景区负荷发展新气象下的配电网适应性规划研究

吴怀波 ，邵名声 ，陈黎明 ，程金松 ，陶 军 ，王绪利 ，张德广 ，陈 飞 ，任志莲 ，王文林 ，杨 欣

（1.国网黄山供电公司，安徽 黄山 245000；2.国网安徽省电力公司，安徽 合肥 230022）

0 引言

2015年以来，国家相继出台了《国务院办公厅关于加快发展生活性服务业促进消费结构升级的指导意见》《中共中央、国务院关于落实发展新理念加快农业现代化实现全面小康目标的若干意见》等一系列鼓励民宿发展的政策，安徽省也出台了《加快促进乡村旅游业发展扶持奖励暂行办法》，推动了黄山景区民宿经营的合法化和产业化。

民宿［1-2］的快速发展导致景区负荷类型出现多样化以及负荷快速增长，如空调、地暖、速热等新型大功率电器的大量普及使用，同时景区旅游带动了景区制茶、烘焙负荷的发展。而早期景区用电单一且负荷较低，电力设施简易老旧，可靠性不高，随着负荷增长，景区用电和供电存在不平衡不充分的矛盾。

由于民宿数目增长和规模扩张的快速性和无序性，制茶和旅游用电的季节性和集中性，导致景区旅游用电增长存在不确定性。目前针对景区用电负荷预测的研究较少，一些季节性负荷预测模型［3-5］，如神经网络、灰色模型等建模过程非常复杂，要求历史数据准确度高，对历史数据缺失的景区来说参考性和实用性不强。负荷密度法［6-7］所依赖的饱和负荷密度指标因民宿增长的不确定性而无法准确制定，容积率等关键参数同样也无法准确获取。因此，希望研究出一套解决景区用电增长不确定性且较为简易和精确的负荷预测方法，同时根据精准负荷预测的成果开展景区电网适应性规划，解决景区用电供需不平衡的矛盾。

1 景区负荷发展新气象

1.1 民宿负荷的快速发展

从2009年到2017年，黄山景区民宿数目及标间数均有大幅增长，部分景区民宿数目及房间数调研如表1所示。景区民宿为了提高自身竞争力，满足游客高质量住宿体验，朝着精致、豪华的方向演进，民宿用电设备也朝着多功能、大容量的方向发展，如中央空调、电热水器的大量使用等，民宿负荷伴随着民宿数目和规模的增长出现了无序、快速的增长。

表1 主要景区民宿数量及房间数调研统计表

1.2 地暖速热等新型负荷出现

一方面景区居民和游客对采暖供热的舒适性和速热性提出了更高的需求，一方面从整体景观效果保护上，不鼓励安装太阳能热水器等设备，而且景区房屋紧凑也没有空地。因此，地暖和速热电气等大功率用电设备逐渐在景区内普及使用。一般电地暖采暖功率在100～120 W／m2，大型电速热水器额定功率约6～8 kW，小型速热水龙头额定功率约3 kW左右［8］。

1.3 制茶等季节性突增负荷

随着景区旅游业的发展，游客购买需求刺激了茶叶的销售量，景区内制茶居民进一步增多。茶叶加工多以烘干机、电炒锅、杀青机等机械为主，其中电烘箱额定功率约10.5 kW、电炒锅额定功率约1.5 kW、杀青机额定功率约3 kW。茶叶加工季节，制茶用户基本开动全部加工设备，用电同时率较高，每户总额定功率不低于10 kW。另外“徽州烧饼”亦是黄山著名特产，因其独特口味深得游客喜爱，因而景区内及周边很多居民采购烘焙设备进行烧饼加工。烘焙设备功率约为 7～10 kW［9］。

2 景区负荷预测新方法

根据用电类型不同将景区用电负荷分为民宿用户负荷、普通用户负荷和动力负荷；以户为单位，逐户开展用电设备及其经营的民宿标间数目的调研和终期规模的预测；将各类用户的现状规模饱和下的负荷进行预测后再汇总，得到景区负荷预测结果。

2.1 民宿用户负荷预测

2.1.1 民宿用户用电设备统计

1）以户为单位统计的用电设备。景区民宿用户平均每户有冰柜2台、冰箱2台、厨房其他用电设备2套（电饭煲、电磁炉或抽油烟机等）。

2）以房间数目为单位统计的用电设备。经调研，平均每个房间有照明设备约4套，空调、电热水器、电水壶各1台。

2.1.2 民宿用户用电负荷测算

1）以户数为单位进行测算。对于厨房其他用电设备（包含电饭煲、电磁炉、抽油烟机等设备），需求系数参考 《居民区供配电系统技术规范》等规范和用户实际运行情况，取值为0.35；对于冰柜、冰箱等用电设备由于长期固定运行，需求系数近似取值为1。通过测算民宿用户每户公共用电设备总体负荷为2 650 W,如表2所示。

2）以民宿各房间为单位统计。根据安徽省工程建设标准中居住区配套公建用电负荷需求系数可选择0.7～0.8，结合民宿实际用电设备情况，各房间内用电设备需求系数取值为0.8。通过测算单个房间用电设备总体负荷为4 280 W,如表3所示。

表2 景区民宿用户公共设备负荷测算（按户测算）

表3 景区民宿用户各房间设备负荷测算（按房间测算）

2.2 普通用户用电负荷预测

2.2.1 普通用户用电设备统计

经实地调研，平均每户包含照明设备3套、空调2台、电视1台、电热水器1台、冰箱1台、其他（电磁炉、抽油烟机、电饭煲等）1套。

2.2.2 普通用户用电负荷测算

以户数为单位进行测算，对于用电设备需求系数按照《居民区供配电系统技术规范》等规范以及用户实际，取值为0.4。通过测算公共用电设备总体负荷为3 180 W，如表4所示。

表4 景区普通用户负荷预测（按户测算）

2.3 动力负荷预测

将用户家中有制茶、烘焙加工等大功率设备负荷列为动力负荷，同时对于景区出现的新型电地暖和电速热水器等大功率电器也划分至动力负荷。调研时，对用户已有设备数目和功率进行统计，同时询问各用户近中期有无新增设备需求，若有新增需求，则对拟增设备的数目和功率进行统计。

2.4 负荷预测结果

以际村为例，际村现有用户319户，普通用户117户，民宿用户202户，其中民宿房间数现有及可用房间1 963间。经预测，际村现状规模饱和负荷约为8 282.4 kW。考虑际村20%的存量土地为远景规划建设用地，终期饱和负荷预计约达到9 940 kW，如表5。其中对于终期负荷预测达到100 kW及以上的景区用户，建议终期采用专变供电，并提前预留专变位置。

3 配电网适应性规划措施

3.1 配变落点及容量适应性调整

黄山景区内古村落分布密集［10］，房屋建设密度大，巷弄狭窄（0.8～1.5 m宽），可利用的公共用地较为有限，因此供电公司需要与当地政府、行政村、农户多方协调且各方均同意后才能征用景区有限的公共用地用于配电设施的落点。因此，景区内不适合“小容量，密布点”的配变布置方式，而是根据景区可用公共用地分布和负荷快速发展及预测结果，适应性采用“大容量，散布点”的布置方式。

3.2 分层次推进配电设施特殊布置

在服务景区优质用电的同时，供电公司积极响应国家“五位一体”总体布局，在进行景区电网规划建设同时兼顾景区生态文明建设，注重景区古村落和历史文物的保护，注重景区电网设备布置与景区景观和谐。根据地方政府对景区古村落进行保护范围划分和建设要求［11］，合理分解保护范围，确定电网建设的“三级控制”，将古村落景区由内而外分解成“核心保护区”“建设控制区”和“环境协调区”，如图1所示。充分考虑交通条件、传统格局、空间利用、负荷分配等因素，明确电网建设边界，实行配电设施特殊布置：变电站落点在环境协调区，保证供电安全和环境协调；中压电网采用全电缆线路深入到控制区和核心区边界；配变采用干式变压器布置在徽派建筑内或户外箱体，落点在核心保护区边缘；各类箱体分散布置在核心保护区内非景观街道，确保低压线路路径优化与负荷分配单元合理布置，实现古村落传统格局的层级保护。

表5 际村景区负荷预测情况（部分）

图1 景区配电设施建设边界“三级控制”示意图

3.3 网格化供电

以景区现有配变及规划有效落点的公共用地为中心，以景区终期存量土地的饱和负荷预测结果为依据，按照0.95的功率因数及70%配变负载率，计算景区终期配变总容量，合理划分各规划配变的容量及供电范围。以际村为例，根据际村现状及规划配变位置和景区负荷预测分布，划分成为16个供电网格，每个网格内的配变容量和终期负荷及负载率情况如表6所示。

表6 际村景区台区供电网格划分情况表

3.4 茶区台区“1+X”配变模式

为了更好地服务景区用户的各类用电需求，缓解季节性高峰负荷影响，结合网格化配网规划，划分出茶季主要制茶用电区域，针对区域内台区制定了季节性茶区台区供电模式——“1+X”配变模式，即在非茶季时段采用一台适当容量的配变供电满足日常用电，茶季期间采用多台配变分区供电满足茶叶生产用电和生活用电需求。避免单一配变在季节性高峰负荷期间超载、其他时段轻载问题，有效解决季节性高峰时段低电压问题。

3.5 “三层互联”目标网架规划

早期景区负荷较低，中压线路较少，配电网架多为辐射式，中压线路联络率低，且低压线路均没有联络。随着景区负荷的快速增长，黄山供电公司一方面规划新增景区中压供电线路条数，满足景区远景饱和负荷需求；一方面建立景区内配电网“三层互联”的网架结构，通过环网柜互联、环网箱变互联和配变低压出线互联，全面提升景区配电网中低压线路联络率，保证景区供电可靠性。

4 结论

本篇创新探索出一套针对景区旅游负荷不确定性的全新的负荷预测方法。该方法原理简单，无需搭建模型，无需历史数据，仅需结合用户用电设备和终期需求调研。在负荷精准预测的基础上，结合黄山大多数景区公用用地紧缺，古村落分布密集的普遍性，提出相应的景区配电网适应性规划思路，灵活利用有限土地资源，合理划分供电网格；提出“三层联络”网架结构，优化景区中低压线路联络率；提出配电设施特殊布置，兼顾景区供电可靠性、环境适应性和用地合理性。同时根据饱和负荷的预测结果，一次性选定景区台区配变容量、廊道和电缆线路截面，兼顾景区配电网建设的经济性。经计算，景区台区因避免重复性建设节约的费用约50～70万元／台区（包含因避免配变容量更换节约的费用，避免更换大截面电缆节约的材料费用、土建重新开挖及破复费用、施工和场地清理及相关赔偿费用等）。因此，文章对规模小、负荷高的景区规划具有一定参考价值。