居民小区负荷特性分析及需用系数计算模型研究

方念 周莹 蔡晓俊

摘要：居民小区的用电量非常高，尤其一些高层住宅楼。现阶段，市中心区用户供电方案批复时，由于对负荷特性缺乏了解，只能考虑用户的报装容量。由于用户的报装容量和实际负荷间往往有较大差距，容易造成两方面问题：一是线路利用率低，二是线路重载。开展负荷特性的研究，对解决上述现实问题有着直接的重要意义。

关键词：居民小区;负荷特性;需用系数计算模型

引言

居民住宅用电负荷是一种重要的建筑用电负荷，一般使用需要系数法进行计算，正确计算的依据是获得可靠的基础数据，即住户的电气安装容量和需要系数。社会经济日益发展，居民生活水平不断提高，使居民用电基础数据也需要不断更新，这是一项长期的工作。

1居民小区负荷特性

负荷特性由于存在周期性和规律性，因此，可以通过负荷特性分析发现其内在的规律性。负荷特性的分析方法一般有指标法、曲线法和比较法3种。本次研究应用曲线法。

负荷特性分析过程中，一般会将负荷特性指标按时间分为日负荷特性指标、月负荷特性指标和年（季）负荷特性指标，实际应用中主要以日负荷特性和年（季）负荷特性指标为主，而周负荷特性指标和月负荷特性指标一般较少应用。

2居民小区负荷需用系数

2.1调研居民小区选取原则

居民小区调研选取应具有多样性，应分布在城市不同的区域，包括建成区、建设区和自然发展区;居民小区调研选取应具有发展性，既包含投运时间为1～2年的居民小区，也包含投运时间为3～4年的居民小区，还应该包含投运时间为5年以上的居民小区，以便研究居民小区的负荷发展规律。

2.2居民小区负荷需用系数研究方法

居民小区负荷需用系数的计算公式为：

居民小区负荷需用系数的确定，一方面，需要计算研究所在区域的居民小区的负荷需用系数;另一方面，需要调研与研究所在区域发展情况类似的典型城市的居民小区的负荷发展需用系数。

3居民小区负荷预测方法

居民小区负荷预测常用方法一般为负荷密度指标法和单位指标法。

本次研究的居民小区预测方法为“自下而上”的方法，即以居民小区的负荷发展信息为基础，采用报装负荷分析法，应用负荷发展阶段，计算居民小区报装负荷发展情况，具体计算公式为：

4居民小区负荷需用系数计算模型

4.1需用系数的修正

小区负荷的发展考虑两个方面：一是受居民入住行为与经济条件影响，各小区中有相当一部分居民用电量较低。小区发展到完全成熟阶段后，这一部分居民的用电量应达到现阶段入住居民总平均电量水平;二是将现阶段低用电量用户的用电量替换成小区入住用户的总平均电量，可得出代表小区负荷发展成熟后的入住居民总平均电量。考虑需用系数的变化与户均电量的变化成正比，则需用系数的修正系数等于负荷成熟后的入住居民总平均电量与现阶段入住居民总平均电量之比。

4.2年负荷曲线

（1）年负荷曲线一般存在春季、夏季和冬季三个用电高峰。其中春季用电高峰发生于市政统一供暖结束后（（3月底或4月初），“倒春寒”的发生使得居民大量使用空调、电暖气取暖，造成负荷急剧增加。夏季用电高峰发生于天气最热时段（7，8月份），為制冷负荷急剧增加所致。冬季用电高峰发生于市政统一供暖前（11月份）或冬季最冷时段（12月份），同样为空调、电暖气等采暖负荷增加所致。

（2）年负荷曲线峰谷差率为0.38-0.73，年负荷率为0.26-0.38。

（3）小区年最大负荷计算公式为：

其中，负荷密度指标DH=50W/m²，λ为小区居民入住率。设某高档小区总建筑面积为20万m²，共2000户居民，入住率为0.60，户均面积为100m²，面积需用系数为0.24，则可计算出其年负荷曲线最高峰约为1440kW，最低谷约为548kW，年负荷曲线如下图1所示。

4.3典型日户均负荷曲线

（1）典型日分为春季高峰日、夏季高峰日与冬季高峰日。春季高峰日的最大负荷发生在11～13点和17～22点两个时间段，最小负荷发生在2～6点，一天中用电峰谷差率为0.51～0.71，日负荷率为0.57～0.67;夏季高峰日的最大负荷发生在11～14点和19～22点两个时间段，最小负荷发生在3～6点，一天中用电峰谷差率为0.55～0.70，日负荷率为0.57～0.70;冬季高峰日的最大负荷发生在18～21点，最小负荷发生在2～5点，一天中用电峰谷差率为0.53～0.61，日负荷率为0.60～0.71。

（2）小区户均最大负荷计算公式为：

其中，负荷密度指标DH=50W/m²。设某高档小区总建筑面积为20万m²，共2000户居民，入住率为0.60，户均面积为100m²，面积需用系数为0.24，则可计算出其夏季典型日户均最大负荷为1.2kW，户均最小负荷约为0.46kW，典型日户均负荷曲线如下图2所示。

结语

本文通过实测数据，获得了一个住宅小区的日负荷特性、年负荷特性及单户住宅安装容量和需要系数，这些数据仅仅根据一个住宅小区的实测值获得，虽然不能完全代表住宅小区的实际情况，但也很大程度说明当前住宅负荷中普遍存在的问题。

参考文献

[1]林弘宇，田世明.智能电网条件下的智能小区关键技术[J].电网技术，2011，35（12）：1-7.

[2]程宜风，陈中伟，安灵旭，等.智能小区用电的排队论模型及控制策略[J].电力系统及其自动化学报，2014，26（7）：7-10，50.

[3]张健，袁森，张国强，张德亮，黄红伟.考虑时段负荷特性差异的日前综合负荷预测方法研究与应用[J].机械与电子.2017（12）.

[4]马瑞，周谢，彭舟，刘道新，徐慧明，王军，王熙亮.考虑气温因素的负荷特性统计指标关联特征数据挖掘[J].中国电机工程学报.2015（01）.

（作者单位：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司）