【正文】 ......................................... 8 負(fù)荷計(jì)算方法 ........................................................................................................ 8 各種計(jì)算方法的適用條件及優(yōu)缺點(diǎn) ................................................................................. 10 需要系數(shù)法使用前提及存在的問(wèn)題 ....................................................................... 10 二項(xiàng)式系數(shù)法使用前提及存在的問(wèn)題 ....................................................................11 利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電法使用前提及存在的問(wèn)題 ............................................11 國(guó)內(nèi)住宅建筑用電負(fù)荷及計(jì)算的現(xiàn)狀 ............................................................................. 12 住宅建筑的供電 方案 ............................................................................................ 12 問(wèn)題的提出 .................................................................................................................... 14 4 典型住宅電力負(fù)荷的回歸預(yù)測(cè)與分析 ...................................................................................... 16 用電量的調(diào)查分析 ......................................................................................................... 16 住宅建筑計(jì)算負(fù)荷的預(yù)測(cè) ............................................................................................... 16 預(yù)測(cè)方法的確定 ................................................................................................... 16 回歸分析理論基礎(chǔ) ............................................................................................... 17 樣本數(shù)據(jù)的獲取 .................................................................................................... 18 建筑電力負(fù)荷回歸模型的建立 .............................................................................. 20 預(yù)測(cè)模型的顯著性檢驗(yàn)及殘差分析 ....................................................................... 22 預(yù)測(cè)模型的應(yīng)用 ............................................................................................................. 23 5 住宅電力負(fù)荷需要系數(shù)的分析與研究 ...................................................................................... 25 住宅建筑需要系數(shù)的分析 ............................................................................................... 25 需要系數(shù)的分析 ................................................................................................... 25 住宅需要系數(shù)的研究 ...................................................................................................... 25 住宅建筑需要系數(shù)隨戶數(shù)變化的規(guī)律及樣本數(shù)據(jù) .................................................. 26 歸納求和模型的需要系數(shù)擬合 .............................................................................. 27 需要系數(shù)求解誤差分析 ........................................................................................ 29 6 總結(jié)與展望 ............................................................................................................................. 30 總結(jié) .............................................................................................................................. 30 前景與展望 .................................................................................................................... 30 致謝 ........................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................... 33 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 1 1 緒論 研究的目的及意義 供電系統(tǒng)要能可靠地正常運(yùn)行，就必須使其元件包括電力變壓器、電器、電線電纜等都必須選擇得當(dāng)，除了應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。 通常當(dāng)電力負(fù)荷增大 10%時(shí)，變壓器容量要增加 11%一 12%，電線電纜等有色金屬的消耗量相應(yīng)增加 15%一 20%，同時(shí)還會(huì)增加變壓器無(wú)功功率所造成的有功電力損耗。本文選擇住宅建筑的電氣負(fù)荷為研究對(duì)象，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范，采用基于 Excel軟件的回歸分析方法，建立了以家用電器功率為自變量、住宅計(jì)算負(fù)荷為因變量的負(fù)荷預(yù)測(cè)模型 ，從而解決了規(guī)范中單純依靠建筑面積所帶來(lái)的問(wèn)題，并可應(yīng)用于不同經(jīng)濟(jì)狀況的住宅的負(fù)荷預(yù)測(cè)。按計(jì)算負(fù)荷選擇的電力變壓器、電器、電線 電纜如以最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不致超出允許值，因而也不會(huì)影響其使用壽命。但是由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷的因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定規(guī)律可循，但準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷卻十分困難。 在負(fù)荷計(jì)算方面，文獻(xiàn) [10][11][12]分別介紹日本、美國(guó)等國(guó)負(fù)荷計(jì)算方法和我國(guó)香港地區(qū)的住宅設(shè)計(jì)情況，都主要是采用需要系數(shù)法，也有文獻(xiàn) [13]提出了分布參數(shù)系數(shù)法，目前在新疆建筑設(shè)計(jì)院有應(yīng)用，但因國(guó)內(nèi)外的一些設(shè)計(jì)手冊(cè)無(wú)據(jù)可 查，因此也沒(méi)有得到推廣。按行業(yè)分，有工業(yè)負(fù)荷、非工業(yè)負(fù)荷和居民生活負(fù)荷等。 （ 3）三級(jí)負(fù)荷（ third order load）。二級(jí)負(fù)荷也要求有兩路獨(dú)立電源供電，當(dāng)工作電源失去時(shí)，由運(yùn)行人員手動(dòng)操作投入備用電源。 確定等效三相設(shè)備容量用戶計(jì)算負(fù)荷的方法很多，可根據(jù)不同情況和要求采用不同的方法。 一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷，用以確定備用電源或應(yīng)急電源。 （ 2） 斷續(xù)或短時(shí) 工作制電動(dòng)機(jī)的設(shè)備功率，當(dāng)采用需 要系數(shù)法或二項(xiàng)式法計(jì)算時(shí)，是將額定功率統(tǒng)一換算到負(fù)載持續(xù)率為 25%時(shí)的有功功率。否則計(jì)算低壓總負(fù)荷時(shí)，不應(yīng)考慮消防負(fù)荷。 （ 3） 類型不同的用電設(shè)備，其總?cè)萘繎?yīng)按有功和無(wú)功負(fù)荷分別相加確定。 本文將 計(jì)算負(fù)荷記為 P30。 (4)單位面積功率法、單位指標(biāo)法、單位產(chǎn)品耗電法等，前兩者多用于民用建筑，后者用于某些企業(yè)方面。 從該方法的計(jì)算公式中不難看出，需要系數(shù)的選取直接關(guān)系到負(fù)荷計(jì)算的精度及可靠性，但 現(xiàn)行的需要系數(shù)值大多數(shù)是轉(zhuǎn)抄或參照國(guó)外的，實(shí)踐證明，這些系數(shù)往往偏高偏大，比較保守。在確定車間變電所和全廠總負(fù)荷計(jì)算時(shí)，則通常不采用，還是采用 “ 需要系數(shù)法 ” 比采用 “ 二項(xiàng)式法 ” 更接近實(shí)際用電情況。小區(qū)內(nèi)單臺(tái)變壓器容量根據(jù)規(guī)范一般要求不大于 630 kVA，對(duì)于建筑面積較大、戶數(shù)較多的住宅 建筑一般要求設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器，以便避免日后檢修時(shí)造成長(zhǎng)時(shí)間停電。表 36戶、用電負(fù)荷指標(biāo)為 6kW的原電氣設(shè)計(jì)圖紙，因需要系數(shù)的取值不同，造成了其計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算電流、所選擇 的配電設(shè)施以及初期投資上的差異。 目前住宅每戶用電負(fù)荷與需要系數(shù)的取值主要參照 《住宅建筑電氣設(shè)計(jì) 規(guī)范》 中的規(guī)定，如表、表 。 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 15 表 住宅建筑設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn) Table Calculation of a standard residential building design 表 住宅建筑需要系數(shù)推薦值 Table Coefficient of remended value of residential construction needs 因此在住宅 建筑 電氣規(guī)劃設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，選擇一個(gè)科學(xué)、真實(shí)并能夠基本反映居民經(jīng)濟(jì)水平的住宅用電指標(biāo)以及合理的需要系數(shù)，對(duì)于指導(dǎo)住宅 建筑 配電設(shè)施的合理選擇具有很強(qiáng)的緊迫性和十分重要的意義。 在供電單位的支持下，本次調(diào)查獲取了 某住宅樓 42戶住戶 2021年 — 2021年每月用電量數(shù)據(jù)，分析近三年數(shù)據(jù)表，不難看出住戶用電量具有周期性、季節(jié)性和趨勢(shì)性特點(diǎn)，一般用電量大的月份集中在夏季的 9月份以及 l、 2月份，這主要 是由于 北京 夏季氣溫高，空調(diào)的使用以及 2月份春節(jié)來(lái)臨等季節(jié)、節(jié)日因素的影響?；貧w預(yù)測(cè)方法根據(jù)影響因素可分為線性回歸與非線性回歸。通過(guò)了 t檢驗(yàn)等，只是表明了回歸方程是有效的，但不能保證數(shù)據(jù)擬和得很好，也不能排除由于意外原因而導(dǎo)致的數(shù)據(jù) 不完全可靠，比如有異常值出現(xiàn)、周期性因素干擾等，因此可以通過(guò)殘差分析 (即 ?=yi?)以及殘差圖來(lái)幫助我們?cè)\斷回歸效果與樣本數(shù)據(jù)的質(zhì)量，檢查預(yù)測(cè)模型是否滿足基本假定。 由于 冪函數(shù)和對(duì)數(shù)函數(shù)存在非線性問(wèn)題，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換變成一元線性回歸問(wèn)題： （ 1） 對(duì)數(shù)函數(shù)： y=a+blnx，將 lnx換成 x’ 變成 y=a+bx。 plot(x,y) 預(yù)測(cè)模型的顯著性檢驗(yàn) 及殘差分析 本文采用概率論中的 t檢驗(yàn)來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，由附件（冪函數(shù)的 EXCEL數(shù)據(jù)分析）得，回歸系數(shù) a的顯著性檢驗(yàn)的 t值為 t= ，取顯著性水平 ɑ=，自由度為 n2=40，查 t分布表得臨界值 tɑ/2(40)=，從而 t = 可知系數(shù) a顯著不為 零；同理可得回歸系數(shù) b 的顯著性檢驗(yàn)的 t 值為 t = ，因此認(rèn)為住宅計(jì)算負(fù)荷 y 對(duì)住宅家用電器總功率 x的回歸效果顯著。 則通過(guò)計(jì)算總的電器設(shè)備功率為 13000W，根據(jù)預(yù)測(cè)模型可得其計(jì)算負(fù)荷為 ，根據(jù)其發(fā)展空間及考慮部分裕度，故該住戶的計(jì)算負(fù)荷應(yīng)為 。因此，研究住宅需要系數(shù)變化及其與住宅戶數(shù)相對(duì)應(yīng)的合理取值關(guān)系，就顯得非常有現(xiàn)實(shí)意義。 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 27 表 住宅戶數(shù)與需要系數(shù)的樣本數(shù)據(jù) Table Coefficient of residential households and the need to sample data 同一相戶數(shù) N 3 6 9 15 18 21 24 102 201 需要系數(shù) Kx 1 歸納求和 模型的 需要