“十四五”规划远景年城中村负荷预测方法研究

高艳娜 陈丽萍 董 红 郭子轩 刘恒玮 胡柳君 林紫菡

（广州供电局有限公司，广东 广州510600）

1 概述

远景年负荷预测的方法有多种，但由于所需的数据难以得到或由于预测模型存在不适应性，针对某一具体规划区域而言，较为实用和可供选择的预测方法并不是很多，城中村的土地建设具有无序化特点，建设乱、管理乱，且建筑密度高、布局混乱，出租屋经济带来严重的违章建设，空间结构外部扩展基本停止但内部结构因拆旧建新而有一定变动。因此有必要针对城中村的特点，寻求一种适合城中村的远景年负荷预测方法。

2 远景年负荷预测方法选择

广州城中村供用电矛盾突出、供电能力不足、可靠性不高以及电能质量问题等一直是困扰广州电网的难题，也是城中村电网发展前进的推动力。城中村电网建设一直缺乏有效的电网规划，也是造成城中村电网建设落后的原因之一，而负荷特性分析及负荷预测是电网规划建设的基础，其重要性不仅体现在电网现状分析、电力需求预测等规划过程中，而且对高压变电站定容选址、网架规划、配网项目规划等环节具有重要的理论支撑作用。可以说，负荷特性分析与负荷预测贯串于城中村电网改造建设工作始终，预测水平的高低将直接影响城中村电网改造建设规模和成本的控制。准确、可靠、科学、实用的负荷预测是做好城中村电网规划和改造建设的重要前提和先决条件，安全、稳定、坚强的电网环境是城中村用电的重要保障。可以设想，在以后的城中村电网规划和改造建设过程中，必然对负荷预测水平提出更高的要求。因此，研究城中村负荷特性及预测方法具有重要的实用价值和理论意义。

目前广州有数百个城中村。由于城市的扩张，外来人口的大量涌入，城市住房资源的紧缺，使得租金相对低廉的城中村成为外来务工人员的集聚地，而城中村出租屋市场不断升温，城市规划滞后，促使村民不断翻建住宅，形成大量高层违章建筑，商铺集中、楼间距小，“一线天”“握手楼”“贴面楼”等是城中村独特的风景。这些建筑在用电报装时普遍存在报小用大的情况，存量的违章建筑几乎都远超原来报装负荷容量的10 倍以上。以白云区萧岗村棠溪F11 九石岭#2 公变房为例，其供电范围内共有9 栋出租屋，平均每栋楼报装容量为4kW，而平均实际用电负荷高达84kW，是报装容量的21 倍。城中村电负荷持续飞速增长，引发配网公用变压器大量过载、设备频繁跳闸、线路私拉乱接严重、租客投诉频繁等一系列供用电老大难问题。

近年来，通过电网建设，广州城区的供电紧张的局面得到根本的缓解，供电可靠性大大提高，但城中村作为“夹缝地”，独特的地位和现象使得电网建设困难重重，用电问题越发突出。

常用的有负荷密度法和综合用电水平法，这两种方法的分析如下。

a.负荷密度法：根据城中村数据，统计了公变供电区域内每栋建筑物的用地性质和建筑面积，为负荷密度法提供足够的基础资料，能够准确、简单的得到所需要的预测结果。因此此方法可用于城中村远景年负荷预测。

b.综合用电水平法：该方法与人口用电相关联、而一个地区的人口总是与居住环境和条件相关联，不可能无限制的增长，故只要有饱和的人口，选择合适的用电水平，最终的饱和负荷预测还是较为准确的。但是城中村以流动人口为主，人口变化较大，难以预测饱和人口，因此此方法不适用于城中村远景年负荷预测。

虽然负荷密度法可用于城中村远景年负荷预测，但城中村以小公寓用电为主，根据现场调研，不同面积的小公寓用电电器数量和功率相差不大，即用电负荷相差不大。采用负荷密度法预测小公寓负荷则忽略了这个特点，因此提出针对小公寓负荷预测的套间法。具体分析见表1。

表1 远期负荷预测方法选择分析

3 套间与负荷密度结合法

城中村建筑物具有如下特点：

a.基底面积已利用完毕，即无法新增用地面积建设新的建筑物，建筑物栋数已经固定，可认为远景年建筑物栋数和现状保持一致；

b.村民对土地拥有充分的建设自主权，为追求利润，不停拆旧建新，建筑物层数逐年增加。

根据以上特点，本文在基础负荷密度法的基础上，改变参数的选择，采用针对城中村的负荷密度法。具体为根据每台配变的现状负荷、基底面积、预测新增建筑面积、预测新增建筑面积用电性质，对每台配变供电负荷进行预测。并根据建筑物层数的分布，设计对应不同新增建筑面积的不同负荷水平。

每台配变计算负荷P 的公式为：

P现：现状负荷（W/m2）；

Pe：建筑面积负荷密度（W/m2）；

S新增：新增建筑面积（m2）；

因为不同配变高峰值出现的时间各不相同，因此不能简单相加，需考虑计入一个负荷同时系数，即负荷P 计算公式如下：

P=P1×ka；

P1——计算负荷；

ka——各配变间同时系数。

同近期负荷预测，同时率取值为0.7。

4 参数取值和计算公式具体化

4.1 建筑面积负荷密度

鉴于城中村用电的特殊性，需根据城中村特点选取负荷密度，本文在一村一册的基础上，统计城中村现状小作坊、小商铺、小公寓的负荷密度，分别取平均值，作为本次报告远景年负荷密度取值。

表2 负荷密度取值表

4.2 不同负荷水平的层数选取

现状年城中村最高建筑物为13 层，6 层、7 层、8 层的建筑物占比最多，建筑物平均楼层为5.5 层，考虑村民追求利益的最大化翻建建筑物及租住人口的增多，高层建筑物将逐渐增加，平均楼层数也将提高，但最高建筑层数不会超过14 层。本文取6～12 层平均楼层数为基准，预测不同负荷水平。根据现场调研和对建筑物建造成本的估算，现状7 层及以下的建筑翻盖成12层或13 层的建筑物，新增租金收益可抵过建造成本；但7 层及上的建筑物翻建成12 层或13 层的建筑物，新增租金收益较难抵过建造成本。因此本文取7 层、8 层、9 层为推荐平均楼层区间，平均楼层为8 层时的负荷为推荐负荷方案。

4.3 新增建筑面积用电类别分布

鉴于小商铺绝大多数在建筑物的二层以下，因此远景小商铺的建筑面积增加较少；粗放式加工作业小作坊的将淘汰，远景小作坊的增加也较少；由于公寓租金的升高带来的巨大利润，新增建筑面积绝大多数用于小公寓出租。因此考虑远景新增的建筑面积中5%为小商铺，5%为小作坊，剩余90%为小公寓。

4.4 计算公式具体化

根据指标的选取，对每台配变远景年负荷计算公式具体化，计算负荷P1 的具体公式为：

P现：现状负荷（W/m2）；

P小商铺：小商铺建筑面积负荷密度（W/m2）；

P小作坊：小作坊建筑面积负荷密度（W/m2）；

P小公寓：小公寓建筑面积负荷密度（W/m2）；

S新增：新增建筑面积（m2）。

4.5 单套间负荷取值

小公寓的用电以家用电器为主，不同面积的套间家用电器的差别不大，面积的加大对套间的负荷影响很小，本报告通过统计常用的大功率家用电器，可知单套间的负荷为3kW，

4.6 新增套间数量取值

根据现场调研，永泰村小公寓分为单间、一室一厅、两室一厅3 种户型，主流面积为20m2、40m2、60m2，3 种面积套间占比统计见表3。

表3 永泰村套间面积分布

新增套间面积可根据新增建筑面积和套间面积分布获得，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 全村负荷预测方法

可根据公变供电区域的负荷预测结果得出单位用地面积的负荷密度，结合永泰村全村面积得出全村的负荷。计算公式如下：

P全村=P公变供电区域×S全村/S公变供电区域

P公变供电区域：公变供电区负荷预测结果；

S全村：全区用地面积；

S公变供电区域：公变供电区域用地面积。

5 结论

本文在传统的负荷预测方法基础上，根据城中村的特点，提出一种适合城中村远景年负荷预测方法的套间与负荷密度结合法，有效解决城中村负荷预测难题。