“十四五”規(guī)劃遠(yuǎn)景年城中村負(fù)荷預(yù)測方法研究

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(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)測的方法有多種，但由于所需的數(shù)據(jù)難以得到或由于預(yù)測模型存在不適應(yīng)性，針對某一具體規(guī)劃區(qū)域而言，較為實用和可供選擇的預(yù)測方法并不是很多，城中村的土地建設(shè)具有無序化特點，建設(shè)亂、管理亂，且建筑密度高、布局混亂，出租屋經(jīng)濟帶來嚴(yán)重的違章建設(shè)，空間結(jié)構(gòu)外部擴展基本停止但內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)測方法。

2 遠(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)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(zhì)量問題等一直是困擾廣州電網(wǎng)的難題，也是城中村電網(wǎng)發(fā)展前進的推動力。城中村電網(wǎng)建設(shè)一直缺乏有效的電網(wǎng)規(guī)劃，也是造成城中村電網(wǎng)建設(shè)落后的原因之一，而負(fù)荷特性分析及負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)，其重要性不僅體現(xiàn)在電網(wǎng)現(xiàn)狀分析、電力需求預(yù)測等規(guī)劃過程中，而且對高壓變電站定容選址、網(wǎng)架規(guī)劃、配網(wǎng)項目規(guī)劃等環(huán)節(jié)具有重要的理論支撐作用?？梢哉f，負(fù)荷特性分析與負(fù)荷預(yù)測貫串于城中村電網(wǎng)改造建設(shè)工作始終，預(yù)測水平的高低將直接影響城中村電網(wǎng)改造建設(shè)規(guī)模和成本的控制。準(zhǔn)確、可靠、科學(xué)、實用的負(fù)荷預(yù)測是做好城中村電網(wǎng)規(guī)劃和改造建設(shè)的重要前提和先決條件，安全、穩(wěn)定、堅強的電網(wǎng)環(huán)境是城中村用電的重要保障?？梢栽O(shè)想，在以后的城中村電網(wǎng)規(guī)劃和改造建設(shè)過程中，必然對負(fù)荷預(yù)測水平提出更高的要求。因此，研究城中村負(fù)荷特性及預(yù)測方法具有重要的實用價值和理論意義。

目前廣州有數(shù)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(wù)工人員的集聚地，而城中村出租屋市場不斷升溫，城市規(guī)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(fēng)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(yuǎn)超原來報裝負(fù)荷容量的10 倍以上。以白云區(qū)蕭崗村棠溪F11 九石嶺#2 公變房為例，其供電范圍內(nèi)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(fù)荷高達(dá)84kW，是報裝容量的21 倍。城中村電負(fù)荷持續(xù)飛速增長，引發(fā)配網(wǎng)公用變壓器大量過載、設(shè)備頻繁跳閘、線路私拉亂接嚴(yán)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(wǎng)建設(shè)，廣州城區(qū)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(xiàn)象使得電網(wǎng)建設(shè)困難重重，用電問題越發(fā)突出。

常用的有負(fù)荷密度法和綜合用電水平法，這兩種方法的分析如下。

a.負(fù)荷密度法：根據(jù)城中村數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了公變供電區(qū)域內(nèi)每棟建筑物的用地性質(zhì)和建筑面積，為負(fù)荷密度法提供足夠的基礎(chǔ)資料，能夠準(zhǔn)確、簡單的得到所需要的預(yù)測結(jié)果。因此此方法可用于城中村遠(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)測。

b.綜合用電水平法：該方法與人口用電相關(guān)聯(lián)、而一個地區(qū)的人口總是與居住環(huán)境和條件相關(guān)聯(lián)，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(fù)荷預(yù)測還是較為準(zhǔn)確的。但是城中村以流動人口為主，人口變化較大，難以預(yù)測飽和人口，因此此方法不適用于城中村遠(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)測。

雖然負(fù)荷密度法可用于城中村遠(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)測，但城中村以小公寓用電為主，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，不同面積的小公寓用電電器數(shù)量和功率相差不大，即用電負(fù)荷相差不大。采用負(fù)荷密度法預(yù)測小公寓負(fù)荷則忽略了這個特點，因此提出針對小公寓負(fù)荷預(yù)測的套間法。具體分析見表1。

表1 遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測方法選擇分析

3 套間與負(fù)荷密度結(jié)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(shè)新的建筑物，建筑物棟數(shù)已經(jīng)固定，可認(rèn)為遠(yuǎn)景年建筑物棟數(shù)和現(xiàn)狀保持一致；

b.村民對土地?fù)碛谐浞值慕ㄔO(shè)自主權(quán)，為追求利潤，不停拆舊建新，建筑物層數(shù)逐年增加。

根據(jù)以上特點，本文在基礎(chǔ)負(fù)荷密度法的基礎(chǔ)上，改變參數(shù)的選擇，采用針對城中村的負(fù)荷密度法。具體為根據(jù)每臺配變的現(xiàn)狀負(fù)荷、基底面積、預(yù)測新增建筑面積、預(yù)測新增建筑面積用電性質(zhì)，對每臺配變供電負(fù)荷進行預(yù)測。并根據(jù)建筑物層數(shù)的分布，設(shè)計對應(yīng)不同新增建筑面積的不同負(fù)荷水平。

每臺配變計算負(fù)荷P 的公式為：

P現(xiàn)：現(xiàn)狀負(fù)荷（W/m2）；

Pe：建筑面積負(fù)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(xiàn)的時間各不相同，因此不能簡單相加，需考慮計入一個負(fù)荷同時系數(shù)，即負(fù)荷P 計算公式如下：

P=P1×ka；

P1——計算負(fù)荷；

ka——各配變間同時系數(shù)。

同近期負(fù)荷預(yù)測，同時率取值為0.7。

4 參數(shù)取值和計算公式具體化

4.1 建筑面積負(fù)荷密度

鑒于城中村用電的特殊性，需根據(jù)城中村特點選取負(fù)荷密度，本文在一村一冊的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計城中村現(xiàn)狀小作坊、小商鋪、小公寓的負(fù)荷密度，分別取平均值，作為本次報告遠(yuǎn)景年負(fù)荷密度取值。

表2 負(fù)荷密度取值表

4.2 不同負(fù)荷水平的層數(shù)選取

現(xiàn)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(shù)也將提高，但最高建筑層數(shù)不會超過14 層。本文取6～12 層平均樓層數(shù)為基準(zhǔn)，預(yù)測不同負(fù)荷水平。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和對建筑物建造成本的估算，現(xiàn)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(qū)間，平均樓層為8 層時的負(fù)荷為推薦負(fù)荷方案。

4.3 新增建筑面積用電類別分布

鑒于小商鋪絕大多數(shù)在建筑物的二層以下，因此遠(yuǎn)景小商鋪的建筑面積增加較少；粗放式加工作業(yè)小作坊的將淘汰，遠(yuǎn)景小作坊的增加也較少；由于公寓租金的升高帶來的巨大利潤，新增建筑面積絕大多數(shù)用于小公寓出租。因此考慮遠(yuǎn)景新增的建筑面積中5%為小商鋪，5%為小作坊，剩余90%為小公寓。

4.4 計算公式具體化

根據(jù)指標(biāo)的選取，對每臺配變遠(yuǎn)景年負(fù)荷計算公式具體化，計算負(fù)荷P1 的具體公式為：

P現(xiàn)：現(xiàn)狀負(fù)荷（W/m2）；

P小商鋪：小商鋪建筑面積負(fù)荷密度（W/m2）；

P小作坊：小作坊建筑面積負(fù)荷密度（W/m2）；

P小公寓：小公寓建筑面積負(fù)荷密度（W/m2）；

S新增：新增建筑面積（m2）。

4.5 單套間負(fù)荷取值

小公寓的用電以家用電器為主，不同面積的套間家用電器的差別不大，面積的加大對套間的負(fù)荷影響很小，本報告通過統(tǒng)計常用的大功率家用電器，可知單套間的負(fù)荷為3kW，

4.6 新增套間數(shù)量取值

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，永泰村小公寓分為單間、一室一廳、兩室一廳3 種戶型，主流面積為20m2、40m2、60m2，3 種面積套間占比統(tǒng)計見表3。

表3 永泰村套間面積分布

新增套間面積可根據(jù)新增建筑面積和套間面積分布獲得，公式如下：

T小公寓=0.9×0.33×S新增/20+0.9×0.34×S新增/40+0.9×0.33×S新增/60

4.7 全村負(fù)荷預(yù)測方法

可根據(jù)公變供電區(qū)域的負(fù)荷預(yù)測結(jié)果得出單位用地面積的負(fù)荷密度，結(jié)合永泰村全村面積得出全村的負(fù)荷。計算公式如下：

P全村=P公變供電區(qū)域×S全村/S公變供電區(qū)域

P公變供電區(qū)域：公變供電區(qū)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果；

S全村：全區(qū)用地面積；

S公變供電區(qū)域：公變供電區(qū)域用地面積。

5 結(jié)論

本文在傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測方法基礎(chǔ)上，根據(jù)城中村的特點，提出一種適合城中村遠(yuǎn)景年負(fù)荷預(yù)測方法的套間與負(fù)荷密度結(jié)合法，有效解決城中村負(fù)荷預(yù)測難題。