Improving the Electric Load Calculation for Apartment Buildings Based on Their Specific Power Capacity
Keywords:
multi-apartment residential buildings, specific electrical load, statistical analysis, load schedule
Abstract
The revision of regulatory documents aimed at improving the design of urban power supply systems makes it relevant to scrutinize the currently used methods for calculating the electrical loads that determine the number and capacity of transformer substations, cross-sections of power supply cables, and the estimated capacity of the utility connection. The methodology used in designing a residential microdistrict power supply system is focused on how the total living space of apartment buildings is used. Its advantage lies in the simplicity of calculations, but the lack of adaptation to a decrease in the actual specific load per unit area with its growth plus an overestimated fixed standard value give an unreliable final result. To preserve the advantages of the method, it is proposed to adjust it toward bringing the results of calculating the total power consumed by apartment buildings from substation buses closer to the actual load values. The daily load schedules of apartment buildings of standard designs equipped with electric stoves in the range of 11–25 floors were monitored. Measurements were taken at input switchgears. The electricity consumption of apartments, electrical receivers of common house needs, and a relatively small commercial load of apartment buildings were recorded at half-hour intervals. Statistical processing of measurements has shown that apartment buildings of 11–18 floors and 19–25 floors can be united into a common cluster based on the maximum specific load. By combining the daily load schedules for different numbers of apartment buildings, the dependence of specific load values on the building total area has been constructed. It has been shown that the results of calculating the apartment building total load correspond to the results of its calculation based on the specific load (of apartments), taking into account the common house needs and commercial load.
References
1. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов в Республике Татарстан. – Электричество, 2021, № 6, с. 62–71.
2. Надтока И.И., Павлов А.В. Повышение точности расчета электрических нагрузок многоквартирных домов с электроплитами. – Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2015, № 2, c. 45–48.
3. Таваров С.Ш. и др. Метод прогнозирования и расчёта электрической нагрузки коммунально-бытовых потребителей в условиях неопределённости. – iPolytech Journal, 2023, т. 27, № 3, с. 565–573.
4. Надтока И.И. и др. Анализ основных закономерностей в электропотреблении жилой части многоквартирных домов в Московском регионе. – Промышленная энергетика, 2023, № 11, с. 21–27.
5. Соловьева А.С., Шведов Г.В. Сравнительный анализ зимних и летних графиков электрической нагрузки рабочих и выходных дней многоквартирных домов с электроплитами в системах электроснабжения крупных городов. – Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика, 2023, т. 23, № 1, с. 27–37.
6. Морсин И.А., Шведов Г.В. Формирование электрических нагрузок на шинах вводного распределительного устройства современных многоквартирных домов. – Промышленная энергетика, 2023, № 7, с. 22–29.
7. РД 34.20.185-94. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. М.: Энергоатомиздат, 1999, 31 с.
8. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа. М.: ФГБУ «РСТ», 2024, 168 с.
9. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области. – Электричество, 2023, № 7, с. 52–65.
10. Солуянов Ю.И., Федотов А.И., Ахметшин А.Р. Расчет поправочного коэффициента к нормативным значениям удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов г. Москвы и Московской области. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2022, т. 24, № 4, с. 142–153.
11. Пустовгар А.П., Андреева Н.П. Применение параметрического метода нормирования в строительной отрасли. – Стандарты и качество, 2024, № 1, с. 95–99.
12. Савина Н.В., Лисогурская Л.Н., Лисогурский И.А. Накопители электрической энергии как средство повышения надёжности и экономичности функционирования электрической сети. – Международный научно-исследовательский журнал, 2020, № 2-1(92), с. 63–70.
13. Токарев И.С. и др. Алгоритм работы системы накопления энергии в структуре электротехнического комплекса объекта газовой отрасли. – Электричество, 2024, № 4, с. 51–63.
14. Илюшин П.В. Повышение надежности функционирования распределительных электрических сетей за счет эффективного применения систем накопления электроэнергии. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 6 (75), с. 64–74.
15. Суворов А.А., Илюшин П.В. Модернизация алгоритма виртуального синхронного генератора для управления системой накопления электроэнергии в микросети. – Электричество, 2024, № 7, с. 14–29.
16. Джендубаев А.-З.Р., Кононов Ю.Г., Джендубаев Э.А.-З. Моделирование минигрид постоянно-переменного тока с газотурбинной и солнечной электростанциями. – Электричество, 2024, № 7, с. 49–66.
17. Лоскутов А.Б. и др. Интеллектуальные распределительные сети 10–20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Промышленная энергетика, 2013, № 12, c. 3–7.
18. Лоскутов А.Б., Лоскутов А.А., Зырин Д.В. Разработка и исследование гибкой интеллектуальной электрической сети среднего напряжения, основанной на гексагональной структуре. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2016, № 3 (114), c. 85–94.
19. Лоскутов А.Б. и др. Городские распределительные сети 10–20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013, № 5 (102), с. 309–315.
20. Соснина Е.Н., Липужин И.А., Крюков Е.В. Перспективы внедрения гексагональных распределительных электрических сетей. – Инженерный вестник Дона, 2013, № 4 (27), с. 67.
21. Кудрин Б.И. Расчет электрических нагрузок потребителей: история, состояние, комплексный метод. – Промышленная энергетика, 2015, № 5, с. 14–22.
22. Кудрин Б.И., Лосев З.А. О необходимой точности методов расчета электрических нагрузок и оценки надежности систем электроснабжения промышленных предприятий. – Известия вузов СССР. Электромеханика, 1982, № 12, с. 1448–1451.
23. Федотов А.И., Вагапов Г.В. Нормирование электропотребления на основе математического моделирования. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2008, № 9-10, с. 130–133.
24. Солуянов Ю.И. и др. Результаты статистического анализа электрических нагрузок многоквартирных домов г. Москвы. – Электрические станции, 2023, № 2 (1099), с. 22–28.
25. Солуянов Ю.И. и др. Анализ удельных электрических нагрузок коттеджных поселков. – Электричество, 2024, № 4, с. 36–50.
26. Гореева Н.М., Демидова Л.Н. Статистика. М.: Прометей, 2019, 496 с.
27. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning: with Applications in R. 2nd ed. Springer, 2021, 612 p.
28. Надтока И.И. и др. Влияние длительности интервала измерений потребления электроэнергии на точность определения максимальной нагрузки по нагреву. – Промышленная энергетика, 2022, № 12, с. 21–25.
---
Работа выполнена за счет гранта Академии наук Республики Татарстан, предоставленного молодым кандидатам наук (постдокторантам) с целью защиты докторской диссертации, выполнения научно-исследовательских работ, а также выполнения трудовых функций в научных и образовательных организациях Республики Татарстан в рамках Государственной программы Республики Татарстан «Научно-технологическое развитие Республики Татарстан».
#
1. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 6, pp. 62–71.
2. Nadtoka I.I., Pavlov A.V. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskiy region. Tehnicheskie nauki – in Russ. (Proceedings of Universities. North Caucasian Region. Technical Science), 2015, No. 2, pp. 45–48.
3. Tavarov S.Sh. et al. iPolytech Journal, 2023, vol. 27, No. 3, pp. 565–573.
4. Nadtoka I.I. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2023, No. 11, pp. 21–27.
5. Solov’eva A.S., Shvedov G.V. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika – in Russ. (Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering), 2023, vol. 23, No. 1, pp. 27–37.
6. Morsin I.A., Shvedov G.V. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2023, No. 7, pp. 22–29.
7. RD 34.20.185-94. Instruktsiya po proektirovaniyu gorodskih elektricheskih setey (Instructions for the Design of Urban Electric Networks). M.: Energoatomizdat, 1999, 31 p.
8. SP 256.1325800.2016. Elektroustanovki zhilyh i obshchestven-nyh zdaniy. Pravila proektirovaniya i montazha (Electrical Installations of Residential and Public Buildings. Design and Installation Rules). M.: FGBU «RST», 2024, 168 p.
9. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 52–65.
10. Soluyanov Yu.I., Fedotov A.I., Ahmetshin A.R. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2022, vol. 24, No. 4, pp. 142–153.
11. Pustovgar A.P., Andreeva N.P. Standarty i kachestvo – in Russ. (Standards and Quality), 2024, No. 1, pp. 95–99.
12. Savina N.V., Lisogurskaya L.N., Lisogurskiy I.A. Mezhdu-narodnyy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal – in Russ. (International Scientific Research Journal), 2020, No. 2-1(92), pp. 63–70.
13. Tokarev I.S. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 51–63.
14. Ilyushin P.V. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. 6 (75), pp. 64–74.
15. Suvorov A.A., Ilyushin P.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 7, pp. 14–29.
16. Dzhendubaev A.-Z.R., Kononov Yu.G., Dzhendubaev E.A.-Z. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 7, pp. 49–66.
17. Loskutov A.B. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2013, No. 12, pp. 3–7.
18. Loskutov A.B., Loskutov A.A., Zyrin D.V. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2016, No. 3 (114), pp. 85–94.
19. Loskutov A.B. et al. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2013, No. 5 (102), pp. 309–315.
20. Sosnina E.N., Lipuzhin I.A., Kryukov E.V. Inzhenernyy vestnik Dona – in Russ. (Engineering Journal of Don), 2013, No. 4 (27), pp. 67.
21. Kudrin B.I. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2015, No. 5, pp. 14–22.
22. Kudrin B.I., Losev Z.A. Izvestiya vuzov SSSR, Elektromeha-nika – in Russ. (News of Universities of the USSR. Electromechanics), 1982, No. 12, pp. 1448–1451.
23. Fedotov A.I., Vagapov G.V. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2008, No. 9-10, pp. 130–133.
24. Soluyanov Yu.I. et al. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Power Plants), 2023, No. 2 (1099), pp. 22–28.
25. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 36–50.
26. Goreeva N.M., Demidova L.N. Statistika (Statistics). M.: Prometey, 2019, 496 p.
27. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning: with Applications in R. 2nd ed. Springer, 2021, 612 p.
28. Nadtoka I.I. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2022, No. 12, pp. 21–25
---
The work was financially supported by the grant of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, which was provided to young candidates of sciences (postdoctoral fellows) for the purpose of defending a doctoral dissertation, performing research work, as well as performing labor functions in scientific and educational organizations of the Republic of Tatarstan within the framework of the State Program of the Republic of Tatarstan “Scientific and Technological Development of the Republic of Tatarstan”
2. Надтока И.И., Павлов А.В. Повышение точности расчета электрических нагрузок многоквартирных домов с электроплитами. – Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки, 2015, № 2, c. 45–48.
3. Таваров С.Ш. и др. Метод прогнозирования и расчёта электрической нагрузки коммунально-бытовых потребителей в условиях неопределённости. – iPolytech Journal, 2023, т. 27, № 3, с. 565–573.
4. Надтока И.И. и др. Анализ основных закономерностей в электропотреблении жилой части многоквартирных домов в Московском регионе. – Промышленная энергетика, 2023, № 11, с. 21–27.
5. Соловьева А.С., Шведов Г.В. Сравнительный анализ зимних и летних графиков электрической нагрузки рабочих и выходных дней многоквартирных домов с электроплитами в системах электроснабжения крупных городов. – Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика, 2023, т. 23, № 1, с. 27–37.
6. Морсин И.А., Шведов Г.В. Формирование электрических нагрузок на шинах вводного распределительного устройства современных многоквартирных домов. – Промышленная энергетика, 2023, № 7, с. 22–29.
7. РД 34.20.185-94. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. М.: Энергоатомиздат, 1999, 31 с.
8. СП 256.1325800.2016. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа. М.: ФГБУ «РСТ», 2024, 168 с.
9. Солуянов Ю.И. и др. Актуализация удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов Москвы и Московской области. – Электричество, 2023, № 7, с. 52–65.
10. Солуянов Ю.И., Федотов А.И., Ахметшин А.Р. Расчет поправочного коэффициента к нормативным значениям удельных электрических нагрузок многоквартирных жилых домов г. Москвы и Московской области. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2022, т. 24, № 4, с. 142–153.
11. Пустовгар А.П., Андреева Н.П. Применение параметрического метода нормирования в строительной отрасли. – Стандарты и качество, 2024, № 1, с. 95–99.
12. Савина Н.В., Лисогурская Л.Н., Лисогурский И.А. Накопители электрической энергии как средство повышения надёжности и экономичности функционирования электрической сети. – Международный научно-исследовательский журнал, 2020, № 2-1(92), с. 63–70.
13. Токарев И.С. и др. Алгоритм работы системы накопления энергии в структуре электротехнического комплекса объекта газовой отрасли. – Электричество, 2024, № 4, с. 51–63.
14. Илюшин П.В. Повышение надежности функционирования распределительных электрических сетей за счет эффективного применения систем накопления электроэнергии. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2022, № 6 (75), с. 64–74.
15. Суворов А.А., Илюшин П.В. Модернизация алгоритма виртуального синхронного генератора для управления системой накопления электроэнергии в микросети. – Электричество, 2024, № 7, с. 14–29.
16. Джендубаев А.-З.Р., Кононов Ю.Г., Джендубаев Э.А.-З. Моделирование минигрид постоянно-переменного тока с газотурбинной и солнечной электростанциями. – Электричество, 2024, № 7, с. 49–66.
17. Лоскутов А.Б. и др. Интеллектуальные распределительные сети 10–20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Промышленная энергетика, 2013, № 12, c. 3–7.
18. Лоскутов А.Б., Лоскутов А.А., Зырин Д.В. Разработка и исследование гибкой интеллектуальной электрической сети среднего напряжения, основанной на гексагональной структуре. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2016, № 3 (114), c. 85–94.
19. Лоскутов А.Б. и др. Городские распределительные сети 10–20 кВ с гексагональной конфигурацией. – Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2013, № 5 (102), с. 309–315.
20. Соснина Е.Н., Липужин И.А., Крюков Е.В. Перспективы внедрения гексагональных распределительных электрических сетей. – Инженерный вестник Дона, 2013, № 4 (27), с. 67.
21. Кудрин Б.И. Расчет электрических нагрузок потребителей: история, состояние, комплексный метод. – Промышленная энергетика, 2015, № 5, с. 14–22.
22. Кудрин Б.И., Лосев З.А. О необходимой точности методов расчета электрических нагрузок и оценки надежности систем электроснабжения промышленных предприятий. – Известия вузов СССР. Электромеханика, 1982, № 12, с. 1448–1451.
23. Федотов А.И., Вагапов Г.В. Нормирование электропотребления на основе математического моделирования. – Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2008, № 9-10, с. 130–133.
24. Солуянов Ю.И. и др. Результаты статистического анализа электрических нагрузок многоквартирных домов г. Москвы. – Электрические станции, 2023, № 2 (1099), с. 22–28.
25. Солуянов Ю.И. и др. Анализ удельных электрических нагрузок коттеджных поселков. – Электричество, 2024, № 4, с. 36–50.
26. Гореева Н.М., Демидова Л.Н. Статистика. М.: Прометей, 2019, 496 с.
27. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning: with Applications in R. 2nd ed. Springer, 2021, 612 p.
28. Надтока И.И. и др. Влияние длительности интервала измерений потребления электроэнергии на точность определения максимальной нагрузки по нагреву. – Промышленная энергетика, 2022, № 12, с. 21–25.
---
Работа выполнена за счет гранта Академии наук Республики Татарстан, предоставленного молодым кандидатам наук (постдокторантам) с целью защиты докторской диссертации, выполнения научно-исследовательских работ, а также выполнения трудовых функций в научных и образовательных организациях Республики Татарстан в рамках Государственной программы Республики Татарстан «Научно-технологическое развитие Республики Татарстан».
#
1. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 6, pp. 62–71.
2. Nadtoka I.I., Pavlov A.V. Izvestiya vuzov. Severo-Kavkazskiy region. Tehnicheskie nauki – in Russ. (Proceedings of Universities. North Caucasian Region. Technical Science), 2015, No. 2, pp. 45–48.
3. Tavarov S.Sh. et al. iPolytech Journal, 2023, vol. 27, No. 3, pp. 565–573.
4. Nadtoka I.I. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2023, No. 11, pp. 21–27.
5. Solov’eva A.S., Shvedov G.V. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika – in Russ. (Bulletin of South Ural State University. Series: Power Engineering), 2023, vol. 23, No. 1, pp. 27–37.
6. Morsin I.A., Shvedov G.V. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2023, No. 7, pp. 22–29.
7. RD 34.20.185-94. Instruktsiya po proektirovaniyu gorodskih elektricheskih setey (Instructions for the Design of Urban Electric Networks). M.: Energoatomizdat, 1999, 31 p.
8. SP 256.1325800.2016. Elektroustanovki zhilyh i obshchestven-nyh zdaniy. Pravila proektirovaniya i montazha (Electrical Installations of Residential and Public Buildings. Design and Installation Rules). M.: FGBU «RST», 2024, 168 p.
9. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2023, No. 7, pp. 52–65.
10. Soluyanov Yu.I., Fedotov A.I., Ahmetshin A.R. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2022, vol. 24, No. 4, pp. 142–153.
11. Pustovgar A.P., Andreeva N.P. Standarty i kachestvo – in Russ. (Standards and Quality), 2024, No. 1, pp. 95–99.
12. Savina N.V., Lisogurskaya L.N., Lisogurskiy I.A. Mezhdu-narodnyy nauchno-issledovatel’skiy zhurnal – in Russ. (International Scientific Research Journal), 2020, No. 2-1(92), pp. 63–70.
13. Tokarev I.S. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 51–63.
14. Ilyushin P.V. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and Distribution), 2022, No. 6 (75), pp. 64–74.
15. Suvorov A.A., Ilyushin P.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 7, pp. 14–29.
16. Dzhendubaev A.-Z.R., Kononov Yu.G., Dzhendubaev E.A.-Z. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 7, pp. 49–66.
17. Loskutov A.B. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2013, No. 12, pp. 3–7.
18. Loskutov A.B., Loskutov A.A., Zyrin D.V. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2016, No. 3 (114), pp. 85–94.
19. Loskutov A.B. et al. Trudy NGTU im. R.E. Alekseeva – in Russ. (Proceedings of NNSTU a.n. R.E. Alekseev), 2013, No. 5 (102), pp. 309–315.
20. Sosnina E.N., Lipuzhin I.A., Kryukov E.V. Inzhenernyy vestnik Dona – in Russ. (Engineering Journal of Don), 2013, No. 4 (27), pp. 67.
21. Kudrin B.I. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2015, No. 5, pp. 14–22.
22. Kudrin B.I., Losev Z.A. Izvestiya vuzov SSSR, Elektromeha-nika – in Russ. (News of Universities of the USSR. Electromechanics), 1982, No. 12, pp. 1448–1451.
23. Fedotov A.I., Vagapov G.V. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Problemy energetiki – in Russ. (News of Higher Educational Institutions. Energy Problems), 2008, No. 9-10, pp. 130–133.
24. Soluyanov Yu.I. et al. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Power Plants), 2023, No. 2 (1099), pp. 22–28.
25. Soluyanov Yu.I. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2024, No. 4, pp. 36–50.
26. Goreeva N.M., Demidova L.N. Statistika (Statistics). M.: Prometey, 2019, 496 p.
27. James G. et al. An Introduction to Statistical Learning: with Applications in R. 2nd ed. Springer, 2021, 612 p.
28. Nadtoka I.I. et al. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 2022, No. 12, pp. 21–25
---
The work was financially supported by the grant of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, which was provided to young candidates of sciences (postdoctoral fellows) for the purpose of defending a doctoral dissertation, performing research work, as well as performing labor functions in scientific and educational organizations of the Republic of Tatarstan within the framework of the State Program of the Republic of Tatarstan “Scientific and Technological Development of the Republic of Tatarstan”
Published
2025-03-27
Issue
Section
Article
