大型城市综合体对配电网规划的影响

吴芳芳，唐颖杰，黄立飞，高 克

（1.国网西宁供电公司，青海 西宁810003；2.天地电研（北京）科技有限公司，北京 102206）

0 引言

大型城市综合体是以建筑群为基础，融合商业零售、商务办公、酒店餐饮、公寓住宅、综合娱乐五大核心功能于一体的“城中之城”。城市综合体是城市化进程的新兴产物，适合经济发达的大都会和经济发达城市。

大型城市综合体在提升了城市水平、促进社会发展的同时，也因其建筑面积大、用电容量大、供电可靠性要求高、入驻速度快、建设周期短等特点，对城市电网规划建设提出了新的要求。大型城市综合体的入驻给城市和电网规划带来了规划变动频繁、电网建设跟不上综合体建设、占用电网资源大等影响，导致电网规划适应性变差。

1 国内外城市综合体发展趋势

1.1 发展特征

1.1.1 空间分布特征

从国内外城市综合体的空间分布来看，可以发现以下几个方面的特征[1]：

（1）城市综合体较多出现于国际城市、国内一、二线城市；

（2）城市综合体建筑体量以国际一线城市为最；

（3）城市综合体在国内二、三线城市郊区出现的频率较高，其次是一、二线城市中心区。

1.1.2 等级规模演化

从国内外城市综合体的规模—时序变化来看，主要表现出以下几方面特征：

（1）2005年以前是国外城市综合体密集出现时期，之后是国内城市综合体发展的快速时期，至2010年达到第一个建设高潮；

（2）城市综合体建筑规模在国内外城市体系分布相异，国际一、二线城市建筑体量最高，而国内二线城市的建筑规模为最高。

（3）国内二、三四线城市综合体建设将成为未来发展的主要趋势。

1.1.3 功能类型与业态比例

随着城市等级规模的提升，综合体功能也逐步复杂化，如商务办公、酒店公寓的业态比例增大，而商业零售、住宅的比例相对下降，反之亦然。所以，城市综合体的核心功能主要表现为商务商业，其次是生活居住，这是城市综合体或城市的本质特性。

1.2 城市综合体的发展趋势

1.2.1 城市综合体建设方式

生产服务、生活服务、公共服务是城市的3大职能，也是其本质特征，以此将有利于人们理解城市综合体的内涵特征，即当前的城市综合体还处于主要为生产服务的发展阶段，生活服务已经兴起（如购物、休闲、娱乐等），公共服务逐步显现（如作为公共交流空间）。所以，未来的城市综合体将是围绕3种服务类型进而逐步强化，最终实现“人类造城，城市为人”的功能目标。

1.2.2 城市综合体用能趋势

（1）光伏建筑一体化发电

光伏应用技术作为一种新型的技术，在城市大型综合体项目上已经成为一种新的可行的选择。光伏应用技术利用太阳光这种巨大的可再生能源来产生电力，其光伏转换构件安装在建筑物上，可以作为多功能建筑材料构成实际的建筑物部件。光伏建筑的产生是一种新型设计意识，使建筑物设计领域超越能源意识。

太阳能与建筑一体化主要指太阳能的光热利用与建筑有机融合。即在建筑规划初期，就把太阳能产品作为房屋建设的一种元素考虑进去，实现其与建筑的同步设计、同步施工、同步验收和同步后期管理等，从而达到降低建筑能耗的目的[2]。

（2）冷热电三联供一体发电

燃气冷热电三联供系统作为一种新型的分布式能源方式逐渐地应用于各类建筑当中，其特点在于能源的梯级利用，发电的同时利用余热为用户提供冷源和热源，合理配置系统容量可以体现出其相对于传统供能方式的高效节能优势。城市综合体的出现为三联供系统的应用提供了广阔的平台，它集多种建筑业态于一体，不同建筑类型的冷热电负荷叠加之后呈现出稳定的冷热需求，这种建筑采用三联供系统比采用传统方式将会更加节能高效。

图1 冷热电三联供系统示意图Fig.1 Schematic diagram of CCHP system

2 大型城市综合体用电特点

2.1 以商业办公为主

根据前文所述，大型的城市综合体大部分是为了生产服务、生活服务以及公共服务，类型以商业办公用电为主。

由图2和图3对比可知，城市综合体日负荷曲线在早8点至晚8点之间基本处于高峰期，某变电站夏季典型日负荷曲线则明显呈现2个尖峰。对比分析可知，城市综合体的负荷利用率更高。

图2 某城市综合体夏季典型日负荷曲线图[3]Fig.2 Summertypical day load curve of an urban complex project

图3 某变电站夏季典型日负荷曲线图Fig.3 Summer typical day load curveof a transformer substation

2.2 负荷密度是区域尖峰

商业综合体的大体量特征带来此类建筑用电需求的超常性特征。一方面，商业综合体用电量巨大。一般的商业综合体的建筑面积都在30万m2以上，50万m2、60万m2也已屡见不鲜。其装机容量基本都在30 MVA以上，甚至高达50 MVA甚至100 MVA。这种用电数量级已经远远超越了以往建筑10 MVA以内的格局。

城市综合体的建设也将带动周边居民、行政办公负荷的快速增长，该区域也将逐步地发展为区域的负荷中心，城市综合体也就成了其所在区域的负荷密度尖峰区域。

区域负荷的空间分布遵循三维多峰钟型曲面负荷空间的分布趋势。

2.3 负荷成长速度快

大型商业综合体的建设速度非常快，一般从摘牌拿地到投入使用只有1.5～2年时间，比电网项目前期和建设周期短1年以上。因此，即使需配套建设的电网项目同步立项开展前期工作，也不能在大型商业综合体投入使用时竣工投产，往往需要采取应急配电网项目完成临时过渡的供电方案。且大型商业综合体建成后，往往1到2年时间负荷就会达到高峰期，成长速度远大于住宅以及其他办公用地，这也对配电网建设提出了更高的要求。

2.3 供电可靠性要求高

大型城市综合体用电报装容量大，建筑面积大，甚至属于超高层建筑，其中以二级负荷居多，也有相当数量的综合体属于一级负荷（如金融、应急照明等），这样就对供电可靠性提出了更高的要求，需要保证双电源供电，甚至更多路电源供电，同时也根据负荷等级对上级电网提出更高要求，电源来自不同变电站、不同母线等，且为综合体供电的网架结构要足够坚强，转供能力充足才能保证综合体用户的用电安全。

图4 某大型综合体供电方案图Fig.4 Diagram of power supply schemefor a large complex project

3 大型城市综合体对配电网规划的影响

3.1 对周边电网的影响

3.1.1 区域负荷预测

大型城市综合体由于报装容量大，接入电网后会对现有负荷预测结果造成较大的冲击，在同等占地面积情况下，城市综合体用电指标相比传统的商业和行政办公来说，建筑体量更大，容积率也更大，因此传统的区域增长率法将不再适合该区域的预测，且传统的商业负荷或行政办公类负荷密度也不再适合大型城市综合体，区域的负荷预测结果也需要进行相应的调整，以满足未来大型城市综合体的接入要求。

3.1.2 配电网供电能力

前文提到城市综合体的建设速度非常快，一般从摘牌拿地到投入使用只有1.5～2年时间，比电网项目前期和建设周期短1年以上。且综合体报装容量大，需要多条10 kV线路同时供电，占用间隔较多、且对架空廊道以及电缆廊道均有较大需求。即使需配套建设的电网项目同步立项开展前期工作，也不能在大型商业综合体投入使用时竣工投产，而城市已有的变站和线路大部分剩余间隔和供电容量不能满足用户的接入要求，需要采取应急配电网项目完成临时过渡的供电方案。这就会造成短期内配电网供电能力不足。

3.1.3 高压电网布点及网架

城市综合体的大体量特征体现在其装机容量较大，甚至高达几十兆伏安。这种用电数量级已经远远超越了以往建筑10 MVA以内的格局，且对供电可靠性要求较高，往往需要几回10 kV线路同时供电，报装容量大的甚至需要考虑110 kV变电站直供。这就对城市高压变电站布点提出了更高的要求，同时原有的网架结构也需要随着新增站点的接入进行调整，以满足安全可靠供电的要求。

3.1.4 10 kV配网网架

对城市配电网来说，城市综合体作为重要用电客户，社会影响大、用电性质复杂、内部客流量大、用电负荷大，供电可靠性显得至关重要，往往需要双电源供电。在制定其供电方案时需要从项目概况、周边电网管网现状及用电需求、外部电源选择、投资费用估算等方面多方案比选，同时需要对周边10 kV配电网网架进行优化调整，合理利用资源，减少投资浪费。

3.2 对配电网规划提出新的要求

综合体的建设对周边配电网的发展有较大影响，同时也对配电网规划提出了新的要求。

（1）做细负荷预测

新的综合体接入，通常都是大负荷建筑群模式，集合商业、办公、金融、娱乐等多种用途，并辐射周边居住以及其他产业的增长，这势必将直接影响负荷预测的精确性，负荷的多样性也对传统的单一地块单一负荷的预测模式提出了新的要求，需要更切实际的调研新的建筑模式的负荷密度指标，掌握综合体的详细资料，做细负荷预测。

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（2）制定综合体接入方案

大型商业综合体投产初期往往因入住率和开发时序等原因，负荷水平不会太高，故近期供电方案尽可能采用现有公用线路或新出线来供电，但要严格控制出线规模；远期则视项目实际用电负荷情况及时开展配套电网项目的建设，确保大型商业综合体的安全、可靠用电。

（3）调整区域配电网规划方案

根据综合体的位置、接入负荷对区域配电网规划方案进行调整，在容积率严重超过原城市规划设定上限的大型商业综合体周边新增110 kV变电站布点。

（4）增强综合体供电方案的评价比选

为应对大型城市综合体接入难的问题，加强综合体接入方案的科学性，减少电力资源的浪费，需要从多方面评价大型城市综合体接入方案的合理性。

（5）加强与政府沟通

综合体的接入也需要供电企业加强与市发改、工信委等政府部门对接，在大型项目明确入驻意向后即可结合目标电网规划向发改委申请主电网项目立项，提前开展前期选址选线工作，做好项目储备。

4 结语

通过分析大型城市综合体的用电性质和特点，探讨了大型城市综合体对配电网规划的影响。大型城市综合体具有负荷密度大、成长速度快以及供电可靠性要求高等特点。现状的配电网普遍存在供电能力不足、电网建设滞后以及廊道资源紧张等问题。大型城市综合体的接入对配电网规划提出了新的要求，配电网规划方案需要做细负荷预测，增强配电网的供电能力，并与当地政府加强沟通交流，落实高压变电站布点和线路走廊，适时调整配电网网架结构，满足大型城市综合体的灵活接入。

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