时系数，总同时系数取值宜为0.7～0.9。在负荷指标选取时，应根据建筑类别、规模、功能和等级等因素综合考虑，在特殊情况下，如超高层建筑、大型高科技工业厂房、研发设施和大型空调仓储建筑等，以及上述指标中未包括的建筑类型，应根据具体项目情况确定具体指标。

单位建筑面积负荷指标的选取，既要考虑当前的经济发展水平，又要适应远期负荷增长的用电需要。在采用单位建筑面积用电负荷指标时，应明确所用指标值的含义，并应考虑各级同时系数。

负荷的空间分布预测应根据小区功能、变电站和馈线供电区域、行政等要求，见规划区域和你划分为规则或不规则的小区。由于规则分区收集数据困难，可按小区功能将小区类型归为工业小区、商业小区、居民小区、市政小区等多种类型。 4 案例分析

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以新郑新城规划区为例，该规划区具有以下特点：

1）规划部门提供了新郑市城乡总体规划，并考虑到新区内各组成部分的功能和用地性质基本相同，因此可以得到新郑新城规划区比较详细的各地块性质、占地面积、建筑物构成等信息，从而使得负荷预测工作可以具体到每个小区块。 2）新郑新城是规划发展新区，历史数据比较匮乏。 3）规划区对负荷分布预测要求较高。

综上所述，最终确定采用小区负荷密度指标法对新郑新城规划区进行空间负荷分布预测。 根据新郑新城的用地规划及其规划建设用地情况，将规划用地分为：居住、公共设施（行政办公、商业金融、文化娱乐、体育用地、医疗卫生、教育科研、文物古迹等）、工业用地、仓储用地、对外交通、道路广场、市政公共施设、绿地（生产防护绿地、公共绿地）、特殊用地。并根据城市规划区规划结构分为城北片区（新城区）、旧城区、新港产业集聚区三个区域。再按照不同性质用地分类，在规划区范围内按照街块以及用地性质划分出小区。 为了使负荷密度指标能够代表未来发展情况，对已经经过了充分发展的同类型负荷的负荷密度情况进行调查，并以这些负荷密度指标作为规划区负荷密度指标设置的主要依据。同时，对于地区特点明显的一些分类，如工业和居住等再结合本地的实际情况进行设置。最终新郑新城规划区各类性质用地负荷密度指标见表1。

表1 新郑新城规划区各类性质用地的负荷密度指标

根据以上各种不同性质用地的负荷密度指标的设置结果，结合新区用地规划的实际情况，应用小区负荷密度指标法，得到各小区的具体负荷分布预测结果。考虑到新郑新城有居住、商业办公，还有部分工业及仓储用地等，这些不同性质用地的负荷曲线相差较大，将同时率设置为0.7，推荐中方案。最终新郑新城城北区远景年负荷291兆瓦，旧城区远景年负荷224兆瓦，新港产业集聚区远景年负荷215兆瓦。新郑新城规划区远景年整体负荷730兆瓦，平均负荷密度为17.1兆瓦每平方公里。 5 结论

负荷预测方法较多，但大多数基于电力系统自身的发展规律，并结合现有基础数据。负荷密度法在城市电网规划中拥有其他负荷预测方法不可比拟的优势，其应用使电网规划和城市规划真正合而为一，既可满足电网经济性和可靠性的要求，又可满足城市发展的需求。 参考文献

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[2]孙旭，任震.空间负荷预测在城市电网规划中的应用[J].继电器，2005，33（14），79-81. [3]陈章潮，程浩忠.城市电网规划与改造（第二版）[M].北京；中国电力出版社，2007.