馬沖

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心 550001）

35kV輸變電項(xiàng)目可研過(guò)程中最大負(fù)荷同時(shí)率計(jì)算方法分析

馬沖

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心 550001）

對(duì)目前部分35kV輸變電項(xiàng)目可研報(bào)告中最大負(fù)荷同時(shí)率計(jì)算方法存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出一種更為簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確且適用于項(xiàng)目評(píng)審過(guò)程的方法。

最大負(fù)荷同時(shí)率

引言

在電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，最大負(fù)荷同時(shí)率（以下簡(jiǎn)稱同時(shí)率）作為一項(xiàng)基本參數(shù)，是確定整個(gè)電網(wǎng)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷的關(guān)鍵指標(biāo)，關(guān)系到規(guī)劃方案的必要性，該指標(biāo)的確定通常需要對(duì)所涉及電網(wǎng)各個(gè)子區(qū)域的負(fù)荷情況有比較完備的收資和分析，其過(guò)程是比較復(fù)雜和費(fèi)時(shí)的。同樣，對(duì)于配電網(wǎng)輸變電項(xiàng)目（特別是中壓配電網(wǎng)）而言，同時(shí)率的取值直接決定規(guī)劃年最大負(fù)荷的水平，進(jìn)而關(guān)系到項(xiàng)目的建設(shè)必要性，而這點(diǎn)無(wú)論對(duì)于項(xiàng)目報(bào)告編制者還是評(píng)審者來(lái)說(shuō)，都是很難把握的。要求項(xiàng)目的評(píng)審者在一場(chǎng)評(píng)審會(huì)的時(shí)間內(nèi)（通常是1～2h），仍按照規(guī)劃的方式來(lái)判斷項(xiàng)目所涉及的同時(shí)率，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。那么，如何通過(guò)較為簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，盡可能準(zhǔn)確的判斷項(xiàng)目報(bào)告所提出的同時(shí)率的合理性，進(jìn)而明確項(xiàng)目的建設(shè)必要性，對(duì)于項(xiàng)目評(píng)審者而言至關(guān)重要。本文針對(duì)部分35kV輸變電項(xiàng)目可研報(bào)告在同時(shí)率計(jì)算方面所存在的問(wèn)題，結(jié)合電網(wǎng)現(xiàn)實(shí)運(yùn)行情況和相關(guān)數(shù)據(jù)的采集難易程度，提出了一種相對(duì)簡(jiǎn)單且較為準(zhǔn)確的同時(shí)率判斷方法。

1 基本概念和相關(guān)研究概況

同時(shí)率是指在通常情況下，將一個(gè)電網(wǎng)按照不同的要求劃分為若干子網(wǎng)，在某一計(jì)量期內(nèi)（一天、一月或一年等），所有子網(wǎng)的最大負(fù)荷之和與整個(gè)電網(wǎng)出現(xiàn)的最大負(fù)荷的比值[1]。簡(jiǎn)而言之，就是全網(wǎng)最大負(fù)荷等同于各子網(wǎng)最大負(fù)荷直接疊加的概率。

從國(guó)內(nèi)的總體情況來(lái)看，電力系統(tǒng)最大負(fù)荷同時(shí)率的研究屬于相對(duì)冷門的課題，相關(guān)文獻(xiàn)較少。從研究?jī)?nèi)容上看，部分論文采用的計(jì)算方法理論上比較高深，諸如基于因素映射的方法等[2]，對(duì)數(shù)學(xué)水平要求很高，同時(shí)需要有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力的作為基礎(chǔ)，工程推廣性比較困難。部分論文雖然以同時(shí)率為題，但更多的是通過(guò)由現(xiàn)有數(shù)據(jù)計(jì)算出的同時(shí)率[4]，來(lái)分析地區(qū)負(fù)荷特性、負(fù)荷預(yù)測(cè)乃至規(guī)劃編制中應(yīng)該注意的宏觀問(wèn)題[5]，并非專門研究同時(shí)率的計(jì)算方法。

2 主要問(wèn)題分析

一般而言，輸變電項(xiàng)目可研考量的是項(xiàng)目所在區(qū)域內(nèi)短期負(fù)荷發(fā)展情況，因而通常采用“大用戶+自然增長(zhǎng)”法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。但是在實(shí)際的可研報(bào)告中，根據(jù)該方法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，常常存在下面幾種問(wèn)題：

（1）大用戶按逐年報(bào)裝容量折合成負(fù)荷后直接疊加（有的甚至直接用報(bào)裝容量疊加），然后再與逐年預(yù)測(cè)的自然負(fù)荷疊加，得出規(guī)劃期總的負(fù)荷預(yù)測(cè)水平。

（2）隨便給出一個(gè)同時(shí)率，乘以大用戶與自然負(fù)荷之和。

（3）根據(jù)現(xiàn)狀年最大負(fù)荷情況，先扣除自然負(fù)荷，再根據(jù)各大用戶出現(xiàn)的最大負(fù)荷，計(jì)算出當(dāng)年大用戶的同時(shí)率，以此作為預(yù)測(cè)年的大用戶同時(shí)率。自然負(fù)荷不考慮同時(shí)率，然后相互疊加。

上述做法中，單從大用戶的負(fù)荷預(yù)測(cè)來(lái)看：①完全不考慮同時(shí)率，預(yù)測(cè)結(jié)果偏差最大；②考慮了同時(shí)率，但取值缺乏依據(jù)；③考慮了現(xiàn)實(shí)情況，卻沒(méi)有考慮未來(lái)大用戶的發(fā)展情況，預(yù)測(cè)結(jié)果的未來(lái)適應(yīng)性差。

其次，三種做法都沒(méi)有考慮自然用戶的同時(shí)率，更沒(méi)有考慮大用戶負(fù)荷與自然負(fù)荷加和時(shí)的同時(shí)率，因而總體負(fù)荷預(yù)測(cè)水平一定是偏高的。

最后，由于各大用戶的最大負(fù)荷為各大用戶配變的最大下網(wǎng)負(fù)荷，在大用戶負(fù)荷數(shù)量較多且供電線路較長(zhǎng)的情況下，數(shù)據(jù)的采集容易出現(xiàn)偏差，且沒(méi)有考慮10kV網(wǎng)損，所得同時(shí)率將偏大。而如果大用戶并非只由專線供電，部分公共線路也接入了大用戶，那么全體大用戶和自然用戶年最大負(fù)荷的確定將變得極其困難。

嚴(yán)格的說(shuō)，使用“大用戶+自然增長(zhǎng)”法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，在分析大用戶、分析自然負(fù)荷以及分析兩者共同作用時(shí)等三個(gè)階段都必須考慮適當(dāng)?shù)耐瑫r(shí)率[6]，才能得出較為準(zhǔn)確的負(fù)荷預(yù)測(cè)值。但這樣做所需數(shù)據(jù)太多，筆者所評(píng)審過(guò)的可研報(bào)告中還沒(méi)有能夠以此來(lái)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的。

3 推薦計(jì)算方法

那么，如何確定同時(shí)率才能較為準(zhǔn)確的進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)，同時(shí)又能適用于項(xiàng)目評(píng)審這種比較緊迫的環(huán)境呢。筆者認(rèn)為應(yīng)從以下方面考慮：

3.1 歷史和現(xiàn)狀負(fù)荷同時(shí)率的求取

從目前的可研報(bào)告來(lái)看，盡管在負(fù)荷預(yù)測(cè)上使用了“大用戶+自然增長(zhǎng)”的方法，但是現(xiàn)狀大用戶、自然用戶的負(fù)荷總量分別是如何得到的，沒(méi)有真正說(shuō)清楚。嚴(yán)格來(lái)講，要想得到每個(gè)大用戶或自然用戶的年最大負(fù)荷，就必須按10kV臺(tái)區(qū)逐個(gè)查找相關(guān)數(shù)據(jù)，不僅工作量大，耗時(shí)多，而且極易出錯(cuò)。特別在某些大用戶不是通過(guò)專線供電的情況下，想要分別獲取全部大用戶或自然用戶的年最大負(fù)荷就非常困難，更不要說(shuō)按該方法分別計(jì)算大用戶和自然用戶的同時(shí)率了。但是，無(wú)論大用戶、自然用戶的數(shù)量、報(bào)裝容量乃至最大負(fù)荷如何變化，它們始終是由35kV變電站的10kV出線供電的[3]。因此，直接根據(jù)各線路的年最大負(fù)載情況來(lái)估算同時(shí)率，遠(yuǎn)比從數(shù)量繁多的臺(tái)區(qū)收集來(lái)的數(shù)據(jù)要簡(jiǎn)單快捷得多，也更為準(zhǔn)確。

按照上述思路，從調(diào)度分別獲取該變電站每一條10kV線路的年度最大負(fù)荷數(shù)據(jù)及當(dāng)年該站實(shí)際最大下網(wǎng)負(fù)荷，通過(guò)公式（1）求取現(xiàn)狀年和各歷史年該站供區(qū)內(nèi)的最大負(fù)荷同時(shí)率。

其中C為最大負(fù)荷同時(shí)率。

需要注意的是，獲取的線路最大負(fù)荷，必須以該變電站正常工作為前提，即不包括轉(zhuǎn)供其他變電站負(fù)荷的情況。同時(shí)，35kV變電站直供負(fù)荷不應(yīng)考慮在內(nèi)，因?yàn)檫@類負(fù)荷不占用其變電容量，不能作為項(xiàng)目建設(shè)的必要性考慮。

3.2 線路最大負(fù)荷與同時(shí)率的關(guān)系

根據(jù)公式（1）求歷史、現(xiàn)狀年的最大負(fù)荷同時(shí)率，然后找出各年各條線路最大負(fù)荷之和與同時(shí)率的聯(lián)系。嚴(yán)格來(lái)講，應(yīng)該從數(shù)學(xué)上歸納各線路最大負(fù)荷之和與同時(shí)率的函數(shù)關(guān)系，然后對(duì)函數(shù)微分，從而得出單位最大負(fù)荷之和所對(duì)應(yīng)的同時(shí)率微增率，據(jù)此再求出預(yù)測(cè)負(fù)荷水平下的同時(shí)率。但是，從項(xiàng)目可研的角度來(lái)看，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，上述微增率可通過(guò)逐年各條線路最大方負(fù)荷之和與同時(shí)率的比例來(lái)近似替代。將歷史年逐年各條線路最大方負(fù)荷之和與同時(shí)率的比例，按照逐年各條線路最大方負(fù)荷之和進(jìn)行加權(quán)平均，作為規(guī)劃年各條線路最大方負(fù)荷之和與同時(shí)率的比值，如公式（2）所示。

其中R為規(guī)劃年各條線路最大方負(fù)荷之和與同時(shí)率的比值，n為歷史年（含現(xiàn)狀年）份數(shù)，Cn為歷史年（含現(xiàn)狀年）各年最大負(fù)荷同時(shí)率。

3.3 線路未來(lái)最大負(fù)荷預(yù)測(cè)

各線路所能出現(xiàn)的最大負(fù)荷之和與供區(qū)內(nèi)配電變壓器的總?cè)萘渴敲芮邢嚓P(guān)的。因此，首先需要求出歷史年各線路現(xiàn)狀最大負(fù)荷之和與10kV臺(tái)區(qū)總?cè)萘康谋壤P(guān)系，并按照逐年各條線路最大方負(fù)荷之和進(jìn)行加權(quán)平均，作為規(guī)劃年各線路現(xiàn)狀最大負(fù)荷之和與10kV臺(tái)區(qū)總?cè)萘康谋戎担缓笠⒏鶕?jù)未來(lái)年大用戶負(fù)荷的報(bào)裝容量和規(guī)劃新增的10kV公用臺(tái)區(qū)變的總?cè)萘恐?，求出?guī)劃年各線路的新增最大負(fù)荷之和。將各線路現(xiàn)狀年最大負(fù)荷之和與規(guī)劃年新增最大負(fù)荷之和相加，得出規(guī)劃年各線路最大負(fù)荷之和。由于自然負(fù)荷的預(yù)測(cè)通常是按年均增長(zhǎng)率考慮的，并非像大用戶那樣根據(jù)報(bào)裝容量計(jì)算，因此在需要將增長(zhǎng)結(jié)果換算成新增的臺(tái)區(qū)變電容量。如公式（3）所示。

其中PF為規(guī)劃期末年預(yù)測(cè)最大負(fù)荷，n為歷史年份（含現(xiàn)狀年）數(shù)，Tn為規(guī)劃期各年10kV公用臺(tái)區(qū)變的總?cè)萘俊?/p>

3.4 未來(lái)同時(shí)率估算

根據(jù)公式（2）和公式（3）計(jì)算結(jié)果，求出規(guī)劃年的最大負(fù)荷同時(shí)率。

3.5 未來(lái)最大負(fù)荷預(yù)測(cè)

這要分兩種情況考慮，一種是增容主變但是不擴(kuò)建10kV出線；一種是增容主變并擴(kuò)建10kV出線。對(duì)于前者，可根據(jù)（3）和（4）的測(cè)算結(jié)果相乘，即可得到規(guī)劃年最大負(fù)荷；對(duì)于增容主變并擴(kuò)建10kV出線的工程，從邏輯上看，由于線路回?cái)?shù)的增加，同時(shí)率應(yīng)該有所降低，本文不予分析。

4 算例分析

下面以黔東南地區(qū)某35kV變電站擴(kuò)建工程可研報(bào)告為例，進(jìn)行分析。

4.1 項(xiàng)目概況

該變電站2014年投運(yùn)，已有5MVA主變一臺(tái)，2015年主變最大負(fù)荷3MW，全部為自然負(fù)荷，負(fù)載率接近67%。根據(jù)報(bào)告預(yù)測(cè)，該變電站供區(qū)在“十三五”期將新增大用戶負(fù)荷2MW，自然用戶3MW，按93%（沒(méi)有說(shuō)明取值依據(jù)）的同時(shí)率考慮，2020年該站最大負(fù)荷達(dá)到6.5MW，因此，建議擴(kuò)建一臺(tái)5MVA的主變以滿足負(fù)荷發(fā)展需求。

該工程電網(wǎng)、負(fù)荷現(xiàn)狀/歷史情況以及負(fù)荷預(yù)測(cè)等相關(guān)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表1。

表1 可研項(xiàng)目建成數(shù)據(jù)表（單位：MW，MVA）

4.2 按本文方法的計(jì)算結(jié)果

按照本文提出的方法對(duì)相關(guān)參數(shù)及規(guī)劃年最終負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 計(jì)算結(jié)果表（單位：MW，MW/MVA）

4.3 對(duì)比

可見(jiàn)，按照本文推薦的方法計(jì)算的同時(shí)率為88%，比可研結(jié)果低5%，規(guī)劃年最大負(fù)荷為5.46MW，比可研結(jié)果低1.05MW。對(duì)于一個(gè)僅有5MVA變電容量且現(xiàn)狀年最大負(fù)荷只有3MW的35kV變電站而言，預(yù)測(cè)負(fù)荷的偏差值占到現(xiàn)有負(fù)荷的33%以上，可見(jiàn)報(bào)告在同時(shí)率的確定上具有較大的隨意性和失真性。另外，盡管單從數(shù)據(jù)（實(shí)際負(fù)荷增量?jī)H為2.46MW）上看未必能夠完全否定該變電站擴(kuò)建主變的必要性，但是如果周邊站點(diǎn)存在富余容量的情況下，從這些站點(diǎn)通過(guò)與該變電站的10kV聯(lián)絡(luò)線路來(lái)轉(zhuǎn)供這些負(fù)荷，也是可以考慮的。

5 相關(guān)建議

從上述算例可以看出，按本文提出的同時(shí)率計(jì)算方法來(lái)預(yù)測(cè)的負(fù)荷水平，與部分可研報(bào)告使用所謂的“大用戶+自然增長(zhǎng)”的方法所預(yù)測(cè)的結(jié)果相比，確實(shí)存在不小的差距，而這些差距正是決定一個(gè)項(xiàng)目是否有必要實(shí)施的關(guān)鍵。因此，針對(duì)今后35kV輸變電項(xiàng)目的評(píng)審提出以下建議：

（1）對(duì)于負(fù)荷預(yù)測(cè)，特別是同時(shí)率估算存在問(wèn)題的可研報(bào)告，要求編制單位補(bǔ)充該變電站10kV出線的歷史和現(xiàn)狀年最大負(fù)荷情況以及全站歷史和現(xiàn)狀年最大負(fù)荷情況，對(duì)于大用戶全部由專線供電的地區(qū)，還應(yīng)該分專線和公共線路提供上述數(shù)據(jù)。

（2）對(duì)于大用戶和自讓用戶的現(xiàn)狀年最大負(fù)荷情況，要說(shuō)明數(shù)據(jù)來(lái)源，必要時(shí)需提供數(shù)據(jù)采集方式。

（3）對(duì)于新增的大用戶，要提供報(bào)裝容量明細(xì)。

（4）給出現(xiàn)狀年10kV臺(tái)區(qū)變電總?cè)萘壳闆r。

（5）明確自然負(fù)荷規(guī)劃期年均增長(zhǎng)率的取值依據(jù)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鑒于目前部分35kV輸變電項(xiàng)目可研報(bào)告在年最大負(fù)荷同時(shí)率的確定方面存在上述各種問(wèn)題，以至于所做出的負(fù)荷預(yù)測(cè)水平難以達(dá)到可研的深度要求，更無(wú)法支撐項(xiàng)目的建設(shè)必要性。因此，需要可研評(píng)審人員在這方面予以細(xì)致和嚴(yán)格的把控。

盡管本文提供的方法在部分細(xì)節(jié)的處理上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，理論上并非相當(dāng)成熟，但相比于部分負(fù)荷預(yù)測(cè)方面存在問(wèn)題的可研報(bào)告而言，該方法在邏輯上更為嚴(yán)謹(jǐn)，在準(zhǔn)確性方面也更貼近的負(fù)荷發(fā)展以及變電站實(shí)際運(yùn)行情況。在時(shí)間相對(duì)有限的項(xiàng)目評(píng)審過(guò)程中，這種方法作為一種相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用的判斷依據(jù)，旨在幫助評(píng)審者把握規(guī)劃年的負(fù)荷水平以及新增負(fù)荷的大體情況，進(jìn)而確定項(xiàng)目建設(shè)的必要性，從這個(gè)層面來(lái)看，該方法的提出還是具有一定參考價(jià)值的。

[1]電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)．電力工業(yè)部電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.中國(guó)電力出版社，1998.

[2]劉璐潔，等．基于因素映射的最大負(fù)荷同時(shí)率預(yù)測(cè)方法[J]．中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2008，1910～1903．

[3]田懷源，等．城市電網(wǎng)規(guī)劃中負(fù)荷同時(shí)率的選擇技術(shù)研究[J]．四川電力技術(shù)，2011，1（34）：38～41．

[4]何善瑾．上海電力系統(tǒng)最大負(fù)荷同時(shí)率分析[J]．供用電，2008，1（25）：13～15．

[5]高 能，等．負(fù)荷同時(shí)率在中低壓配網(wǎng)改造中的分析與應(yīng)用[J]．輸配電工程與技術(shù)，2013，2：63～67．

[6]劉梅，等．電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)．中國(guó)電力出版社，2007．

TM714

A

1004-7344（2016）35-0054-02

2016-12-3

馬沖（1984-），男，工學(xué)碩士，主要從事電力系統(tǒng)輸電網(wǎng)、電源規(guī)劃、輸變電項(xiàng)目可研評(píng)估及相關(guān)分析計(jì)算工作。