计及行业间同时率的分区最大负荷预测方法及应用

近年来，电网规划发展由原来的粗放型向集约化转变，设备利用率因对经济性影响显著，越来越受到关注。中压配电网资产在整个电网资产中所占比重很大，其设备利用率不高的情况在电网中较为突出。在国内输配电成本分析中，一般情况下固定资产折旧成本占输配电成本的最大比例，电气设备制造业每年都会消耗大量的能源，排放数以万吨的CO2。因此，提高设备利用率对改善电力经济、减少污染物的排放量具有重要的意义。

本文从空间负荷预测中的最大负荷该物理量进行评价，提出相应的提升最大负荷预测精确度的计及行业间同时率的负荷预测方法，进而提升设备的利用率。空间负荷预测是对供电区域内未来负荷的大小及其空间分布进行预测，最大负荷预测是空间负荷预测的一个重要组成部分。最大负荷预测一般采取多种方法进行预测[1]，常规的空间负荷预测方法一般先对负荷分类，求取分类的负荷密度指标，后将待预测区域划分成多个形状规则或不规则的小区，并选取合适的同时率进行负荷预测[10]。

由于常规的空间负荷预测方法仍然存在不足(仅仅考虑了单一用户的设备同时率和单一负荷特征的用户同时率)，根据行业典型日负荷特性曲线[2]可以看出，不同行业之间的负荷高峰时段也存在差异，即通过行业间同时率对最大负荷进行修正即能得到更为精确地最大负荷值。另外，《城市电网规划设计导则》要求为取得合理的经济效益，N-1条件下，线路负载率不应超过50%(单环网线路)，则最大负荷预测越精确，线路负载率越接近50%，线路理论需求数量下降，设备的利用率越高，用电越经济。

1 同时率的基本概念及物理意义

在电力系统中，系统的综合最大负荷总小于各用户最大负荷直接相加的和，这种差别在计算中用同时率来表示。

同时率是小于等于1的正数，其大小受负荷构成、电网的地理分布、季节温度变化、社会经济发展等因素的影响，不同系统有不同的负荷同时率值。本文将会涉及3个同时率的概念：设备同时率、用户同时率及行业间同时率。在归算最大负荷时，逐级乘以各个同时率[3-5]。

1.1 设备同时率

基本概念：设备同时率标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备容量之比。

物理意义：用电设备组的设备并非同时都运行。设备同时率是为该设备组在最大负荷时工作着的用电设备容量与该组用电设备总容量之比；工作着的用电设备，一般并非在满负荷下运行。负荷同时率为该设备组在最大负荷时，工作着的用电设备实际所需功率与工作着的用电设备总功率之比。

1.2 用户同时率

基本概念：根据用地性质，在同行业单一负荷特征情况下，某一用电范围内用电负荷最大值与该用电范围内各用电单位用电负荷最大值之和的比值就是用户同时率。用户同时率总是小于1。

物理意义：在同一区域内，不同单位(用户)的开工(居住)状 态、工作(作息)时间不同；

经典SA算法状态函数通过高斯分布随机扰动方式产生初始解，但该方法温度敏感性较差，效率偏低[21]。本文借助拟柯西分布建立状态产生函数

1.3 行业间同时率

基本概念：根据地块的用地性质，我们可以通过行业饱和负荷密度指标，分布计算各地块的最大负荷(注：建筑最大负荷)及其发生的时段(白天或晚上)，并可进一步计算白天及晚上两个高峰时段的区域最大负荷。根据白天及晚上最大负荷的计算结果，取其最大值作为本区域的规划计算用最大负荷值。行业间同时率就是该取得的最大值与各行业用电负荷最大值之和的比值。

多数决投票同样面临孔多塞悖论，“如果多数投票要成为一种合理的、非任意的社会决策方式，它必须被限定于一些问题上，在这些问题上，已经有了相当数量的共同体一致意见”［3］120。互联网让这种“一致意见”成为可能，在民主投票之前，互联网协商不仅可能，而且实际上已经在影响着偏好的排序问题，在助益集体决策积极意义的方向上发挥作用。

物理意义：在同一区域内，不同行业的开工状态、工作时间不同。

负荷密度(指标)可通过类比本地区或国内外相同用地性质(或功能分区)进行取值。计算公式为：

2 常规空间负荷预测方法

常规负荷预测通过多级网格划分，供电分区将逐级变小，同时，各分区(网格)的产业特征也将变得更为清晰，负荷特征更为明确。因此，网格化在实现空间分布负荷预测的同时，还可以进一步提高负荷预测的精确度，也便于与其它地区的同类功能分区进行对照分析。根据配电网格化规划的特点，以实用化为原则，本文选取需用系数法、负荷密度法2种常规的负荷预测方法，进行分区的最大负荷预测[6-9]。

2.1 需用系数法(设备同时率)

根据需用系数的定义，用户最大负荷预测公式如下：

需用系数是一个综合系数，它标志着用电设备组投入运行时，从供电网络实际取用的功率与用电设备组设备容量之比。需用系数总是小于1，反映的是用电设备的用电同时率。

负荷密度法是根据用地性质，在计及同行业单一负荷特征情况下，根据相关行业平均负荷密度与用地面积(建筑面积)推算最大负荷。

表1 需用系数典型值(单一用户的设备同时率) Tab.1 The typical value of the coefficient (a single user's device simultaneity)

行 业行业特征参 考平均值下限上限本地区农、林、牧、渔业农、林、牧、渔业0392029304910392制造业制造业0411040504180411批发和零售业批发和零售业0426041004430426房地产业房地产业0362034703770362教育教育0222020102450222租赁和商务服务业租赁和商务服务业0347032403710347交通运输、仓储和邮政业交通运输、仓储和邮政业0264023802910264公共管理、社会保障和社会组织公共管理、社会保障和社会组织0360033303960360建筑业建筑业0308026803490308科学研究和技术服务业科学研究和技术服务业0385034704250385水利、环境和公共设施管理业水利、环境和公共设施管理业0170013602060170文化、体育和娱乐业文化、体育和娱乐业0325028903620325住宿和餐饮业住宿和餐饮业0350031503850350电力、热力、燃气及水生产和供应业电力、热力、燃气及水生产和供应业0319028303550319卫生和社会工作卫生和社会工作0401036104590401信息传输、软件和信息技术服务业信息传输、软件和信息技术服务业0300026403420300金融业金融业0340028503960340

2.1.2 最大负荷预测

2.1.1 基本概念

3) 在减速制动过程中，阵列间以及阵列与信号发射气枪均逐渐靠近，母舰减速缓和了阵列变形状态下的间距变化；若减速制动过程中的加速度过大，会导致阵列自身的摆动加剧从而使得分支阵列难以保持平衡。因此,在减速制动过程中阵列A、阵列B无法继续保持平行前进。

Pmax=Kd×Pe/1000

(1)

式中：Pmax为最大负荷(MW)；Kd为需用系数；Pe为报装容量(kVA)。

适用性：由于需用系数采用的是行业通用值，因此，根据需要系数法仅适用于有明确报装且报装容量是完全按照建筑电气设计标准计算的大用户。

存在问题(局限性)：需用系数法仅仅考虑了设备之间的同时率，并且只适用于有明确报装且报装容量是完全按照建筑电气设计标准计算的大用户。

2.2 负荷密度法(用户同时率)

i=1,2,3,4,5,为“持续用电性质类型”。

最大负荷体系中的方法在上文已介绍，下文列举了实际应用中各类指标的选取确定方法以及计及行业间同时率的分区最大负荷预测应用的案例[11-12]。

城市平均负荷密度是一个反映城市和人民生活水平的综合指数。负荷密度法是根据对不同规模城市的调查，参照城市发展规划、人口规划、居民收入水平增长情况等，用每平方公里面积用电负荷，来测算城镇负荷水平。

需用系数取值与行业相关，结合本地区建筑电气设计标准应用及用户业扩报装习惯，通过调查分析确定。表1为某地区的典型需用系数取值。

为与下述计及“行业间同时率”的最大负荷预测结果有所区别，我们把仅考虑“用户同时率”的最大负荷预测结果称为“建筑最大负荷”，以便与我们常规概念中的“最大负荷”有所区别。

表2 同时率典型值(单一负荷特征的用户同时率) Tab.2 Typical value of simultaneous rate (user simultaneous rate of single load characteristics)

行业名称参 考(浙江，2014)平均值下限上限本地区取值工 业0894650856509328089465居民生活0949550925009741094955商 业08831082310943108831行政办公09096090150917709096

2.2.2 最大负荷预测

“您说哪里话，我怎么不想。”高河把手中的礼品盒放在餐桌上，坐在老太太身边。他嘴里不停地应着姑姑的话，一面用余光瞥着周围。

Pm=d×s×η

(2)

Pm=d'×s'×η

(3)

其中：

综上所述，根据患者体表面积一次性肌注最大剂量甲氨蝶呤联合米非司酮治疗异位妊娠临床效果显著，可有效降低孕酮及血β-hCG水平，安全性高。

s'=s×R

(4)

式中：Pm为建筑最大负荷；d为负荷密度(MW/ km2)；s为用地面积(km2)；η为同时率；d'为负荷指标(MW/ km2)；R为容积率；s'为建筑面积。

适用性：在国民经济发展的各个阶段，各功能地区具有不同的用电特点、用电方式、年最大负荷利用小时数和用电负荷密度。一般不直接预测整个城市的负荷密度，而是按城市区域或功能分区推算。分区中少量集中用电的大用户，在预测时单独计算。

存在问题：负荷密度法仅仅考虑用户的同时率，而根据行业典型日负荷曲线可以看出，不同行业间也存在着同时率。

3 行业典型日负荷特性曲线分析

根据负荷持续用电性质分类，电力负荷可分为：连续生产型(二、三类工业用地)、商业服务型(含商业设施、文化、体育、大专院校等用地)、公共服务型(医疗卫生、交通枢纽用地)、居住型(居住用地)、日常工作型(上述4类外的其它用地)5大类，负荷特征如下[10]。

(a) 连续生产型

(b) 商业类

(c) 公共服务型

(d) 居住型

(e) 日常工作型

图1 行业典型日负荷特征曲线 Fig.1 Characteristic curves of typical daily load

从上述负荷特征曲线可以看出，各持续用电性质类型的负荷高峰时段如表3所示。

表3 负荷高峰时段表 Tab.3 Load peak time table

序号持续用电性质负荷高峰时段备注(通常所对应用地性质)1连续生产型0～23二、三类工业用地2商业服务型9～22含商业设施、文化、体育、大专院校等用地3公共服务型9～20医疗卫生、交通枢纽等用地4居住型18～21居住用地5日常工作型10～17上述4类外的其它用地

从表3可以清楚地看出，“居住型”与“日常工作型”地块用电存在着良好的用电错峰现象。同时，从相应的负荷特征曲线可以看出，“居住型”高峰时，“日常工作型”负荷只有最大负荷的40%；而“日常工作型”高峰时，“居住型”负荷只有最大负荷的20%。由此，本文引出行业间同时率的概念，更精确地预测分区最大负荷。

2.充足的优质蛋白：高职院校的学生肌肉、骨骼组织的生长发育趋于成熟，学习任务繁重，需要摄入充足的蛋白质，蛋白质供能应该占总能量的10%～15%，并且优质蛋白应该占一半以上。

4 计及行业间同时率的分区最大负荷预测

4.1 基本原理

根据行业典型日负荷特征曲线可知，一个区域的负荷高峰必定是发生在白天或晚上两大时段之一，因此，结合规划用最大负荷计算的需要，根据地块的用地性质，我们可以通过行业饱和负荷密度指标，分布计算各地块的最大负荷(注：建筑最大负荷)及其发生的时段(白天或晚上)，并可进一步计算白天及晚上两个高峰时段的区域最大负荷。根据白天及晚上最大负荷的计算结果，取其最大值作为本区域的规划计算用最大负荷值。

4.2 行业间同时率

根据图1的行业典型日负荷特征曲线，可以得出不同持续用电性质的白天时段和晚上时段的负荷行业间同时率，如表4所述。

表4 行业间同时率(参考值) Tab.4 Simultaneity rate of inter industry(reference value)

序号持续用电性质最大负荷K白(8：00～18：00)K黑(18：00～8：00)1连续生产型1092商业服务型0813公共服务型1064居住型0215日常工作型104

4.3 分区最大负荷计算

计及行业间同时率的分区最大负荷计算公式如下：

Pmax=MAX(P白，P黑)

(5)

其中：

(6)

2.2.1 基本原理

(7)

(8)

j=1-n,j为区域内“持续用电性质类型”为i的地块。Pj为地块j的建筑最大负荷值；K白i为i持续用电性质类型白天时段负荷行业间同时率；K黑i为i持续用电性质类型晚上时段负荷行业间同时率。

5 空间负荷预测体系结构

图3 昆明市西山区中压线路规划示意图 Fig.3 Schematic diagram of medium voltage line planningin Xishan district of Kunming

本文所使用的空间负荷预测体系结构如上图所示，对于地块(单一的负荷特征)、功能分区(综合的负荷特征)采用负荷密度法，地块(分区)中的大用户采用需用系数法进行最大负荷预测。继而引入行业间同时率，对最大负荷进行修正，得到更为精确的最大负荷值。

国内生产总值从0.37万亿元增长到82.7万亿元，国家财政收入从0.11万亿元增长到17万亿元，城镇化率从17.92%增长到58.52%……

6 应用示例

第三，对康复性地方的解析需要进一步与体验研究相结合。并非所有的康复性地方都具有健康的特质，自然环境也可能引致特定人群的压力。Conradson（2005）指出地方促进健康的机制归根结底是人类在地方的行为和感受发挥了作用，地方与健康不存在直接的联系。因此，为理解这种模糊性，在后续研究中，需要更加关注个体在流动中对环境和空间的主观体验与感受（Milligan，Gatrell& Bingley，2004），采用关系视角，探讨个体与地方的社会—自然互动所引致的生理、心理结果（Conradson，2005），从而全面认识地方与健康的关系。

乡镇水利工程管理中，存在管理人员素质不高的问题。首先，水利工程施工管理工作量较大，对乡镇地区经济发展有一定的影响。水利工程管理存在一定难度，需要管理人员具备专业的管理知识。在招聘员工时，部分水利工程施工单位没有对员工的专业能力进行细致考察，导致工程管理人员不专业，制约了乡镇水利工程建设水平。其次，在社会经济不断发展的背景下，乡镇水利工程施工标准逐渐提高，需要管理人员相应提高专业技能水平，以严格按照标准进行工程管理。部分企业没有定期对管理人员进行培训，导致施工管理人员对管理标准和方法了解不足，难以提高工程管理效果。

建筑工程设计管理过程中，通过对BIM 模型的高效利用，有利于为建筑给排水、电气和暖通等专业的协调配合提供技术支持，满足建筑工程设计中管线整体剖析、碰撞查验、主要区域净空剖析、结构预留洞校验以及弱电专项剖析等方面的要求，并得到碰撞检查汇报、净空剖析汇报、结构预留洞优化图纸（预埋套管图）、综合管线审核汇报与优化图纸等，从而实现对工程设计管理要素的深入分析，建立与建筑工程密切相关的BIM模型并加以利用，促使实践中的建筑工程设计管理更加高效，进而有效避免工程设计管理问题的发生。

6.1 负荷指标取值

根据规划依据“空间负荷指标”所引用的标准，结合地域经济实际，确定负荷密度指标选取的基本原则，按分区类型设定具体的指标，并作为各分区地块分布负荷预测的计算依据。

表5 负荷指标取值 Tab.5 Load index value

用 地 性 质负荷密度/(MW/km2)负荷指标/(W/m2)规划选取低中高低中高负荷指标/(W/m2)同时率R居住用地(以小区为单位)R1一类居住///25303525095R2二类居住///15202515095R3三类居住///10121510095A公共管理与公共服务用地(以用户为单位)A1行政办公///35455535091A2文化设施///40505540091A3教育///20304020091A4体育///20304020091A5医疗卫生///40455040091A6社会福利///25354525091A7文物古迹///25354525091A8外事///25354525091A9宗教///25354525091B商业设施用地(以用户为单位)B1商业///50708540088B2商务///50708540088B3娱乐康体///50708540088B4公用设施营业网点///25354520088B9其他服务///25354520088M工业用地(以用户为单位)M1一类工业455570///3409M2二类工业405060///3009M3三类工业405060///3009U2环境设施303540///3008

表6 昆明市西山区饱和负荷预测 Tab.6 Prediction of saturation load in Xishan district of Kunming

配 电 网 格编 号名 称供电电压/kV建设面积/m2饱和负荷预测建筑最大负荷/MW最大负荷/MW行业间同时率/%负荷密度建筑最大负荷/MW最大负荷/MWXS-XB主城西北10903248182052908327482273XS-DB主城东北10642184361702709228722652XS-CN城南区101635436394890926672415XS-HG海埂片区101405359663138408725602234合 计//45851228210842908826792365

图3 昆明市西山区中压线路规划示意图 Fig.3 Schematic diagram of medium voltage line planningin Xishan district of Kunming

6.2 示例(昆明市西山区)

下图为西山区海埂片区中压现状线路规划示意图：

由上表可以看出计及行业间同时率的最大负荷值明显小于建筑最大负荷最大值。

有高度的点状符号是一种体状符号，它是三维数字地形图的重要组成部分。每一种符号对应一个程序和命令，所有带高度的点状符号都需要以调用命令的方式来绘制。绘制该类符号时，需提供一个三维点坐标来确定地物的空间位置，实体高度值可以根据高度点来确定，也可以直接在命令行内手工输入。

昆明市西山区的行业间同时率由上表的建筑最大负荷和最大负荷可以得出：

Pm为建筑最大负荷(仅考虑用户同时率的最大负荷)；Pmax为计及行业间同时率的最大负荷。

根据项目示范区产权的划分和石首市项目区实际情况，从水库取水，灌溉方式为自流灌溉的末级渠系供水费用由管理费用、配水人员劳务费用和运行维护费用三部分构成。提水灌溉的区域，由于泵站为小型泵站，且产权归农民用水者协会所有，农民用水者协会负责运行成本和维修，因此，提水灌溉区域末级渠系供水费用由管理费用、配水人员劳务费用、运行维护费用及水泵运行成本四部分构成。

6.3 线路理论需求数量计算(成效分析)

表7 昆明市西山区配电网中压线路理论需求计算 Tab.7 Theoretical demand calculation of medium voltage line in distribution network of Xishan district of Kunming

名 称建筑最大负荷(城镇公共)/MW线路需求计算(城镇公共)最大负荷(城镇公共)/MW线路需求计算(城镇公共)城镇地块大用户(非专线)合计单线供电能力需求基数城镇地块大用户(非专线)合计单线供电能力需求基数主城西北2439842248183956320109422052939552主城东北15958247818436395471454924781702739543城南区386114989436395111345498940206395102海埂片区31657430935966395922707543093038439577合计1107241209612282395311962331209610815395274

注：线路理论需求数量=最大负荷(城镇公共)/单线供电能力。

从上表可以看出，西山区的每个分区基于最大负荷计算的线路需求数量均小于基于建筑最大负荷计算的线路需求数量。计算可得，西山区基于最大负荷的线路理论需求数量比基于建筑最大负荷的线路理论需求数量少11.9%，在一定程度上提升设备利用率及电力系统运行的经济性[13-15]。

7 结论

本文讨论了3种负荷预测的方法：需用系数法、负荷密度法、计及行业间同时率的分区最大负荷预测法。并根据3种负荷预测方法形成一套空间负荷预测体系，先根据负荷类型选择最大负荷预测的方法，进而引进行业间同时率，对计算得到的分区最大负荷进行修正。行业间同时率的引入使最大负荷预测值更为精确，减少了线路理论需求数量，提高了设备利用率及电力系统运行的经济性。

参考文献：

[1] 康重庆，夏清，张伯明.电力系统负荷预测研究综述与发展方向的探讨[J].电力系统自动化，2004，28(17):1-11.

KANG Chongqing，XIA Qing，ZHANG Boming.Review of power system load forecasting and its development[J].Automation of Power System，2004，28 (17): 1-11.

[2] 邰能灵，侯志俭，李涛,等.基于小波分析的电力系统短期负荷预测方法[J].中国电机工程学报，2003，23(01):45-50.

TAI Nengling，HOU Zhijian，LI Tao，et al.New principle based on wavelet transform for power system short-term load forecasting[J].Proceedings of the CSEE，23 (01): 45-50.

[3] 孟亚园.城市配电网高可靠性供电应用研究[J].贵州电力技术，2016,19(05):72-74.

MENG Yayuan.Study on the power supply reliability of urban distribution network[J].Guizhou Electric Power Technology，2016，19 (05): 72-74.

[4] 牛东晓，陈志业，邢棉,等.具有二重趋势性的季节型电力负荷预测组合优化灰色神经网络模型[J].中国电机工程学报，2002，22(01):29-32.

NIU Dongxiao，CHEN Zhiye，XING Mian，et al.Combined optimum gray neural network model of the seasonal power load forecasting with the double trends[J].Proceedings of the CSEE，2002，22 (01): 29-32.

[5] 肖白，周潮，穆钢.空间电力负荷预测方法综述与展望[J].中国电机工程学报，2013，33(25):78-92.

XIAO Bai，ZHOU Chao，MU Gang.Review and prospect of the spatial load forecasting methods[J].Proceedings of the CSEE，2013，33 (25): 78-92.

[6] 尹桂玲,张焰.基于用地仿真法的配电系统空间负荷预测[J].电力自动化设备，2004，24(02):20-23.

YIN Guiling，ZHANG Yan.Land usage-based spatial load forecasting in distribution system[J].Electric Power Automation Equipment，2004，24 (02): 20-23.

[7] 孙旭，任震.空间负荷预测在城市电网规划中的应用[J].继电器，2005，33(14):79-81.

SUN Xu，REN Zhen.Application of spatial load forecasting in urban power network planning[J].Relay，2005，33 (14): 79-81.

[8] 赵晖.用样条插值法模拟典型日负荷曲线[J].电网技术，1998，22(05):39-41.

ZHAO Hui. Simulation of typical daily load curve with spline interpolation[J].Power System Technology, 1998, 22 (05): 39-41.

[9] 嵇灵，牛东晓，吴焕苗.基于贝叶斯框架和回声状态网络的日最大负荷预测研究[J].电网技术，2012，36(11):82-86.

JI Ling，NIU Dongxiao，WU Huanmiao.Daily peak load forecasting based on bayesian framework and echo state network[J].Power System Technology，2012，36 (11): 82-86.

[10] 肖白，黎平.城网空间电力负荷预测中的负荷规律性分析[J].电网技术，2009，33(20):113-119.

XIAO Bai，Li Ping.Load Regularity Analysis on spatial load forecasting of urban power system[J].Power System Technology，2009，33 (20): 113-119.

[11] 姚刚，仲立军，张代红.复杂城市配电网网格化供电组网方式优化研究及实践[J].电网技术，2014，38(05):1297-1301.

YAO Gang，ZHONG Lijun，ZHANG Daihong.Research and practice of mesh-networking optimization for power supply by complex urban distribution network[J].Power System Technology，2014，38 (05): 1297-1301.

[12] 李海涛，孙波，王轩.配电网网格化规划方法及其应用[J].电力系统及其自动化学报，2015(S1):33-37.

LI Haitao，SUN Bo，WANG Xuan.Power grid planning method and its application[J].Proceedings of the CSU-EPSA，2015 (S1): 33-37.

[13] 卫泽晨，赵凤展，王佳慧,等.网格化中低压智能配电网评价指标体系与方法[J].电网技术，2016，40(01):249-255.

WEI Zechen，ZHAO Fengzhan，WANG Jiahui，et al.Gridding evaluation index system and method of MV and LV intelligent distribution network[J].Power System Technology，2016，40 (01): 249-255.

[14] 姚愉芳，陈杰，胡娱欧,等.用电增量与经济发展关系分析[J].中国电力，2016(S1):123-127.

YAO Yufang，CHEN Jie，HU Yuou，et al.Analysis on the relationship between electricity consumption increment and economic development[J].Electric Power，2016 (S1): 123-127.

[15] 李健，马彬，张植华,等.基于网格的城市配电网优化规划方法研究[J].南方能源建设，2015，2(03):38-42.

LI Jian，MA Bin，ZHANG Zhihua，et al.Research on a grid-based optimal planning method for urban distribution system[J].South Energy Construction，2015，2(03):38-42.

装备有NSK第二代电控机械方向机的大众车系，在车辆发生前部碰撞或者车轮碰撞等交通事故后，组合仪表上的转向系统警告灯点亮，转向沉重；连接诊断仪，进入诊断地址“44 动力转向”中存储有故障码“P160900- 碰撞切断已触发”，且该故障码无法清除。