中小型商业综合体供电项目负荷预测

前言在国民经济建设过程中，电力工业始终是国家工业的重要组成部分，处于中流砥柱的位置。从历史经验中可知，强大的电力工业是经济高速发展的坚实基础。在经济不断发展的情况下，广大人民群众对电力的需求水涨船高，相关企业对电力的需求量不断增长，此时，扩大电力系统的规模显得愈发重要。与其他工业不同的是，电力工业初期需要投入大量的资金，且能耗高，影响范围广。此时，合理规划是电力工业的关键因素，国家和社会都将从中受益。如果相关规划过程中出现重大错误，则会对国民经济造成不小的损失。所以电力系统的规划具有重要的实际意义和应用价值。在进行相关地区的电力系统设计时，首先要考虑的就是负荷预测。对电力系统进行负荷预测，即对过去一段时间内相关区域的用电量进行分析，并对未来用电量进行预估。这个过程涉及到电力系统多个部门的协调工作。随着改革开放以来经济的迅速发展与市场经济制度的完善，我国电力工业也取得了重大进展，这时负荷预测亟需更高的准确性和稳定的可靠性。

电能的生产、运输、消费几乎都是在同一时间完成的，且需要在电力需求的基础上准备一定的备用容量空间，在不产生浪费的同时，可在突发情况下能够保证电力供应。供需关系影响市场上的电价，而有效的负荷预测可影响电力供应方的利益。依靠对相关地区的负荷预测，进行电力系统的设计和建设。前期的负荷预测，尤其预测的准确性对未来电力系统供应和电网发展起着决定性的作用，这也是相关从业人员面临的的重大挑战。电力系统负荷预测，即将历史数据与相关资料进行深入调研，同时从用电历史和现况出发，采用合理的方法分析一定区域内未来电力负荷的发展情况和规律。负荷预测具有一定的随机性，但在遵循相关规律和方法下进行预测，可以较大程度地提高负荷预测的准确度和精度。在传统的预测方法下进行改进，同时引进现代先进理论和技术，预测精度将大大提高。

第一章电力负荷预测综述1.1负荷预测的含义电力负荷是指特定区域对电力的需求量或供电部门对该地区用户提供的所有工作负荷之和。其既可以解释为国家机关、事业单位、企业、学校、居民区等处的用电设施、也可以指上述地区用电设施对电力的需求量。根据区域的系统特性和历史情况，运用一系列数学方法和对特定地区的用电负荷进行预估的过程即为负荷预测。严格的负荷预测要求结果能够达到要求的精度和准确性，并在一定程度上能够得出未来特定时刻的负荷值结果。负荷预测的内容包括预测电力需求量、用电量和相关负荷曲线，通过预测特定时间段的负荷时间与区域分布，为电力系统设计与运转提供有效依据。电力负荷可解释为特定区域对电力的需求量，而电力需求与瞬时变化的电力功率密切相关。从某种程度上来说，负荷就是发电部门在供电区域负责承担的电力功率之和。从另一方面考虑，负荷是供电区域用户对电力功率的需求量。1．有功负荷与无功负荷。

(1)有功负荷：将电能转化为其他形式的能量，如光能、热能、化学能等。也可认为是在用电设施中实际消耗的能量，其单位为千瓦。(2)无功负荷：在能量消耗和转化过程中，通过建立磁场等过程消耗能量产生的功率。其不会实际做功，某种程度上成为“无功”，单位为千乏。2．发电负荷、供电负荷与用电负荷。(1)发电负荷：某个时间节点内发电部门实际产生的电力电能总和(2)供电负荷：除去发电供电部门自身部分用电的发电负荷与被供电区域输入负荷和输出负荷的差值之和。(3)用电负荷：将特定区域的供电负荷减去运输过程中损耗的部分后得到的负荷。3．售电量及用电量

(1)售电量：电力公司出售给特定区域的所有用户的电量，包括企业生产、居民生活用电等。

(2)用电量：电力公司的售电量加上电厂自身消耗的电量之和4.有功电量与无功电量。

(1)有功电量：有功负荷与时间之积。可通过电能表的显示数值读出，或通过计算负荷平均值与时间的结果得出，其单位为kw·h。

(2)无功电量：无功负荷与时间之积。通过无功电表的显示数值读出，或通过计算平均值与时间的结果得出，其单位为kw·h。5．负荷预测电力系统进行负荷预测，即对过去一段时间内相关区域的用电量进行分析，并对未来用电量进行预估。这个过程涉及到电力系统多个部门的协调工作。随着改革开放以来经济的迅速发展与市场经济制度的完善，我国电力工业也取得了重大进展，这时负荷预测亟需更高的准确性和稳定的可靠性。电能的生产、运输、消费几乎都是在同一时间完成的，且需要在电力需求的基础上准备一定的备用容量空间，在不产生浪费的同时，可在突发情况下能够保证电力供应。供需关系影响市场上的电价，而有效的负荷预测可影响电力供应方的利益。依靠对相关地区的负荷预测，进行电力系统的设计和建设。前期的负荷预测，尤其预测的准确性对未来电力系统供应和电网发展起着决定性的作用，这也是相关从业人员面临的的重大挑战。电力系统负荷预测，即将历史数据与相关资料进行深入调研，同时从用电历史和现况出发，采用合理的方法分析一定区域内未来电力负荷的发展情况和规律。负荷预测具有一定的随机性，但在遵循相关规律和方法下进行预测，可以较大程度地提高负荷预测的准确度和精度。在传统的预测方法下进行改进，同时引进现代先进理论和技术，预测精度将大大提高。1.2负荷预测的意义在国内电力系统不断发展的同时，对电网进行有效的管理，准确的预测特定区域的电力负荷显得越来越重要，其已成为现代电力系统不可或缺的一部分。由于用户的复杂性，社会中的用电需求在统计规律下具备较大的随机性，所以对电力系统进行负荷预测也有一定的难度。但负荷预测在整个电力系统中是十分重要的，有效的负荷预测可在提高电力系统安全性的同时，带来可观的经济效益。因此，电力系统设计或自动化过程中对特定区域的负荷预测显得愈发重要。负荷预测是电力公司或供电部门的核心工作之一。有效的预测，有利于电网内部机组启停的计划和安排，维护电网运行稳定性和安全性，有效的安排相关设备检修计划，保证工业生产用电和居民用电，提高电能的利用率和社会经济效益。1.3负荷等级及供电要求根据工业生产和居民对电力的需求，将电力负荷分为以下三个级别：（一）一级负荷（1）中断供电将导致大幅度的经济损失或对相关个人造成伤害。如造成大型设备损毁，大量产品或原料报废，大量重点生产部门停产，甚至影响社会经济发展的情况。（2）中断供电将导致相关政府机关单位，重要交通设施，大型体育馆和人数众多的公共广场，公共设施不能正常工作。一级负荷应具备两个不同回路的供电电源，且两者之间的主要线路相互独立，分别来源于不同变电站。如其中一个因为突发事件不能正常供电，可及时启用另外一路电源，保证重点部门的用电。除此之外，关键的负荷电源应设置应急电源。应急电源包括、发电机组、专用的馈电线路、蓄电池等。（二）二级负荷（1）中断供电将导致相关企业的较大经济损失。比如大型设备故障、产品与原料报废、生产计划受到大规模影响等。（2）中断供电将影响重要用电单位的正常工作。例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷，以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的重要的公共场所秩序混乱。二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。（三）三级负荷不在一级和二级负荷范围内电力负荷可归类为三级负荷。三级负荷主要为居民用电，应在断电后尽快采取措施保证相关用户恢复供电。按照《民用建筑电气设计规范》与《供配电系统设计规范》要求与相关项目电气资料,可将本项目电力负荷分为：一级负荷、二级负荷及三级负荷一级负荷：（高压双电源供电）消防用电,应急照明,百货及超市的事故照明,重要水泵(排污泵)、消防电梯,弱电设备和公共走道照明为一级负荷。二级负荷：（低压单/双电源或专变供电）电梯设备为二级负荷三级负荷：（低压单电源供电）普通商业照明用电、空调用电等为三级负荷。本工程为商业、办公、商务酒店、商场综合的大型城市综合体，用电性质为商业用电及一般工商业用电。根据《供配电系统设计规范》规范第2.0.2条，第一点之要求：一级负荷应具备两个不同回路的供电电源，且两者之间的主要线路相互独立，分别来源于不同变电站。如其中一个因为突发事件不能正常供电，可及时启用另外一路电源，保证重点部门的用电。根据《供配电系统设计规范》中2.0.2条第二点之要求，针对一级负荷的特别重要负荷，除配置双电源外，应再按120%的比例配备自备发电机作为应急电源当市电均市电后供给一级负荷。为保证各段母线上重要负荷的供电，当市电均停电后，发电机或应急电源需接入主线提供电力输送，维持一级负荷供电稳定可靠。1.4电力负荷预测的分类根据预测时间可将负荷预测分为长期、中期、短期和超短期预测（如图1.1）。长期预测大部分是针对特定电力系统的规划设计进行的预测，主要以年为单位，主要内容有装机量、方式、地址、时间和电网扩建。根据长期预测，可保证电力发展建设布局与区域电力需求保持稳定的平衡。短期负荷预测的时间通常在几个月内，同时包括更小时间单位如周、天、小时。短期预测能够指导相关电力部门的日常运转，并安排相关生产计划。电力负荷按照区域和产业划分为城市民用负荷、农村负荷、商业负荷、工业负荷等，根据各个类型具有各自的特点。城市民用负荷来源于城市居民家庭用电，随着城市人口的不断增长，用电量也将稳步提升，且随着季节变化，用电量变化明显。商业负荷通常来源于各大商场、商城的照明、空调、动力用电，其用电量大，且与城市居民负荷类似，具有较强的季节性变化特征。商业负荷占比较小，但高峰时段和节假日商业部门的用电量需求会比普通时间段高出不少。工业负荷在所有用电负荷中占比最高，且与工厂的工作班次与行业特征联系密切。农村负荷通常占比较小，同时受气候季节等因素影响。农村用电负荷区别于城市工业与商业负荷，在一地程度上互相中和，可提高整体电网负荷的稳定性。电力负荷类型不同，规律也有着较大的差异性。城市居民由于家用电器多，电力负荷季节变化明显。商业负荷的高峰期通常在工作日下班时间后，尤其是节假日用电量剧增。由于大部分企业设备连续不断运作，工业负荷变化相对较小。农业用电则与农业生产有着密不可分的关系。本文研究对象为中小型商业综合体供电项目，其归属于商业负荷。商业负荷来源于商场和商家用户的照明、空调和动力等，季节变化明显。商业负荷占比虽然较低，但也是用电负荷的重要组成部分，有着其独特的影响因素。电力负荷具有随机性，周期性，分为以下四个分量：基本正常负荷分量、天气敏感负荷分量、特别事件负荷分量和随机负荷分量。为保证电力系统安全稳定运行，进行负荷预测是十分关键的。同时通过有效的负荷预测，可提高整个电力系统的经济效益，改善电力输出的质量。第二章电力负荷预测的方法随着负荷预测技术的发展，各种预测方法相继出现。目前负荷预测方法主要分为经典预测方法和现代预测方法两类。经典预测方法包括需要系数法、时间序列法、回归分析法等，而现代预测法则包括灰色数学理论、专家系统方法、神经网络理论、模糊预测理论等。2.1经典预测方法2.1.1需要系数法将设备功率乘以需要系数和同时系数，可得到计算负荷。该方法十分简单，具有广泛的应用，适用于配变电所及长期运行而负载平稳的用电设备和生产车间的负荷计算。本项研究中采用该法进行初步的负荷预测。2.1.2时间序列法时间序列法是普遍应用的短期负荷预测方法，通过观察时间序列中出现的随机特征，建立相应的序列模型后再进行预测。在充分利用电力负荷的惯性特征和连续性基础上，将时间序列数据进行深入的分析，掌握其基本特性与变化规律，并对未来的电力负荷进行预测。时序法采用的模型依据来自于过去的负荷变化数据和规律，未能考虑其他因素的影响，预测的准确度较差。时间序列法有确定型和随机型两种。随机型可将时间序列划分为自回归(AR)、动平均(MA)、自回归-动平均(ARMA)、累计式自回归-动平均(ARIMA)、传递函数(TF)几类模型，同时可将负荷预测模型分为模型识别、模型参数估计、模型检验、负荷预测、精度检验预测值修正5个不同的阶段。2.1.3回归分析法按照电力负荷历史数据建立相应的数学模型，并对未来一段时间内的负荷进行预测的方法成为回归分析法。回归分析法来源于数理统计，将观测到的数据分析后，确定变量间的关系后进行预测。回归分析法的主要原理为曲线拟合，将历史负荷数据进行记录，并拟合后得到响应曲线，再将曲线适当延长至预测点，得到此时的负荷预测数值。由于预测时影响的因素较为复杂，同时各个因素之间可能存在相关性，导致回归分析可能产生系统性错误，这使回归分析法在负荷预测过程中受到了较多的限制，预测的准确度因此降低，导致该方法目前应用较少。上述三种传统预测方法具有的原理简单，理论成熟的特点，目前仍有少量应用。但是由于方法的系统性原因，其模型过于简单，参数时效性查，不能反映负荷的突然变化，导致应用这些方法时难以得到较高的准确性。2.2现代预测方法2.2.1灰色数学理论灰色数学理论将负荷序列认同为一项真实的系统输出，其通过大量影响因素的综合作用得到结论。由于影响因素的未知性和不确定性，称之为系统的灰色特性。灰色系统理论将负荷序列变换，将其转化为有规律的生成数列后再建立相应的模型，应用到负荷预测当中。灰色预测理论仅仅使用少量的数据就可以进行微分方程，并建立起对应的预测模型。将特定范围内所有历史数据列加和后，将其转化为呈指数增长形式的上升形状数列，并将该形状数列建立GM(GREYMODEL)模型。灰色预测所需数据少、运算方便、短期预测精度高、预测效果好，得到了广泛的应用。但其由于系统性原理也存在较大的局限性。数据的离散程度是影响预测精度的关键因素，同时采用该方法进行长期预测的精度较差。由于数学模型过于简单，不能及时、准确地调整参数进行估计，其对负荷的变化性不够敏感，所以该方法不能再精确数学模型中得到应用，因此不能够有效获得高精度的预测结果。2.2.2专家系统方法专家系统方法，即将数据库中的历史负荷数据和气候数据进行汇总后，经过周密的分析后得到相关规律。在专家系统的帮助下识别和区分预测日所属的不同类型，同时考虑气候因素的影响后，根据规律进行相应的推理过程来对负荷进行预测。专家系统属于人工智能的一种，通过搜集大量特定行业的专业人才知识，并以此为基础进行推理从而解决相关的问题。专家系统汇集了大量专业人士的知识和经验，如果可以将专家系统与其他方法紧密结合形成有效的预测系统，将大幅提高负荷预测的精度。2.2.3神经网络理论神经网络理论可使计算机充分学习了解历史数据的映射关系，从而对一段时间内的负荷进行预测。神经网络理论具备较强的记忆能力、鲁棒性和非线性映射能力，应用范围广阔。但是神经网络理论也存在一些缺陷，由于较慢的收敛速度和难度高的知识表达，无法准确利用相关成员中的模糊知识。2.2.4模糊预测理论模糊控制将模糊数学理论应用到负荷预测过程，由于部分过程不能建立数学模型，此时通过该理论可对被控过程进行有效控制。模糊系统与计算过程无关，其本质为非线性函数。模糊系统通过相关推理规则和解模糊方式，可在任意程度上无线逼近该函数。模糊数学理论可有效解决不确定性问题，通过模糊化经典集合中间的隶属关系，而模糊推理的基础为模糊规则。对电力负荷进行预测的过程中，需要提取历史数据，总结相关变化规律后再对未来的负荷进行预测。通常历史数据与环境因素不确定性较高，采用模糊数学理论可有效解决该问题。相关研究证实，采用模糊数学理论和其他的方法进行有效结合后，预测精度将大幅度提高。通常来说，将各项预测方法进行结合可以取长补短，从而对模型进行优化，提高预测准确性，本项研究主要采用经典预测法进行电力负荷预测。

第三章中小型商业综合体供电项目实例分析本文以昆明市同德广场综合体供电项目为例进行商业负荷预测。3.1概述同德广场综合体供电项目具体地址位于昆明市盘龙区北京路928号。图3-1同德广场地理位置昆明同德广场建筑面积87万m2，包括高级住宅、写字楼，商业面积约为9万m2。项目主体位于北京路，家乐福超市正对面，紧邻金星立交桥和二环北路。昆明广场周边交通发达，直接连接地铁2号线，地下一层可直接通入商场或住宅区。图3-2同德广场总平面图本项目负荷情况的确定根据以下原则：首先，确定同德广场内部业态负荷情况，初步计算容量(由建筑院提供)。第二，根据《全国民用建筑工程设计技术措施》电气2009年版第15页，参考《昆明城市电网建设与改造技术原则》(新版)，按建筑面积估算情况。第三，由于参考指标价值可选范围稍大，对此结合昆明市类似业态负荷情况做相应调查、分析，计算结果之后，两者间彼此校对，最后确定本项目容量。根据建筑单位的相关资料分析，本项目负荷情况类别分为：第一类：国际公寓酒店。第二类：269m顶级写字楼。第三类：酒店式公寓。第四类：大型商场。第五类：一般写字楼。第六类：车库照明(机械车库)3.2初步分析第一类国际公寓酒店负荷（1）照明负荷：公共区域、办公场所、设备机房、夜间照明、霓虹灯，等相对比较稳定的照明负荷。这部分负荷容量占比25%～30%，由于这些设施长期运行，用电量比为40%～50%。（2）制冷与空调负荷：冷冻机组、新风机组、空调系统水泵、风机盘管。这部分负荷容量占比40%～50%，但因为设备周期性运行，用电量占比为20%～25%

。（3）动力负荷：包括生活用水水泵、消防用水水泵、扶梯和直梯、弱电系统、办公用电、洗衣设备、电加热设备等。这部分负荷容量占比20%～25%，用电量占比约为30%。（4）年最大负荷发生时间预测：根据调查相关类似业态用电量，五星级酒店以世纪金源大饭店及天恒大酒店为例证实最大负荷发生为6-8月具体详见附表部分。第二类顶级写字楼负荷（1）办公用电（OA）：办公区照明、办公区设备用电、插座等，这部分负荷属比较稳定负荷，约占写字楼用电设备的30%～40%。（2）通信用电(CA)：大部分属于计算机网络通信系统所需用电，这部分负荷所占比例约为写字楼用电设备的5%～8%。（3）楼宇用电(BA)：主要为计算机管理用电，这部分负荷对电网无较大污染，约占写字楼用电设备的5%。（4）消防用电(FA)：主要为动力消防泵、水泵及防火电视监控，烟感、温感和火灾自动报警、自动喷洒装置用电，这部分负荷对电网无较大污染，约占写字楼用电设备的30%～40%。（5）保安负荷用电(SA)：主要为保安重点部位(门厅、电梯等)设电视监控计算机用电，安保自动巡更，这部分负荷对电网无较大污染，约占写字楼用电的5%～7%。第三类酒店式公寓负荷（1）动力用电：具有高、中、低配置率的家用电器用电；给排水用电；电梯用电等。高配如电视机、电冰箱、洗衣机；中配置如如微波炉、电水壶、电灶、电饭锅等；低配置如垃圾处理器、软水机等。给水泵、消防泵；电梯扶梯等，此部分负荷约占酒店式公寓用电设备的50%～70%，此部分是节能重点。（2）照明及弱电用电：酒店式公寓公共照明及户内照明用电及弱电用电，这部分负荷属比较稳定负荷，约占酒店式公寓用电设备的10%～20%。（3）空调制冷取暖用电：主要为空调设备用电，此部分负荷约占酒店式公寓用电设备的10%～20%。第四类大型商场负荷(此部分负荷含超市用电)昆明同德广场入驻商家类别含有超市(类似沃尔玛、家乐福)、餐饮、电影院、百货等，主要用电设备是空调。（1）动力用电：商场空调为主要用电设备，包括直与梯扶梯、通风与排风系统，此部分负荷为大型商场用电设备占有率较大的设备，约占大型商场用电设备的50%～70%。（2）照明用电：商场、地下车库照明用电，这部分负荷属相对比较稳定负荷，约占大型商场用电设备的10%～20%。（3）消防用电：主要为防火、消防泵等用电，这部分负荷属比较稳定负荷，约占大型商场用电设备的10%～15%。相关本项目从现阶段建设方提供的资料分析，用电负荷综述为三大类：第一动力用电；第二消防用电；第三照明用电。普通动力及照明负荷，无对电网有较强污染的特殊负荷，空调、动力泵、特殊智能型电梯类等非线性负载运行中在经过内网消谐处理之后，对外围电网无较强污染。第五类一般写字楼同德广场一般写字楼负荷主要为办公用电，此类负荷昼夜差别较大，白天负荷较晚上大，主要用电有以下几种：（1）、楼层配电箱办公用电，只要为照明及设备用电，这部分负荷属相对比较稳定负荷，约占写字楼用电设备的30%～50%。（2）、公共照明及应急照明，照明负荷较为稳定，这部分负荷约占写字楼用电设备的5%～10%。（3）、电梯、风机用电、空调，此部分负荷为主要动力用电这部分负荷约占写字楼用电设备的30%～40%。普通动力及照明负荷，无对电网有较强污染的特殊负荷，空调、电机、特殊智能型电梯类等非线性负载运行中在经过内网消谐处理之后，对外围电网无较强污染。第六类地下车库负荷此部分负荷主要动力设备为机械停车位，此部分负荷占去地下车库负荷的约50%左右；其余主要为照明负荷，约占去地下车库的50%。普通动力及照明负荷，无对电网有较强污染的特殊负荷，非线性负载运行中在经过内网消谐处理之后，对外围电网无较强污染。3.3用电需要系数用电需要系数一般居民用电：别墅或四户以下取0.95-1。高层普通住宅用电取0.58-0.80。住宅，小区公用电取0.8。一般工商业及其他类：小型商业用电取0.85-0.9。大中型商业用电取0.75-0.85。大宗工业类：城市内的工业用电由客户提供。3.4采用需要系数法初步分析先采用需要系数法对昆明同德广场进行初步负荷(建筑单位)计算。直接将设备功率与需要系数和同时系数相乘，得到的数值为电力负荷。∑Pe（设备容量）数据取值由建筑单位提供；∑Pc=∑(Pe（设备容量）×Kx（需要系数）)数据由建筑单位提供；K∑P同时系数取0.9（ 按照工业与民用配电设计手册）。计算采用公式如下：视在功率（Sc）=∑(需要系数（Kx）×设备容量（Pe）)×同时系数（K∑P）×平均功率因素（cosφ）表3-1昆明同德广场内部业态分类小计序号名称业态类型建筑面积(m²)设备容量∑Pe(kW)计算视在功率Sc（kVA）01A．B座主楼5A办公楼68594m²8976.44685.6kVA02D座主楼酒店式公寓18203m²1203.6465.3kVA03C、E、F、H座主楼办公楼65420m²6321.32048.1kVA04G座主楼五星酒店12256m²2135.951441.7kVA05C、D、E座裙房A、B、F座裙房商业部分75624m²5106.33906.3kVA06架空层（连廊）交通空间6342m²651.8557.2kVA07地下室部分商业及车库126350m²-6346.55426.3kVA08地下超市超市13451m²2414.82064.6kVA合计∑S面=386240∑P=33156.06总计算视在∑S≈20595根据上表分析可以得出：根据建筑单位提供的数据，可以初步计算同德广场总容量为20595kVA，但是，这只是根据需要系数法计算分析出来的结果，并非最终结果，我们还需要采用其他的方法来进一步的计算与分析，才能得出更加准确的置信广场总容量预测。3.5项目与相似商业综合体负荷情况对比分析由于负荷预测的特殊性，并不能只采用一种方法预测，而需要采用多种预测方法进行组合，提高项目模型的拟合能力预测精度，接下来将采用对比同类商业综合体的方法来进行进一步的分析，以得到更加精确的用电负荷预测。类似产业选择豪生大酒店及世纪金源大酒店，根据两个产业所处地理位置的区别，人口密度的区别等因数而定。豪生大酒店地址为昆明呈贡区春融街888号，总建筑面积约为25万m2，总投资超过30亿元，归属于云南怡美实业集团开发设计建设，被认为是中国第一个花卉主题城市商业综合体。图3-3昆明豪生酒店

图3-4昆明豪生大酒店2013年负荷曲线世纪金源大饭店：地理位置：迎宾路1号，属彩云路沿线酒店，地处二环之外；开业时间：2006年，营业13年，(属用电时间长期型酒店)；业态分类：餐厅、娱乐、商务、会议、度假等图3-5世纪金源大酒店图3-6昆明世纪金源大饭店2013年负荷曲线俊发中心写字楼：地理位置：北京路987号，地处昆明市二环内；开业时间：2009年，营业10年，(属用电时间长期型写字楼)；业态分类：5A办公、6E级写字楼图3-7俊发中心写字楼图3-8俊发中心2013年负荷曲线顺城购物中心：地理位置：云南省昆明市东风西路11号；开业时间：早至2009年就已经开业，目前已营业10年，(属用电时间长期型商业综合体)业态分类：王府井百货、购物、超市、餐饮、办公、影院、地下停车场等。图3-9顺城购物中心图3-10顺城购物中心2013年负荷曲线金鹰购物中心地理位置：云南省昆明市威远街与护国路路口；开业时间：2007年，营业12年，(属用电时间长期型商业综合体)；业态分类：百货、餐饮、购物中心、地下停车场等。图3-11金鹰购物中心图3-12金鹰购物中心2013年负荷曲线家乐福（正大店）：据查正大店用电量最大发生在8月份，最小发生在11月。地理位置：云南省昆明市茭菱路正大风尚商场三楼开业时间：于2011年开业，目前已营运8年，(属用电时间长期型商业综合体)；图3-13家乐福（正大店）图3-14家乐福正大店2013年负荷曲线同德广场商业综合体：此部分负荷占总容量的约50%，属于主要用电负荷，同德广场商业综合体，内部负荷类型与：柏联、顺城、南洋风情、七彩有着类似的情况，同德广场属于百货、商务、影院、停车场等综合型；另外同德广场超市类负荷参照家乐福、沃尔玛负荷，综上，可知以上业态具有较强的参考性及价值性。根据相关调查结果，同时参考《全国民用建筑工程设计技术措施》，给出了不同建筑物的单位用电量。一、各类项目上限值不应超过以下最大值的5%：购物中心：130-140VA/m²百货：120-130VA/m²办公：80-90VA/m²酒店：90-110VA/m²住宅：30-45VA/m²公寓：35-50VA/m²车库：15VA/m²二、设备房要求1.变配电所：高低压配电房的变压器计算指标参考值为70m²/台；2.设计发电机房面积时，按照80m²/台的标准进行，房间高度不能超过4.2m。3.在确定供电基本方案后，向相关供电部门提报申请，确定开闭所设置与否4.配电间：将各个类型的建筑进行防火分区，每个防火分区各设置相应的强弱电间。商场设置6m2强弱电间，酒店与办公场所设置4-5m2强弱电间，超高层建筑设置5-6m²强弱电间。三、商场与购物广场1.商场与购物广场供电要求（非动力用电）：珠宝化妆品区80-80W/m²，用气类餐饮区140-170W/m²，用电类餐饮区190-240W/m²，其他区域60-70W/m²空调动力用电以专业人士核定为准，初步按照50W/m²标准。经过调查、分析及参考指标校对，确定同德广场商业综合体类负荷指标取值为90VA/m²，此部分业态建筑面积为87600m²；超市类负荷指标值为：130VA/m²，超市建筑面积约为13451m²，则：同德广场大型商业综合体类负荷供电容量拟为：5600kVA。同德广场大型超市类负荷供电容量拟为：2400kVA。综上所述：同德广场负荷采用指标法初步分析计算后应为：总负荷=第一类+第二类+第三类+第四类+第五类=1400+2800+600+5400+2300+5600+2400≈20500kVA经过分析调查而得数据与建筑单位计算视在总量容量20595kVA不大，故最终同德广场终期用电总容量拟定为：20595kVA按照项目的建设规划，根据《供配电系统设计规范》及《民用建筑电气设计规范》等，参照建筑设计单位电气部分所提供的资料,本项目负荷主要分为：一级负荷：包括消防用电,应急照明,商场与购物广场的事故照明,排污泵，消防电梯,弱电设备和公共走道照明。二级负荷：自动扶梯、普通客梯等设备三级负荷：普通商业用电、空调等。本项工程是商业、办公、商务酒店、商场综合的城市综合体，用电性质为商业用电及一般工商业用电。根据《供配电系统设计规范》规范第2.0.2条，第一点之要求：一级负荷用户应由当地电力系统的两个区域变电站引接两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时受到破坏。而且当一个电源中断供电时，另一个电源应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。对于一级负荷中特别重要负荷，按照《供配电系统设计规范》规范第2.0.2条，第二点之要求，除配置双电源外，应再按120%的比例配备自备发电机作为应急电源当市电均市电后供给一级负荷。为保证各段母线上重要负荷的供电，当市电均停电后，柴油发电机组或EPS或其他应急电源应投入一级负荷出线母线段，保证一级负荷的供电可靠性。据此，同德广场一级负荷供电系统，按照来自两个区域变电站引接两个电源供电，应急电源为按照120%配置的柴油发电机组。按照《供配电系统设计规范》要求，二级负荷的供电系统应通过两回线路进行供电；同时参考《全国民用建筑工程设计技术措施》，可通过相同变电站的不同母线线路分别进行供电；根据《昆明供电局客户供电方案制定审批实施细则（2013）》Q/CSG-YNPG214122-2013第9.3.3条规定，可以将相同变电站的不同母线线路供给二级用户作为电源使用。同德广场可按照同一区域的特定变电站不同母线段出线供电，同时按照120%配置柴油发电机组作为应急电源。三级负荷：根据客户对于供电可靠性的要求，选择合适的的供电策略，通常采用单电源供电的方式。表3-2同德广场负荷等级统计总表类型一级负荷二级负荷三级负荷备注计算负荷10180kW8457.25kW14519.4kW总计算负荷33156.06kW占总负荷比例30.7%25.5%43.8%合计：100%一级负荷供电方式：使用两路电源进行供电，1路电源与2路市电均来自于发电机组应急母线，电源在用电末端互投切换。二级负荷供电方式：采用两回电源供电，2回市电、1回电源引自柴油发电机组应急母线(与市电母线分开独立)，电源在用电末端互投切换。三级负荷供电方式：采用单回路电源供电。初步统计同德广场重要负荷(一、二级)约为5378.31kW，考虑同时系数为0.45，并按照安保负荷120%配置发电机原则，则同德广场柴油发电机建议安装容量为3000kVA。并在地下二层拟设置柴油发电机房3座（设置发电机组单台容量待后期确定，应急电源部分可由客户另行委托相关单位完成二次设计，总容量可由后期确定）。第四章电力负荷预测存在的问题及解决方法4.1电力负荷预测存在的问题典型的传统负荷预测方式为：通过汇总电力负荷的历史数据，探求不同因素对电力负荷的影响规律后，建立相应的数学模型计算得出未来特定时间的电力负荷。由于电力负荷具有随机性，根据时间周期进行变化，所以这种负荷预测的方法存在以下一些问题：4.1.1．负荷历史数据的坏数据处理从数据库中，我们可以搜寻到电力负荷的相关历史数据。由于设备存在出现误差的情况，导致数据被污染，数据出现突变或异常波动。所以在使用数据时，需要将数据库中的坏数据进行辨识，在特定的数据曲线中删去坏数据后，达到对历史数据进行修正的目的。4.1.2．节假日的负荷预测与工作日相比，节假日的电力负荷通常会有一定程度上的降低，如节假日时间段较长，如十一或春节等，电力负荷会出现大幅降低。同时，节假日的负荷预测时间节点要求提前半个月到一个月，这导致负荷预测的难度大大提升。节假日负荷预测时，需要考虑多项因素，同时由于节假日的历史数据有限，时效性相对较差，不能够提供足够的样本集数据。通常节假日的负荷预测须采用多种负荷预测法进行。4.1.3．气象因素的影响根据相关研究结论，气候对负荷预测精度影响幅度较大，而传统方法未能充分考虑气候因素，从而导致负荷预测不够准确。在后续负荷预测时，需要将气象因素作为重要的考虑因素，同时结合各类方法进行负荷预测。4.1.4．随机因素除了气象因素之外，还有很多因素也会影响特定区域负荷的变化，例如大型工厂停工，大型社会活动如地球熄灯一小时等。所以负荷变化具有明显的随机型特征。4.2针对上述问题的解决方法由于电力负荷具备大量的影响因素，这其中既有内部的随机因素，也有外部的随机因素，同时还有众多非负荷因素。影响因素与预测结果之间具备负责的关系，下文中简述了对负荷具备较大影响的部分因素：4.2.1．定量分析与定性分析相结合的问题通常在对特定区域的负荷进行预测时，定量分析被过于重视，而定性分析被忽略。实际上定性分析也是十分重要的，尤其是对大量基础数据进行定性分析。4.2.2．原始数据的收集和筛选从历史经验上来分析，大量研究在建立模型时十分重视，却忽略了原始数据的详细记录和分析，导致很多原始数据与模型出现对不上的情况。下面列举了一些重要的预测环节和方法：(1)记录和搜集数据信息时尽可能详尽；(2)由于原始数据量较大，需要使用正确的数据筛分手段；(3)在建立模型提出假设时，需要从实际情况出发，尽量减少背景假设和时间情况之间的差异，这样通过模型计算得到的结果才能具备较高的准确性。4.3.3．电力负荷预测的依据在进行负荷预测时，首先需要确定预测的依据是否可靠，以真实的情况为背景，同时选择合适的预测路线和方法。同时，专家经验和历史数据是负荷预测过程中的重要因素。第五章电力负荷曲线研究电力负荷曲线：耗电设施或用户电力功率或供电线路中电流随时间的变化由于电力负荷随着时间的进行而实时变化，将这种变化以直观图形表征的方式称为负荷变化曲线。根据时间节点可分为日负荷曲线、月负荷曲线、年负荷曲线，根据负荷种类可分类为有功功率曲线与无功功率曲线，按照实际地点分为个别用户、电力线路、变电站、发电厂的负荷曲线。5.1日负荷曲线的定义日负荷曲线反映了负荷每日的变化过程，负荷曲线对于电力的计划安排和设计十分重要，预测结果的准确性对电力系统的经济效应有着重大的影响。5.2日负荷曲线的种类日负荷曲线可按照季节分为为冬季与夏季日负荷曲线，按照产业分为为第一产业、第二产业和第三产业日负荷曲线，按照供电环节分为发电和供电日负荷曲线。日负荷曲线还可根据不同的行业进行细分。日负荷曲线与地区、工作日或节假日等参数密切相关，主要应用的有典型季节日负荷曲线，根据这种曲线可计算出平均负荷、最小负荷等参数。在典型日负荷曲线当中，基荷定义为小于日最小负荷部分，而峰荷是大于日平均负荷的部分，在两者之间称为腰荷。5.2.1．有功日负荷曲线（折线法）图5-1折线法5.2.2．有功日负荷曲线（阶梯法）图5-2阶梯法5.3日负荷曲线的作用日负荷曲线的作用如下：便于电力部门安排次日的发电与输电计划；有利于电力部门对电量的平衡参数，运行方式及安全性进行有效的分析；便于电力部门根据曲线对供电厂和电力需求用户之间进行合理的电量分配，从而提高电力的利用效率。5.4影响日负荷曲线的因素大量因素可能对日负荷曲线造成影响，这些因素中，影响最大的是负荷结构。同时，影响因素与电力用户所在的行业密切相关。分析相关行业的主要影响因素可知，农业生产受天气，季节和生产周期影响，工业生产受生产班次与工艺流程，企业经营实际情况，设备正常运行或检修，产品销售周期等影响，商业受淡旺季，天气变化，节假休息日等影响。5.5反映日负荷曲线特性的指标日负荷曲线的重要参数包括日负荷率、日峰谷差日、最小负荷率与日峰谷差率。许多重工业生产基地设备24小时不停止运作，需要连续用电。这种情况下，其日负荷曲线波动很小，且长期处于高达90%的负荷率。服务行业与普通家庭用电随着每日的作息而变化，与白天相比，夜晚的负荷率要小很多。由于早期存在限电的情况，中国的日负荷曲线变化很小。在电力供给大量提升，供需改善后，居民用电占比不断提升，而负荷率则不断下降。通过增强对电力负荷的管理，提出一些关键的改进措施，可有效提高日负荷率。5.6日负荷曲线预测方法提高日负荷曲线的预测准确度，可提高电力系统的的经济效益。日符合曲线具有明显的规律性，不同年份特定月份的同一日，其日符合曲线往往是相似的。通过研究日符合曲线具的特点与形状，可以得出一系列参数，比如日负荷率V、最小负荷率U等。VU值与产业比重也密切相关，比如某地区以第二产业为主，则通过日负荷曲线计算得到的的VU值较高。将日负荷曲线预测过程分为以下两部，则可建立良好拟合的数学模型，并能够取得明显的效果，该方法已在东北电网得到了广泛应用。根据用电结构为基础，进行特征参数分析；根据特征参数和区域基准负荷，实施相应的曲线预测。电力负荷曲线往往是随机变化的，但是也会表现处一定的规律性。按照单位小时对负荷曲线进行测量，可汇总得到相应的随机时间序列。由于居民用电受到多种因素印象，如季节，天气，复杂的社会因素等，负荷变化曲线也会具备一定程度的周期性，在进行预测是应该考虑大这种特点。日负荷曲线采用的预测方法包括多重相关算法、时间序列法和谐波分解法。以上三种方法未考虑气象因素，而气象因素往往对负荷预测影响幅度较大，所以建立气象负荷模型，并对相关预测数据进行修正，可得到准确度较高的预测结果。5.6.1．多重相关算法在汇总负荷曲线的历史数据后，将其中负荷与周期的相关性分析总结，构建模型后得到预测数值，再进行有机结合后计算得出加权平均值。从线性估计理论出发，权重与方差负相关，将所有方差倒数叠加后得到加权平均值的方差倒数。5.6.2．时间序列法按照时间将电力负荷的历史数据进行排序，并得到相应的序列。参照序列的相关函数建立回归模型或滑动模型。同时采用条件期望预测、平衡线性最小方差预测或新息法自适应预测等。5.6.3．谐波分解法充分利用负荷曲线随时间变化的周期性，采用用谐波分析的方法计算得出预测值。5.7年负荷曲线年负荷曲线是汇总全年时间段内的所有负荷历史数据后，将其按照时间和小时数顺序进行排列得到的曲线，其可作为电力部门发电计划设计的重要依据，从年复合曲线中也可以通过计算，得到相关区域全年消耗的总电量。5.7.1．年最大负荷曲线图5-3年最大负荷曲线用途：通过负荷曲线设计和计划发电厂检修过程与新装机组5.7.2．年持续负荷曲线图5-4年持续负荷曲线定义：按照单位小时的负荷，将一整年的负荷进行从大到小的排列用途：设计与计划发电过程，评估负荷预测的可靠性通过负荷曲线计算得整年电能耗量最大负荷的利用所需时间通过用户的性质差异与负荷的时间差异，可以预估最大负荷的时间差异范围。结论在电力市场不断发展的背景下，对电力负荷经行精确可靠的预测已成为现代电力系统管理过程的重要部分。电力系统设计规划将负荷预测列为重要的组成内容，同时其也是研究电力系统的重要方式。根据负荷预测可对相关电力系统进行建设过程进行修正和调节，准确的负荷预测可确保电力系统正常运行，保证相关投资建设活动和电网布局合理分布。负荷预测需要考虑政治、经济、气候等多种因素，具有较高的不确定性特征，在试验过程中，须对当地实际情况进行分析后选择合适的预测方法进行组合，互相印证后得出预测值。通过相关策略预测负荷总量，确定规划地区的电力需求与电网供电容量。在得到预测结论后，可规划相关地区供电电源点，指导城网规划进行。一定区域内电力负荷与时间的关系称为负荷曲线。根据负荷曲线的变化，对电力系统进行调度和规划。在该方法实际应用过程中，由于用户的个体差异性，导致电力系统负荷在一定程度上随机变化。在详细记录历史情况后，探究负荷变化过程中的规律按照电力负荷历史数据建立相应的数学模型，并对未来一段时间内的负荷进行预测的方法成为回归分析法。回归分析法来源于数理统计，将观测到的数据分析后，确定变量间的关系后进行预测。灰色数学理论将负荷序列认同为一项真实的系统输出，其通过大量影响因素的综合作用得到结论。由于影响因素的未知性和不确定性，称之为系统的灰色特性。灰色系统理论将负荷序列变换，将其转化为有规律的生成数列后再建立相应的模型，应用到负荷预测当中。专家系统属于人工智能的一种，通过搜集大量特定行业的专业人才知识，并以此为基础进行推理从而解决相关的问题。专家系统汇集了大量专业人士的知识和经验，如果可以将专家系统与其他方法紧密结合形成有效的预测系统，将大幅提高负荷预测的精度。通过将负荷预测应用到商业活动模型，达到了对负荷预测相关理论进行深入研究的目的。本文首先对电力系统中负荷预测的含义、现状和趋势进行了分析，并重点研究了相关预测理论与方法。通过对应用过程中中小型商业综合体供电项目的实际情况进行详细分析后，总结了相关预测理论和实现方法。同时将仿真过程应用到预测方法的负荷曲线研究中，并将一系列方法得出的结果进行对比和分析，最后总结得到一种综合预测模型。在国内电力系统不断发展的同时，对电网进行有效的管