城市工業(yè)園區(qū)配電網絡負荷預測及處理措施

莫海應

（華藍設計（集團）有限公司，廣西南寧 530000）

在城市電網布局與建設過程中，應關注當前的用電需求，并科學預測未來一段時間內的電源增長，使配電網在標準負荷下穩(wěn)定、安全運行，滿足社會各界的用電需求。近年來，工業(yè)園區(qū)配電網絡負荷激增，但電網建設未及時跟進，高壓變電站數量少，缺乏超高壓輸電換網，現存在輸電變電設備存在老化等問題，難以滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求，且易引發(fā)電力系統(tǒng)安全故障?？茖W預測工業(yè)園區(qū)配網負荷、采取針對性處理措施，成為目前電力公司的重要任務。

1 城市工業(yè)園區(qū)配電網絡負荷預測

1.1 負荷率取值

在配網負荷預測時，影響負荷率的因素較多，影響較大的為配網中變壓器的額定容量、布置數量、最大負荷。除此之外，如電網結構、電壓波動等，均會影響負荷率的計算結果。負荷率計算：

式中：T——負荷率（%）；Vmax——變壓器的最大負荷（kVA）；V——變壓器額定容量（kVA）。

在配網規(guī)劃中，選取較高的T值，可提升配網中電力設備的利用率，降低變壓器的運行損耗。

1.2 負荷預測要求

在明確負荷預測要求的基礎上，按照要求和標準收集相關資料，保證預測結果的準確性。

（1）全面掌握負荷預測需要的材料。

包括城市總體規(guī)劃、電力系統(tǒng)規(guī)劃、全市及各分區(qū)的電壓等級與歷年用電量等。

（2）運用相關負荷資料。

根據掌握的負荷資料，進行匯總、歸類、統(tǒng)計、分析，明確城市工業(yè)園區(qū)歷年用電負荷的變化曲線，根據短、中期發(fā)展計劃，預測未來用電負荷增長情況。

1.3 負荷預測的方法

（1）仿真法。

仿真法是先預測城市或城市某個分區(qū)的總負荷，再將某個地區(qū)往年的電量消耗、歷年負荷增長率等作為評價指標，對總負荷進行劃分，得到每個地區(qū)的負荷預測結果。為了預測工業(yè)園區(qū)的配網負荷，可根據該工業(yè)園區(qū)前3年或前5年的實際消耗電量、連續(xù)幾年負荷增長率等，計算得到城市中的占比。根據城市總預測負荷量，按照比例進行分配，預測工業(yè)園區(qū)的負荷。仿真法具有操作方便等特征，且基于往年真實數據，可保證負荷預測結果具有較高的準確率。

（2）負荷密度法。

負荷密度法可計算用電負荷與土地面積的比值，得到平均負荷。在實際計算時，為了減輕工作量，通常采取分區(qū)統(tǒng)計的方式，選取城市的某個區(qū)域，計算得到該區(qū)域的總面積、特定時間段內該區(qū)域總的用電負荷，相除后得到負荷密度。例如，可將城市的工業(yè)園區(qū)作為測量區(qū)域，保證得到的結果更精確。負荷密度法存在較大不足，如樣本數量偏少的情況下，會干擾負荷預測的準確性，因此，此法更適合用于大型工業(yè)園區(qū)。

2 城市工業(yè)園區(qū)配電網處理措施

2.1 變電站負載

現階段，大多數城市的工業(yè)園區(qū)，=配套電力設施比較老舊，變電站、配電網普遍存在負載率較高的現象。缺乏高壓變電站，在工業(yè)園區(qū)的用電高峰期，難以保持電力的穩(wěn)定、持續(xù)共贏。針對此類問題，可在現有的配電網絡上，根據實際需要增加相應數量的電源點，對現有的電源進行擴容，達到滿足工業(yè)園區(qū)用電需求的效果。可均衡負載，適用于配網規(guī)劃設計不合理的情況，通過降低主變負載率，提升變電站向工業(yè)園區(qū)供電的水平。

2.2 變電站布點

在城市中建設較早的電網，由于規(guī)劃不到位、工業(yè)園區(qū)規(guī)模的擴張、用電負荷的激增，導致早期的變電站布點暴露出許多問題，已無法滿足當下工業(yè)園區(qū)的正常用電需求。例如，早期工業(yè)園區(qū)規(guī)模較小，用電需求較低，進行電網布局時，為了節(jié)省成本，變電站布點較為分散。隨著城市經濟發(fā)展、工業(yè)園區(qū)規(guī)模擴大，需要對變電站布點進行優(yōu)化。根據工業(yè)園區(qū)實際用電負荷，在負荷較高的區(qū)域增加變電站數量，或將中小型變電站改建為大型變電站，以緩解負載率較高的情況。

2.3 變電站負載與出線間隔配合

現階段，不同地區(qū)的變電站配線設計存在較大差異，根據有無出線間隔可劃分為兩種類型，對每種類型的配網處理措施存在差異。針對設有出線間隔的變電站，只保留一條通用線路，將其余的線路全部接到出線間隔上；針對未設置出線間隔的變電站，可對既定線路進行改切，解決2條線路共用一個出線間隔的問題。

2.4 架空線路走廊

布設架空線路走廊，可提高工業(yè)園區(qū)周邊電網的整體輸送能力，以滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求。在建設架空線路時，應優(yōu)先考慮大容量線路，容量與線纜截面規(guī)格呈正相關關系，應選擇截面尺寸更大的導線類型。

35～220 kV架空線路的常見截面尺寸如表1所示。

表1 城市35～220 kV線纜截面尺寸

選擇大規(guī)格的架空線路時，應考慮成本問題、荷載問題。在長距離、大跨度的配電網絡中，大規(guī)格的線纜自重較大，需要縮短兩側線桿的距離，避免導致中間段線纜過于低垂。在布設架空線路時，應綜合考慮規(guī)格、距離、成本等綜合因素。

2.5 中壓配電網

在規(guī)劃和建設中壓配電網時，根據前期調研資料，確定不同分區(qū)的負荷密度，再科學進行配電網分區(qū)。

根據分區(qū)情況，在不同的區(qū)域內采取差異化的接線模式。例如，在工業(yè)園區(qū)負荷密度較高的區(qū)域，應選擇三分段、三聯(lián)絡的接線方式；在負荷密度相對較小的區(qū)域，可采用兩分段、兩聯(lián)絡、不分段的模式。

中壓配電網中三分段三聯(lián)絡接線方式如圖1所示。

圖1 中壓配電網中三分段三聯(lián)絡接線方式

3 城市工業(yè)園區(qū)配電網規(guī)劃新思路

3.1 變電站規(guī)劃

城市工業(yè)園區(qū)具有負荷密度大、用電需求高等特征，在配網規(guī)劃時，需要使用大型變電站。大型變電站存在占地面積大、建設費用高等特點，對變電站進行科學規(guī)劃成為較為關鍵的問題。

（1）中心化原則。

變電站應靠近工業(yè)園區(qū)的負荷中心，以滿足園區(qū)各個區(qū)域的用電需求。

（2）低成本原則。

減少占地面積，控制造價，維護電力公司的經濟效益。

（3）安全性原則。

遠離通信設備，避免出現信號干擾的情況，避開易燃易爆區(qū)域，保證變電站運行安全。除此之外，應根據實際情況，對變電站的布局形式、土建施工、整體規(guī)模等方面進行綜合規(guī)劃。

3.2 線路規(guī)劃

根據線路布局形式的不同，分為架空線路和電纜線路。以110 kV線路為例，目前常用的新型接線方式為鏈式接線，每條線路中有2個變電站，每座變電站有4臺主變壓器。市區(qū)內2個220 kV變電站之間帶4個四臺變的110 kV變電站，變電站采用單母線分段接線，形成雙電源鏈式接線。線路在運行時，主變壓器遇到故障導致斷開，可立即投切到另一臺，保證線路正常運行。

110 kV線路的鏈式接線方式如圖2所示。

圖2 110 kV線路的鏈式接線方式

接線方式滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求，是實現城市經濟可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。近年來，工業(yè)園區(qū)用電負荷激增，以往的配電網絡已無法滿足符合要求。須通過開展負荷預測、優(yōu)化配網設計，解決當前配網運行存在的各類問題，使工業(yè)園區(qū)的配電網絡穩(wěn)定運行，并在此基礎上滿足工業(yè)園區(qū)的用電需求，推動工業(yè)園區(qū)和城市經濟的持續(xù)發(fā)展。