現(xiàn)行省市住宅負(fù)荷預(yù)測(cè)規(guī)范的深度剖析

葉巍峰，陳 濤，楊偉炳

（國(guó)網(wǎng)浙江余姚市供電公司，浙江 余姚 315400）

現(xiàn)行省市住宅負(fù)荷預(yù)測(cè)規(guī)范的深度剖析

葉巍峰，陳 濤，楊偉炳

（國(guó)網(wǎng)浙江余姚市供電公司，浙江 余姚 315400）

介紹了各地建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)對(duì)住宅負(fù)荷預(yù)測(cè)相關(guān)指標(biāo)的規(guī)范，并對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分類(lèi)、比較與分析。針對(duì)各地建筑電氣規(guī)范中的一些指標(biāo)進(jìn)行了相應(yīng)的論述，提出了自己的看法，望相關(guān)參數(shù)資料對(duì)于負(fù)荷預(yù)測(cè)工作者可以提供參考。

建筑標(biāo)準(zhǔn)；負(fù)荷預(yù)測(cè)；建筑電氣

1 住宅設(shè)計(jì)基礎(chǔ)概念

為規(guī)范住宅類(lèi)建筑電氣的設(shè)計(jì)，2004年頒發(fā)的《國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集04DX101—1建筑電氣常用數(shù)據(jù)》對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)指標(biāo)制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，隨著各地城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不同區(qū)域的用電結(jié)構(gòu)及負(fù)荷特點(diǎn)開(kāi)始獨(dú)立特色化，在沿用全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)慢慢發(fā)現(xiàn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于各地的適應(yīng)性已經(jīng)逐漸減弱。為此，各地紛紛開(kāi)展了實(shí)地調(diào)研，因地制宜，在秉承全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，制定了適合自身地方特色的住宅設(shè)計(jì)規(guī)范。

考慮到目前各地規(guī)范較為分散，從未有過(guò)文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的整合。本文將現(xiàn)行各類(lèi)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行歸納與分析，在簡(jiǎn)述各地區(qū)指標(biāo)的規(guī)范的基礎(chǔ)上，對(duì)其中一些相關(guān)指標(biāo)的聯(lián)系進(jìn)行了闡述，同時(shí)提出自己的觀點(diǎn)，期望能為我國(guó)住宅類(lèi)建筑物電氣初步設(shè)計(jì)者提供一定的借鑒與參考。

為更好地理解各規(guī)范指標(biāo)的含義，首先得明確以下幾個(gè)概念。

a）電力系統(tǒng)中建筑電氣范疇?！敖ㄖ姎狻敝械碾娏ο到y(tǒng)通常指10 kV及以下的配電網(wǎng)，而發(fā)電、高壓供電網(wǎng)則不屬于“建筑電氣”范疇[1]。因此，建筑電氣確定的用電指標(biāo)屬于配變及以下層次，主要目的是確定進(jìn)戶(hù)線、低壓線和配變的配置。

b）設(shè)備的需用系數(shù)：設(shè)備的需用系數(shù)是一個(gè)綜合系數(shù)，它標(biāo)志著用電設(shè)備組投入運(yùn)行時(shí)，從供電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際取用的功率與用電設(shè)備組設(shè)備功率之比。它主要包含兩層含義：多臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，各臺(tái)設(shè)備用電的最大值不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)；就每一臺(tái)用電設(shè)備而言 (如冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、電飯煲、電磁爐等)，其輸出功率因溫度設(shè)置、負(fù)荷大小不同，未必都是滿載運(yùn)行。為此，在初步設(shè)計(jì)階段，為得到某小區(qū)準(zhǔn)確的用電指標(biāo)值，往往需要對(duì)該建筑內(nèi)的用電設(shè)備進(jìn)行調(diào)查摸底，在得到戶(hù)均家用設(shè)備功率的基礎(chǔ)上，乘以一個(gè)設(shè)備需用系數(shù)，同時(shí)考慮一定裕度，最終給出小區(qū)的用電指標(biāo)。

c）需用系數(shù)。在建筑電氣工程中，配變和低壓干線、低壓干線與進(jìn)戶(hù)線的同時(shí)因素就稱(chēng)為需用系數(shù)。該系數(shù)考慮的是用戶(hù)負(fù)荷遞歸至配變之間的多層同時(shí)系數(shù)，體現(xiàn)的是負(fù)荷計(jì)算單位內(nèi)各戶(hù)之間用電方式的差異性：最大負(fù)荷不可能同時(shí)出現(xiàn)，存在著互補(bǔ)性與可調(diào)節(jié)性。

d）配置系數(shù)。配置系數(shù)指配置變壓器的容量（kVA）或低壓配電干線饋送容量（kVA）與居住區(qū)用電負(fù)荷（kW）之比值。配置系數(shù)是一個(gè)綜合指標(biāo)，綜合考慮了需用系數(shù)、同時(shí)率、負(fù)載率和無(wú)功功率等參數(shù)。配置系數(shù)=同時(shí)系數(shù)/（功率因數(shù)×負(fù)載率）[2]。

對(duì)于住宅類(lèi)建筑，在各設(shè)計(jì)階段均可采用單位指標(biāo)法或功率密度法。

單位指標(biāo)法為

式中：Pe——單位用電指標(biāo)，W/戶(hù)；

N——戶(hù)數(shù)；

M——需用系數(shù)。

單位面積負(fù)荷密度法為

式中：Pe'——單位建筑負(fù)荷密度，W/m2；

S——建筑面積，m2；

W——需用系數(shù)。

2 現(xiàn)行住宅類(lèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)規(guī)范

本節(jié)首先引用我國(guó)相關(guān)規(guī)范中住宅負(fù)荷指標(biāo)的一些標(biāo)準(zhǔn)，接著對(duì)北京、上海、廣州這三個(gè)重點(diǎn)城市的負(fù)荷預(yù)測(cè)規(guī)范進(jìn)行總結(jié)和歸納，最后給出部分其他省、市的負(fù)荷預(yù)測(cè)規(guī)范，對(duì)各類(lèi)指標(biāo)值進(jìn)行比較與分析。

2.1 相關(guān)規(guī)范中的指標(biāo)

為規(guī)范建筑電氣的設(shè)計(jì)，2004年頒發(fā)的《國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集04DX101—1 建筑電氣常用數(shù)據(jù)》及2008年頒發(fā)的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)指標(biāo)制定了如下標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1、表2）。

表1 單位面積負(fù)荷指標(biāo)

對(duì)應(yīng)于表1中所提到兩種單位面積指標(biāo)，負(fù)荷計(jì)算方法可分為兩種，分別為用地面積負(fù)荷密度法和建筑面積負(fù)荷密度法。后者的計(jì)算方法在第一節(jié)中已有描述，而前者則略有差別，該方法適用于有土地利用規(guī)劃、沒(méi)有詳細(xì)控制性規(guī)劃的場(chǎng)合，其負(fù)荷密度對(duì)應(yīng)的是配變側(cè)負(fù)荷密度，方法簡(jiǎn)單但精度不高。

表2 需用系數(shù)取值

兩種單位面積指標(biāo)的關(guān)系為

式中：Py——用地面積負(fù)荷；

Pj——建筑面積負(fù)荷；

W——需用系數(shù)；

R——容積率。

以居住建筑面積負(fù)荷密度常用的60 W/m2為例，將整個(gè)小區(qū)視為一個(gè)計(jì)算單位，居民戶(hù)數(shù)大于260，需用系數(shù)取通用值0.26，則占地面積負(fù)荷密度為60×0.26×容積率=15.6×容積率。一般情況下，5層樓高的容積率為1，12層樓高的容積率為2，30層樓高的容積率為3，那么5層樓居民小區(qū)占地負(fù)荷密度15 MW/km2，12層30 MW/km2，30層45 MW/km2，也就是《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》中100～400 kW/ha（10～40 MW/km2）的范圍。

由于頒布時(shí)間的差別，2008年頒發(fā)的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中的指標(biāo)值明顯大于2004年頒發(fā)的《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》相應(yīng)值，因此，在負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，建議采用最新規(guī)范。

由表2可以看出，需用系數(shù)是一個(gè)概率值，表征戶(hù)與戶(hù)之間同時(shí)達(dá)到最大負(fù)荷的可能性，隨著住宅戶(hù)數(shù)的增多而逐漸減小，而且減小速率先急后緩，并將趨于某個(gè)值。但是對(duì)于表2中具體的需用系數(shù)一值，在國(guó)內(nèi)受到廣泛爭(zhēng)議，尤其是戶(hù)數(shù)較少的情況，很多文獻(xiàn)[2-4]都對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)校核，并指出了其不合理之處，本文在此不做具體論述。

由以上規(guī)范可以看出：該負(fù)荷預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)比較寬泛，在宏觀層面上較為合理，但由于沒(méi)有考慮南北差異、東西差別，在具體到某個(gè)地方時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際應(yīng)用的可操作性有所欠缺。

2.2 北上廣三大城市

本節(jié)對(duì)中國(guó)最具影響力的三大城市用電指標(biāo)進(jìn)行分析，具體如表3所示。

表3 北上廣負(fù)荷用電指標(biāo)

由上述三大城市的規(guī)范可以看出。

a)三個(gè)地區(qū)中，僅北京對(duì)需用系數(shù)進(jìn)行了規(guī)定，上海與廣州均沒(méi)有對(duì)需用系數(shù)取值進(jìn)行具體說(shuō)明。

b)對(duì)于上海及廣州這種城市，由于房?jī)r(jià)較高，小戶(hù)型房走俏，盡管建筑面積較?。?0m2左右的），但房型設(shè)計(jì)依舊多為兩室一廳，戶(hù)均電器配置較高，4 kW/戶(hù)的標(biāo)準(zhǔn)略小。以一個(gè)家庭為例，在使用高峰期夏季下班后常用負(fù)荷為：空調(diào)1 800W，電熱水器1 500W，電飯煲800W，電磁爐1 000～1 800W，彩電100W，考慮一定的同時(shí)因素，實(shí)際用電功率合計(jì)約為4.2～5.9 kW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4MW的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 其他省、市

以同屬華東地區(qū)的江蘇、安徽、浙江以及華中地區(qū)的長(zhǎng)沙市為例，各地區(qū)用電指標(biāo)如表4所示。

表4 其他省市用電指標(biāo)

a)對(duì)于江蘇省規(guī)范中的配置系數(shù)一值，將其反算到同時(shí)系數(shù)的取值。通常情況下，功率因數(shù)取0.9，配變負(fù)載率考慮50%，那么江蘇省標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)應(yīng)的同時(shí)系數(shù)為：50戶(hù)及以下，0.325；50戶(hù)以上200戶(hù)以下，0.27；200戶(hù)以上，0.225，也就是在0.225～0.325之間，與長(zhǎng)沙市標(biāo)準(zhǔn)幾乎一致，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中的取值。

b)對(duì)于安徽省標(biāo)準(zhǔn)中的需用系數(shù)，相較于現(xiàn)有任何地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)而言，其值都偏大，初步估算，該地區(qū)住宅類(lèi)建筑的負(fù)荷預(yù)測(cè)值將是其他各地區(qū)的2倍，用該指標(biāo)預(yù)測(cè)出的負(fù)荷也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)實(shí)際所需值。

c）對(duì)于戶(hù)均面積在120 m2以下的住宅建筑，各地區(qū)規(guī)范中用電指標(biāo)基本一致，但是對(duì)于130～140m2之間的住宅建筑，各區(qū)域用電指標(biāo)取值從8 kW/戶(hù)到12 kW/戶(hù)不等，一致性較差。

2.4 小結(jié)

對(duì)比以上各規(guī)范指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)。

a)除北京以外，各地住宅用電指標(biāo)均以戶(hù)均建筑面積為劃分依據(jù)，根據(jù)面積的大小制定相應(yīng)等級(jí)的用電指標(biāo)值。對(duì)于這樣的劃分法存在著一定的合理性，在一定層面上，住房面積的大小可以直接反映該用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)條件，而不同的經(jīng)濟(jì)水平在一定程度上又可以決定用戶(hù)的用電行為，因此，建筑面積越大，用電指標(biāo)值也可相應(yīng)提高。然而，這種劃分方式忽略了家庭規(guī)模（人口），居住面積大并不等于用電量成比例增長(zhǎng)：居室少的負(fù)荷密度大，多居室則負(fù)荷密度小，它與使用家電的人多少是息息相關(guān)的。因此，在使用上述規(guī)范所給指標(biāo)時(shí)，對(duì)于實(shí)際指標(biāo)的選取，還應(yīng)充分考慮這一因素。

b)對(duì)于建筑面積小于100 m2的住宅用電指標(biāo)，其他各地所給的4～6 kW/戶(hù)是合適的，江蘇省用電負(fù)荷指標(biāo)規(guī)范中所說(shuō)的8 kW/戶(hù)略高。以全國(guó)百?gòu)?qiáng)市義烏為例，對(duì)于家用設(shè)備的需用系數(shù)，義烏供電局曾在2005年做過(guò)負(fù)荷調(diào)研，數(shù)據(jù)顯示，戶(hù)均家電總功率基本在12 kW左右，家電需用系數(shù)為0.17～0.25之間。隨著人均收入的不斷增長(zhǎng)，人們的用電水平也不斷提高，考慮這個(gè)因素，對(duì)于現(xiàn)在而言，設(shè)備的需用系數(shù)可提高至0.3～0.4，再考慮適當(dāng)裕度的情況下，戶(hù)均用電指標(biāo)值在4～6 kW之間是最合適的，整個(gè)江蘇省的平均水平不應(yīng)高于這個(gè)值。同時(shí)，對(duì)于江蘇省規(guī)范中的“建筑面積小于120 m2”這一劃分等級(jí)可考慮進(jìn)一步細(xì)化，比如增設(shè)40m2、80m2等中間值。

c)對(duì)于各規(guī)范中住宅用電指標(biāo)高于12 kW/戶(hù)的則有待思考。從最基礎(chǔ)的家電配置來(lái)看,以南方普遍的三口之家所用家電設(shè)備為例，住宅的設(shè)備容量為：2～3臺(tái)空調(diào) (3～5 kW)、熱水器 (2 kW)、電炊設(shè)備 (1.5 kW)、冰箱 (0.3 kW)、電視、電腦2～3臺(tái) (0.6 kW)、洗衣機(jī) (0.2 kW)、照明負(fù)荷0.2 kW 等,總計(jì)容量8～10 kW，這就是一般用戶(hù)用電的基本情況。設(shè)計(jì)容量采用10～12 kW是合適的，15 kW就顯得有點(diǎn)偏高了。我國(guó)目前對(duì)家電的擁有量已經(jīng)達(dá)到了較高的水平,基本家電都已具備，從發(fā)展的角度來(lái)看不會(huì)有大的增長(zhǎng)。即使數(shù)量及種類(lèi)有增長(zhǎng)，隨著新型家電的研發(fā)和創(chuàng)新,能耗也將不斷降低，總體看來(lái)家電容量不會(huì)再有太大變化。

d)以南北為界，上述南方各地規(guī)范普遍高于北京規(guī)范，究其原因，則是考慮氣溫等因素對(duì)于負(fù)荷的影響后的結(jié)果：南方由于夏季炎熱，冬季陰冷潮濕，空調(diào)耗電要占用戶(hù)用電的70%左右，因此，南方用電指標(biāo)略大于北方。

3 結(jié)論

a)文中闡述了負(fù)荷預(yù)測(cè)規(guī)范中的相關(guān)概念，明確了部分參數(shù)的基本內(nèi)涵。

b)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行了匯總，深度剖析了指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系及合理性。

c)由于指標(biāo)數(shù)據(jù)取值范圍較大，而且受眾多因素的影響，應(yīng)用這類(lèi)方法計(jì)算負(fù)荷時(shí)需要認(rèn)真仔細(xì)地分析研究工程所在地的經(jīng)濟(jì)情況及用電特性。

d)對(duì)于其他類(lèi)似城市，在沒(méi)有具體規(guī)范的情況下，可結(jié)合自身城市性質(zhì)及定位，綜合考慮該地區(qū)的氣候條件、地區(qū)發(fā)展水平、用電負(fù)荷特點(diǎn)、建筑規(guī)模大小、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高低等，并與同類(lèi)工程進(jìn)行橫向、豎向多方面比較，多種指標(biāo)互相印證，科學(xué)地確定合理指標(biāo)值，盡量提高計(jì)算準(zhǔn)確度。

[1]洪元頤．“建筑電氣”的概念 [J]．建筑電氣，2010(1)：3-5．

[2]朱甫泉．需要系數(shù)法負(fù)荷計(jì)算存在的問(wèn)題及解決辦法 [J]．建筑電氣，2006(2)：8-10．

[3]李康華．現(xiàn)代住宅配電系統(tǒng)需要系數(shù)Kx選擇的探討 [J]．建筑電氣，2005(2)：11-13．

[4]李康華．再議民用住宅負(fù)荷計(jì)算需要系數(shù)取值 [J]．建筑電氣，2008(2)：13-16．

Research on the Specifications of Urban Residential Load Forecasting

YE Weifeng,CHEN Tao,YANG Weibing

（State Grid Zhejiang Yuyao Power Supply Company,Yuyao,Zhejiang 315400,China)

This article introduces the standard specifications of related parameters of load forecast,and carries on simple classification,comparison and analysis on the specifications.At the same time,based on corresponding specifications for some indicators, some views are put forward,hoping it can provide reference for those who are engaged in load forecasting.

construction standard;load forecast;architecturalel ectricity

TU85

A

1671-0320（2016）02-0042-04

2015-11-23，

2016-01-25

葉巍峰（1970），男，浙江余姚人，2007年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)土木工程專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃、前期管理工作；

陳 濤（1980），男，浙江余姚人，2006年畢業(yè)于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃管理工作；

楊偉炳（1985），男，浙江余姚人，2007年畢業(yè)于浙江海洋學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃、前期管理工作。