以客戶為導向的配網網格化規劃新方法

盧佳敏，歐陽武，陳 凱，周丹丹

（國網江西省電力有限公司南昌供電分公司，江西南昌 330006）

0 引言

近年來，配電網建設投入不斷加大，配電網發展取得顯著成效，規模日益龐大、網絡日益復雜；隨著城鄉建設進程的快速推進，對配電網的供電能力和供電可靠性提出了更高要求。而傳統配電網規劃方法已經難以適應規模日益龐大、網絡日益復雜的中壓配電網，配電網規劃容易受業擴、居配、遷改等工程的影響而偏離規劃目標，難以落實到具體項目，配電網規劃往往滯后，協調發展難度較大。

在已出臺的配電網規劃相關技術導則基礎上[1-3]，國內一些發達城市已逐漸開始研究并應用網格化規劃方法[4-7]，在配電網規劃中引入網格化規劃的新理念，將復雜龐大的配電網“大而化小”、“小而治之”，劃分為多個相對獨立的局部區域，針對劃分網格區域進行目標網架制定及過渡方案安排，從而解決城市配電網規模龐大與精細化規劃需求的矛盾。通過調研，國家電網北京、蘇州和南方電網深圳供電局較早地開展了網格化規劃工作。總結以上城市網格化規劃實踐經驗，可以得到以下網格化規劃原則：一是按行政地理分布劃分網格，同時以道路、河流等地理屏障作為網格邊界，有利于合理劃分供區；二是按照營銷運維管理界面劃分網格，有利于進行網格化管理及配網運維精細化水平的提升；三是根據規劃目標年為依據，由于現狀年或水平年規劃區建設開發并不完善，區域功能布局、電網建設等都在調整過程中，今后還將發生一定變化，從整體性和長遠性考慮，供電網格劃分應依據規劃目標年相關條件開展。

文中以供電網格為基本單元開展電網規劃，改變配網目標網架不清晰、規劃與業擴銜接不緊的局面，提升公司配網規劃建設水平。構建以用戶供電可靠性及安全性為導向的，結構合理、安全可靠、經濟高效的現代配電網，全面提高配電網供電能力，優化網架結構，提升裝備水平，增強對分多樣化負荷的接納能力，全面適應售電主體多元化和客戶用電需求多樣化的要求。

1 配電網網格化規劃

1.1 網格化規劃方法

1）總體原則

如圖1 所示，供電網格劃分主要考慮供電區相對獨立性、網架完整性、管理便利性等需求，按照目標網架清晰、電網規模適度、管理責任明確的原則，構建“供電區域、供電網格、供電單元”三級網絡[8-10]。

圖1 三級網絡關系圖

供電網格劃分是以飽和負荷預測結果為依據，并充分考慮現狀電網改造難度、街道河流等因素，劃分應相對穩定，具有一定的近遠期適應性；供電網格劃分應保證網格之間或單元之間不重不漏；供電網格劃分應兼顧規劃、設計、運行、檢修、客戶服務等全過程業務的管理需要。

2）網格劃分原則

供電網格一般結合道路、河流、山丘等明顯的地理形態進行劃分，與城鄉控制性詳細規劃中的功能分區相對應。

供電網格應遵循電網規模適中且供電范圍相對獨立的原則，遠期一般應包含2~4 座具有10 kV 出線的上級公用變電站。供電網格不應跨越供電區域（A+~E），不宜跨越220 kV 供電分區。滿足上述條件下，為便于建設、運維、供電服務管理權限落實，可按照供電營業部（供電所）管轄地域范圍作為一個供電網格，當管轄區域較大、供電區域類型不一致時，可拆分為多個供電網格。

1.2 網格化規劃流程

如圖2 所示，配電網網格化規劃流程分為原則目標、目標制定、近期方案與成效三個階段。

圖2 配電網網格化規劃流程示意圖

1.3 網格負荷預測

城市平均負荷密度是一個反映城市和人民生活水平的綜合指數。負荷密度法是根據對不同規模城市的調查，參照城市發展規劃、人口規劃、居民收入水平增長情況等，用每平方公里面積用電負荷，來測算城鎮負荷水平。因此采用空間負荷密度法預測遠景飽和負荷。

空間分區模型與層次負荷之間存在負荷預測方面和電網規劃方面的對應關系。如圖3所示。

圖3 空間劃分與層次負荷的對應關系

由此分別得出街區負荷預測、功能分區負荷預測、規劃分區負荷預測公式。

1）街區負荷預測（配變層）

已有詳細控制性規劃，規劃用地和分類建筑面積均采用計算公式（1）：

式中：PLS為功能分區負荷預測值；

m為土地使用類的個數；

Di為第i類建筑面積負荷指標；

Si為第i類建筑面積；

Wi為第i類需用系數。

2）功能分區負荷預測（饋線層）

功能分區負荷預測為街區負荷預測考慮同時率的累加，計算公式如式（2）：

式中：PLS為功能分區負荷預測值；

m為街區的個數；

PLSi為第i個街區的負荷預測值；

W為街區間同時率系數，典型取0.8。

規劃分區負荷預測為功能分區負荷預測考慮同時率的累加，計算公式如功能分區，功能分區間同時率系數典型值取0.9。

1.4 網格目標網架構建策略

城市區域目標網架供電模式主要采用單環網、雙環網接線，對于型號為YJV22-8.7/15 3×400 mm2的單回10 kV 線路，線路可供最大負荷為7.8 MW 左右。考慮線路“N-1”校驗的要求，單環式接線方式下，規格為YJV22-400 mm2的電纜供電最大負荷為3.9 MW左右。參考上述要求，構建目標網架時按照單回10 kV線路最大負荷3.9 MW進行平衡。

在利用10 kV 線路的同時，還應考慮變電站的供電能力。遠景年，南昌城區110 kV變電站容量大多數為2×63 MVA，10 kV間隔一般為24個及以上，按照變電站長期負載為65%測算，城區10 kV 線路平均負荷應在3~3.5 MW 左右。因此，構建完成后區域內線路的平均負荷應該在3~3.5 MW 之間，這樣才能有效地釋放變電站的供電能力，保證區域供電的經濟可靠性。

1.5 用戶接入策略

1）總體原則

（1）用戶接入符合電網規劃，不影響電網的安全運行及電能質量。

（2）用戶根據遠景目標網架規劃的環網箱供電范圍進行接入，不跨區接入。對于新建用戶，接入該用戶所在區域的環網箱即可。環網箱間隔不夠用的，通過新建電纜分支箱或者二級環網箱，整合上級環網箱間隔資源后再進行接入。對于現有跨區接入的用戶，通過結合地塊改造，進行改接。

2）各類用戶負荷特性調研

（1）居住用戶

對南昌現有居住用戶進行調研，如表1 所示，在入住率接近飽和狀態下，樓盤小區戶均負荷整體范圍1~3 kW/戶，需用系數整體范圍0.2~0.35，中低檔樓盤小區戶均負荷為1~2 kW/戶，如玉河明珠、工人新村等；高檔樓盤小區戶均負荷為2~3 kW/戶，如恒茂國際都會、央央春天等；樓盤小區建筑面積負荷指標在10~20 W/m2范圍；配變平均負載率在20~30%之間。

表1 居住性質用戶調研結果

按照10 kV線路平均限額電流450 A，居住用戶配變負載率30%計算，線路可供最大負荷為7.4 MW，考慮N-1 情況下線路負載率50%，即一回線路可接待負荷3.7 MW，則可接待配變容量12 000 kVA；按照一回線路環入2~3個環網箱計算，環網箱可接入配變容量為4 000~6 000 kVA。因此一回10 kV 線路可接入居住性質用戶配變容量為12 000 kVA，一個環網箱可接入居住性質用戶配變容量為4 000~6 000 kVA。

（2）公用設施用戶

通過對南昌現有公用設施用戶進行調研，結果顯示，考慮需用系數以后，商業金融建筑負荷指標為40~55 W/m2，其中大型商場負荷指標為50 W/m2左右，大型酒店負荷指標為40 W/m2左右；行政辦公（商務）建筑負荷指標為30 W/m2左右；醫療衛生建筑負荷指標為30~40 W/m2；教育科研建筑負荷指標為15~25 W/m2。商業配變負載率分布在45%~60%左右，公用服務用戶配變負載率分布在30%~40%左右。如表2所示。

表2 公用設施用戶調研結果

按照商業用戶平均配變負載率50%計算，則一回線路可接待配變容量8 000 kVA 左右。按一回線路環入2 個環網箱計算，環網箱可接入配變容量為4 000 kVA。因此一回10 kV 線路可接入商業性質用戶配變容量為8 000 kVA，一個環網箱可接入商業性質用戶配變容量為4 000 kVA。同理公共服務用戶依次類推，如表3所示。

表3 10 kV線路可接入配變容量

3）用戶報裝容量核定的原則及方法

（1）戶均負荷校核

用戶核定的負荷=用戶數×平均戶均負荷典型值

該方法適用于樓盤小區用戶。通過對南昌成熟小區進行調研，一般樓盤小區平均戶均負荷典型區間在1.5~3.5 kW/戶。

（2）負荷校核

用戶核定的負荷=用戶建筑面積×建筑面積負荷指標×需用系數

該方法適用于各類性質用戶?？紤]到負荷發展及未來充電樁安裝，建筑面積負荷指標取負荷指標調研值的1.3 倍。對于樓盤用戶，該方法可以與戶均負荷校驗結果相互校核。

(1)基于信任的溝通。在管理過程中，組織和員工需要通過不斷的溝通達成一致。通過溝通組織向員工傳達期望、反饋員工的工作狀態、了解員工的需求、發現管理的不足之處，實現激勵和控制。通過溝通員工可以進行情緒的表達，緩解自身的壓力和不滿情緒，也可以提出建議實現參與管理。

（3）用戶容量校核

用戶核定的受電容量=用戶負荷÷配變平均負載率

該方法適用于各類性質用戶。

4）用戶接入方式

（1）不同性質不同容量用戶接入

用戶的接入方式應依據用戶類型和核定后的用戶容量綜合確定，以居住與商業用戶為例，給出用戶接入推薦方式如表4所示。

表4 不同性質用戶接入方式推薦表

（2）雙電源用戶接入方式

圖4 為雙環網組網方式，雙電源用戶分別接入附近兩個環網箱。

圖4 雙電源用戶接入方式（雙環網）

圖5為單環網組網方式，雙電源用戶其中一回接入附近一個環網箱，另一回從不同線路的環網箱中接入。

圖5 雙電源用戶接入方式（單環網）

（3）建網思路

以服務于用戶為導向制定網格目標網架建設方案，以飽和預測分布為基礎，以地塊為單位，明確各地塊的供電電源，明確各環網箱的供電范圍，在環網箱供電范圍內的用戶均在該環網箱接入，按一個環網箱4 000~6 000 kVA的容量劃分，如圖6所示。

圖6 環網箱供電范圍示意圖

（4）用戶接入步驟

第一步：容量校核，根據用戶報裝的容量及用戶提供的信息，采用用戶報裝容量核定的原則及方法對報裝容量進行核定，得到核定后的用戶受電容量；

第二步：查預案表，根據核定后的用戶受電容量，查找相對應的接入方式，明確用戶接入采用的模式；

第三步：查目標網架，查找用戶所屬網格的目標網架，明確走線；

第四步：查環網箱供電范圍，查找用戶所屬網格的環網箱供電范圍圖，明確用戶需要的站所設備；

第五步：根據以上步驟，形成最終的用戶接入方案，如圖7所示。

圖7 用戶接入步驟示意圖

2 案例分析

文中以南昌市CN 片區作為案例進行介紹，CN片區位于南昌市區的南部，是連接南昌舊城中心區與外圍新城組團的功能樞紐，供電面積25.03 km2。

如圖8 所示，區內共有1 座220 kV 變電站，容量300 MVA。4 座 110 kV 變電站，主變 8 臺，總容量321.5 MVA，110 kV 容載比1.70，主變平均負載率為67.7%。

圖8 CN片區區域圖

1）網格劃分

南昌市政府將南昌CN 片區劃分為3 個管理單元，并對這3個管理單元編制了控制性詳細規劃。因CN 片區的營銷及運維管理轄區已經保持一致，該區域根據行政3個單元進行供電網格區域劃分。將CN片區劃分為CN 一區、CN 二區及CN 三區三個供電網格，如圖9所示。

圖9 CN片區網格劃分圖

2）CN一區網格負荷預測計算

以CN 一區網格為例，依據CN 一區控制性詳規，參考城市定位類似發展程度相當的地區用地負荷密度指標，采用負荷密度法進行遠景年負荷預測。地塊飽和負荷預測示意圖如圖10所示。

圖10 地塊飽和負荷預測結果示意圖

根據各地塊飽和負荷預測結果，選取同時率加權，CN 一區網格遠景年負荷為198 MW，負荷密度為19.4 MW/km2。

3）CN一區網格目標網架制定

遠景年規劃57 回線路為其供電，其中專線7 回，公用線路50 回，平均每回公用線路負荷約3.96 MW。區域公用線路共形成15 組環網接線。CN 一區目標網架組網圖如圖11所示。

圖11 目標網架組網圖

4）CN一區網格用戶接入案例

以一個新樓盤為例說明用戶接入方案，該樓盤用戶位于JS 南路南側，屬于二類住宅，建筑面積23 萬m2。根據負荷指標方法校驗，預測該樓盤飽和負荷約4.14 MW，預計報裝容量13 800 kVA。通過查找用戶接入預案表，接入預案需由變電站新出一回線路供電。如圖12、圖13所示。

圖12 目標網架規劃圖

圖13 現狀電網圖

制定用戶接入方案環節：通過查目標網架規劃圖可知，該用戶方案應從迎賓變新出一回電纜線路；按照目標網架該電纜線路向西沿JS 南路建設，結合現狀電網，利用新增管線將現狀京南Ⅰ線下地改造，這兩回線路沿SR 路向北分別與現狀象源Ⅰ、Ⅱ線形成聯絡，制定用戶接入方案如圖14所示。

圖14 用戶接入方案圖

該方案既滿足了用戶接入需求，又避免了以往用戶線路形成單輻射接線結構的情況，提高了用戶供電可靠性。同時該方案完全符合目標網架構建思路，避免未來規劃建設中重復拆建，大大提高了投資效益。

3 結語

針對傳統配電網存在的規模龐大繁雜、用戶接入無序問題，文中提出了以客戶為導向的配網網格化規劃新方法。從網格化規劃方法、網格化規劃流程、網格負荷預測、網格目標網架制定、用戶接入策略等五部分進行系統分析，最后以南昌市CN 片區為實例，給出網格化規劃如何滿足用戶接入快速響應，證實了文中的科學性與實用性。