【正文】 系數(shù)擬合 要建立數(shù)學(xué)模型，首先要根據(jù)所給數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，表 52所給數(shù)據(jù)具有隨戶數(shù) N的增加，需要系數(shù) Kx初期快速下降，然后下降速度變慢并最后趨向于某一個(gè)下限值，那么可以采用指數(shù)函數(shù)Kx=a+bcx(a0,x= 13?N，其中 N為住宅戶數(shù) )作為需要系數(shù)與戶數(shù)對應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 圖 配電網(wǎng)絡(luò)中需要系數(shù)的特性 Figure need to factor in the distribution work features 然后觀察表 51所給出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不難得出住宅建筑需要系數(shù)的一些特性： [31] （ 1） 其值永遠(yuǎn)不大于 1，并當(dāng)戶數(shù)較少時(shí)可以取 1； （ 2） 隨戶數(shù)的增多而逐漸減小，而且減小速率先急后緩，并最終趨于某個(gè)值； 表 住宅建筑需要系數(shù)推薦值 Table Coefficient of remended value of residential construction needs 同一相戶數(shù) N 3 6 10 14 18 22 25 101 200 以上 需要系數(shù) Kx 1 本文的樣本數(shù)據(jù)不能直接使用表 51，還必須結(jié)合相關(guān)規(guī)定規(guī)范和規(guī)律來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，同時(shí)也方便統(tǒng)計(jì)計(jì)算： （ 1） 為滿足住宅用電的安全與可靠性，當(dāng)住宅同一相戶數(shù) N≤ 3時(shí)，需要系數(shù)取 l。 以上四個(gè)因素得到的系數(shù)就是需要系數(shù) KX，可以表達(dá)為 KX=PEMT KK ?? ?? 。 （由 matlab 仿真得到） Figure Prediction power function y = ? curve 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 23 X Variable 1 Residual Plot1010 1 2 3 X Variable 1殘差 圖 冪函數(shù) y= 表 函數(shù) y=a+bx輸出結(jié)果 Table function y = a + bx output 回歸統(tǒng)計(jì) Multiple R R Square Adjusted R Square 標(biāo)準(zhǔn)誤差 觀測值 42 圖表標(biāo)題y = R2 = 0123456780 5 10 15 20 25計(jì)算負(fù)荷線性 (計(jì)算負(fù)荷) 圖中可得 a=、 b= 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 21 表 冪函數(shù)： y=axb輸出結(jié)果 Table power function: y = axb output 回歸統(tǒng)計(jì) Multiple R R Square Adjusted R Square 標(biāo)準(zhǔn)誤差 觀測值 42 圖表標(biāo)題y = R2 = 0120 1 2 3 lny線性 ( ln y) 圖中可得 a’ =、 b=，即 a=ea’ =、 b= 表 對數(shù)函數(shù)： y=a+blnx輸出結(jié)果 Table logarithmic function: y = a + blnx output 回歸統(tǒng)計(jì) Multiple R R Square Adjusted R Square 標(biāo)準(zhǔn)誤差 觀測值 42 圖表標(biāo)題y = + R2 = 0123456780 10 20 30 40 50計(jì)算負(fù)荷線性 (計(jì)算負(fù)荷) 圖中可得 a=、 b= 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 22 因此從上面 3個(gè)表中可知，標(biāo)準(zhǔn)誤差最小的即回歸效果最好的曲線應(yīng)為冪函數(shù)曲線，因此本次回歸預(yù)測模型為 y= 建筑 電力 負(fù)荷 回歸 模型的建立 從 上 圖中觀察可知，住宅計(jì)算負(fù)荷隨著家電總功率的增加基本呈增長趨勢，但是趨于何種曲線并不明顯。即 ?=yi?或者 ?= yiabxi。 住宅 建筑計(jì)算負(fù)荷的預(yù)測 預(yù)測方法的確定 用電負(fù)荷預(yù)測按預(yù)測期限可分為即期預(yù)測 (日或周 )、短期預(yù)測 (1224個(gè)月 )、中期預(yù)測 (510年 )和長期預(yù)測 (1030年 )[24]。實(shí)際上住宅除了照明外，其用電量是由家用電器的擁有量 (設(shè)備功率 )所決定的，這是 一個(gè)不爭的事實(shí)。 其次， 需要系數(shù)值的不確定性。因此，如何根據(jù) 每個(gè)住宅建筑 自身特點(diǎn)，選擇一個(gè)科學(xué)的、能真實(shí)反映實(shí)際情況的住宅用電負(fù)荷指標(biāo)和需要系數(shù)，對當(dāng)前住宅 建筑 電氣設(shè)計(jì)是有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。 經(jīng)過相關(guān)科研人員的回返調(diào)查 ，基本上 11樓的日最高負(fù)荷大約于 ，而 12樓的日最高負(fù)荷大約于 左右 (該數(shù)據(jù)根據(jù) 該建筑住宅所處地區(qū) 氣候特點(diǎn)，于夏日 7月中旬測試 )。 單位產(chǎn)品耗電量法求出的用電設(shè)備負(fù)荷可能與實(shí)際負(fù)荷相差較大，所以在缺乏正式的用電設(shè)備容量時(shí)，還要按 “ 需要系數(shù)法 ” 重新進(jìn)行計(jì)算。 由于二項(xiàng)系數(shù)法不僅考慮了用電設(shè)備最大負(fù)荷時(shí)的平均功率，而且考慮了少數(shù)容量最大的設(shè)備投人運(yùn)行時(shí)對總計(jì)算負(fù)荷的額外影響。但因地理位置、經(jīng)濟(jì)條件、氣候環(huán)境等差異，各地區(qū)及主要城市要根據(jù)自己的特點(diǎn)又制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，表 ～ 電指標(biāo)值和參考的需要系數(shù)。 (2)利用系數(shù)法：采用利用系數(shù)求出最大系數(shù)求出最大負(fù)荷的平均值，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)得出計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算變電所高壓側(cè)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)加上變壓器的功率損耗。 （ 2） 只有 線間負(fù)荷時(shí)，等效三相負(fù)荷為：單臺(tái)時(shí)取線間負(fù)荷的 3 倍；多臺(tái)時(shí)取最大線間負(fù)荷的3 倍加上次大線間負(fù)荷的 3 倍。 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 7 （ 3） 氣體放電燈，金屬鹵化物燈除燈泡的功率外，還應(yīng)考慮鎮(zhèn)流器的功率損耗。 用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法，一般用于干線、配變電所的負(fù)荷計(jì)算。 按需要系數(shù)法確定用戶負(fù)荷 將用戶用電設(shè)備的總?cè)萘?Pe（不包括備用設(shè)備容量）乘上一企業(yè)需要系數(shù) Kx，可得到企業(yè)的有功計(jì)算負(fù)荷，即 P30=Kx*Pe （ ） 按年產(chǎn)量估算用戶負(fù)荷 將用戶年產(chǎn)量 A乘以單位產(chǎn)品耗電量 ɑ，就可得到企業(yè)全年的耗電量 Wɑ： 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 6 Wɑ=Aɑ （ ） 各類用戶的單位產(chǎn)品耗電量 ɑ可由有關(guān)設(shè)計(jì)單位根據(jù)實(shí)測統(tǒng)計(jì)資料確定，也可查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊。當(dāng)采用電纜線路時(shí) ，必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承受全部二級(jí)負(fù)荷。 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 5 一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩路電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡時(shí)；中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì) 上造成重大損失時(shí)，例如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品 報(bào)廢。 本文主要工作 本文就國內(nèi)外現(xiàn)行主要的經(jīng)典的負(fù)荷計(jì)算算法進(jìn)行研究，從中找出其實(shí)際操作過程中會(huì)出現(xiàn)的問題和優(yōu)缺點(diǎn)，基于此提出自己對于這類 方法的改進(jìn)意見和新方法，為今后負(fù)荷計(jì)算的有效進(jìn)行提供參考。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外大量文獻(xiàn)所探討的負(fù)荷預(yù)測方法有：時(shí)間序列法 [2]、電力彈性系數(shù)法 [3]、 灰色預(yù)測法 [4]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 [5]、小區(qū)密度法 [6]、遺傳算法 [7]等。所以，計(jì)算負(fù)荷也可以認(rèn)為就是半小時(shí)最大負(fù)荷。 At the same time, the power load calculation excessive investment also increased, reducing the project39。電力負(fù)荷計(jì)算過小，就會(huì)引起供電線路過熱，加速其絕緣的老化，還會(huì)過多損耗能量，可能引起電氣線路走火，引發(fā)重大事故；電力負(fù)荷計(jì)算過大，將會(huì)造成變壓器容量過剩，以及供電線路截面過大，相應(yīng)的保護(hù)整定值就會(huì)定得過高，從而降低了電氣設(shè)備保護(hù)的靈敏度；與此同時(shí)，電力 負(fù)荷計(jì)算過大還增加了投資，降低了工程的經(jīng)濟(jì)性。另外通過研究住宅需要系數(shù)的變化規(guī)律，采用一種三段歸納求和法擬合了需要系數(shù)與住宅戶數(shù)之間的數(shù)學(xué)模擬式，獲得了不同的住宅戶數(shù)所對應(yīng)的不同的需要系數(shù)，從而避免了工程設(shè)計(jì)中需要系數(shù)選值的不確定性與經(jīng)驗(yàn)性，提高負(fù)荷計(jì)算的精度，使之更科學(xué)地貼近工程實(shí)際。 由于導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約是（ 34） τ， τ 為發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。實(shí)際上，負(fù)荷也不可能是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因此負(fù)荷計(jì)算也只能力求接近實(shí)際。而對于需要系數(shù)的取值，因其影響因素多，因此國內(nèi)目前可利用資料不多。 電力負(fù)荷 的分級(jí)及對供電電源的要求 電力負(fù)荷（ electric power load） 又稱電力負(fù)載，有兩種含義：一種是指耗用電能的用電設(shè)備或用戶，如說重要負(fù)荷、一般負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、 照明負(fù)荷等；另一種是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載） 、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一、二級(jí)負(fù)荷者均屬三級(jí)負(fù)荷。供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)（這兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所）。在制定計(jì)劃、初步設(shè)計(jì)，特別是方案比較時(shí)可以較粗略的方法。 季節(jié)性負(fù)荷，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件出發(fā)，用以考慮變壓器的臺(tái)數(shù)和容量 。 （ 3） 電焊機(jī)的設(shè)備功率是指將額定功率換算到負(fù)載持續(xù)率為 100%時(shí)的有功功率。 單相負(fù)荷應(yīng)均衡分配到三相上。 當(dāng)采用需 要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將配電干線范圍內(nèi)的用電設(shè)備按類型統(tǒng)一劃組。 負(fù)荷計(jì)算方法 負(fù)荷計(jì)算方法有多種，主要有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法、單位面積法、單位指標(biāo)法以及單位產(chǎn)品耗電量法等。 目前國內(nèi)住宅電氣負(fù)荷計(jì)算基本上都采用需要系數(shù)法和單位指標(biāo)法。 二項(xiàng)式系數(shù)法使用前提及存在的問題 二項(xiàng) 式系數(shù)法，其計(jì)算公式 為 P30=bPN+cPX， b， c為二項(xiàng)式系數(shù)， PN為用電設(shè)備組所有設(shè)備的額定容量之和， PX為 x臺(tái) 最大容量的設(shè)備總?cè)萘俊? 利用系數(shù)法和單位產(chǎn)品耗電法使用前提及存在的問題 利用系數(shù)法 是 以平均負(fù)荷為基礎(chǔ)，利用概率論分析出最大負(fù)荷與平均負(fù)荷的關(guān)系。 同時(shí)筆者還發(fā)現(xiàn)國內(nèi)大部分電氣設(shè)計(jì)人員在建筑設(shè)計(jì)時(shí)沒有對建筑性質(zhì)、用戶用電特點(diǎn)等做認(rèn)真的調(diào)查研究，僅簡單地套用規(guī)范來設(shè)計(jì)。目前暫無定論說該兩種取值中哪種性價(jià)比上更合理，但從中可知需要系數(shù)的取值不同勢必影響了供配電設(shè)施的合理選擇以及初期投資狀況。 分析表 、表 ： 首先， 用電指標(biāo)劃分因素的單一性。 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 16 4 典型住宅電力負(fù)荷的 回歸 預(yù)測與分析 用電量的調(diào)查分析 隨著近幾年 北京 市 發(fā)展開發(fā) 步子的加大，居民的住宅面積和住宅條件得到大大改善，據(jù)資料顯示， 2021年 北京 市人均住宅建筑面積為 [23]， 而且隨著改革開放的深入 。表 42戶 2021年每月用電量及年總用電量和月平均用電量情況。因此要根據(jù)不同情況，選用不同的回歸預(yù)測方法。 樣本數(shù)據(jù)的獲取 本次預(yù)測的樣本數(shù)據(jù)是根據(jù)調(diào)查典型住宅居民家用電器的擁有量和年用電量的統(tǒng)計(jì)獲得 的 ，計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)計(jì)算得到，見表 。 （ 2） 冪函數(shù)： y=axb，可以設(shè) y’=lny， a’=lna， x’=lnx,轉(zhuǎn)換成 y’=a’+bx’。 另外通過下圖 y= 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 24 圖 典型三居室的電氣插座平面圖 Figure a typical threebedroom floor plan for electrical outlet 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 25 5 住宅電力 負(fù)荷 需要系數(shù)的分析與研究 住宅建筑需要系數(shù)的分析 需要系數(shù)的分析 正如前文所介紹的， 需要系數(shù)法：計(jì)算公式為 P30=KXΣ PN， KX為需要系數(shù)，Σ PN為用電設(shè)備組所有設(shè)備的額定容量，這種方法最關(guān)鍵的就是選擇需要系數(shù) KX。目前國內(nèi)研究這方面的也有，但是大多數(shù)方法都是通過獲取大量的樣本數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來獲得需要系數(shù)，這不僅需要耗費(fèi)大量的人 力物力，而且所得出的結(jié)果因?yàn)榈乩砦恢貌町愂沟闷潆y以推廣應(yīng)用。最后，重要的是確定 a、 b、。 北京林業(yè)大學(xué)本科 畢業(yè)論文 26 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) 通過 西門子《電氣安裝技術(shù)手冊》 [13]介紹：成套設(shè)備中的各用電設(shè)備或用電設(shè)備組不可能同時(shí)接通，即需要系數(shù)總是小于 1，并且隨著用電設(shè)備數(shù)量的增多而減小，也就是說從用電設(shè)備經(jīng)分支配電裝置、主配電設(shè)備、輸變電站直至供電部門，需要系數(shù)是逐漸下降的，如圖 。 需要系數(shù)的影響因素大致有以下 4個(gè)方面： 第一、并非供電范圍內(nèi)的所有用電設(shè)備都會(huì)同時(shí)投入使用，有同時(shí)系數(shù) KT表示 ； 第二、并非投入使用的所有電氣設(shè)備任何時(shí)候都會(huì)滿載運(yùn)行，有負(fù)荷系數(shù) KM； 第三、電氣設(shè)備額定功率與輸入功率不一定相等，有電氣設(shè)備平均效率 ?E； 第四、直接向電氣設(shè)備配電線路上的功率損耗后，電氣設(shè)備輸入功率 與系統(tǒng)向設(shè)備提供