鹽城電網(wǎng)負(fù)荷特性分析

鹽城供電公司 袁伯軍 周 昕

鹽城電網(wǎng)負(fù)荷特性分析

鹽城供電公司 袁伯軍 周 昕

根據(jù)對(duì)2009年鹽城電網(wǎng)冬季、夏季供用電各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，研究鹽城電網(wǎng)負(fù)荷特性、四季典型日負(fù)荷曲線變化規(guī)律以及同氣溫的敏感關(guān)系，對(duì)10年夏季鹽城空調(diào)負(fù)荷水平進(jìn)行計(jì)算及預(yù)測(cè)。為調(diào)度部門電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、運(yùn)行方式安排以及需求側(cè)管理提供參考。

負(fù)荷特性；空調(diào)負(fù)荷

1.引言

隨著沿海大開(kāi)發(fā)已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，鹽城經(jīng)濟(jì)及電網(wǎng)的發(fā)展已駛?cè)肟焖偻ǖ溃?5至09年鹽城電網(wǎng)各項(xiàng)供電量指標(biāo)均增長(zhǎng)一倍，年平均增長(zhǎng)率達(dá)到18%，09年鹽城電網(wǎng)最高負(fù)荷已達(dá)到225萬(wàn)千瓦。因此準(zhǔn)確的電力負(fù)荷分析及預(yù)測(cè)對(duì)提高電網(wǎng)安全運(yùn)行、提高電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，保證社會(huì)的正常生產(chǎn)和生活有著重要意義。

2.負(fù)荷構(gòu)成分析

鹽城是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大市，又是新興工業(yè)城市。目前鹽城生態(tài)化工、汽車、鋼鐵能源等工業(yè)發(fā)展勢(shì)頭較為迅猛，城市建設(shè)速度正在加快，人口較多，因此工業(yè)與居民生活用電所占比例較大，其中工業(yè)用電量比例已占全市用電量70%以上。

2.1 工業(yè)負(fù)荷

鹽城地區(qū)的工業(yè)負(fù)荷所占比例比較大。其聯(lián)鑫鋼鐵、大和化工、雙多化工、磊達(dá)水泥等重工業(yè)負(fù)荷較大。小型用戶多達(dá)幾百家且比較分散，大多為地方小軋鋼廠、小水泥廠、小化肥廠等。這部分負(fù)荷用電情況不穩(wěn)定，負(fù)荷大小受國(guó)家和地方政策、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的影響比較嚴(yán)重，有些小企業(yè)還受天氣的影響。

2.2 居民用電負(fù)荷

鹽城地區(qū)的城鄉(xiāng)居民用電負(fù)荷約為全市負(fù)荷的17%左右。這部分負(fù)荷不太穩(wěn)定，受天氣和經(jīng)濟(jì)的影響比較大，尤其是天氣。在炎熱的夏季和寒冷的冬季這部分負(fù)荷波動(dòng)較大，增長(zhǎng)較快。

2.3 商業(yè)負(fù)荷

鹽城地區(qū)商業(yè)負(fù)荷約為全市負(fù)荷的8%左右，且隨著鹽城城市化進(jìn)程加快，正逐漸呈不斷上升階段。

2.4 農(nóng)業(yè)負(fù)荷

鹽城地區(qū)的農(nóng)業(yè)負(fù)荷約為全市負(fù)荷的2%左右。這部分負(fù)荷具有季節(jié)性，一般在每年的4、5月份農(nóng)業(yè)負(fù)荷開(kāi)始增加，到9、10月份開(kāi)始減少。而且這部分負(fù)荷受天氣的影響非常嚴(yán)重，如果持續(xù)高溫?zé)o雨，農(nóng)業(yè)負(fù)荷會(huì)大增。

3.四季日負(fù)荷特性分析

鹽城日負(fù)荷一般有三個(gè)明顯的高峰期，分別為清晨6-7點(diǎn)左右，在此時(shí)段，由于峰谷電價(jià)差異，夜間鋼鐵廠、水泥廠等高耗能負(fù)荷出力加滿、以及清晨居民用電負(fù)荷高峰的開(kāi)始，形成了日負(fù)荷曲線的第一個(gè)高峰期。高峰后受峰谷電價(jià)調(diào)節(jié)影響，部分高耗能負(fù)荷開(kāi)始停產(chǎn)，出線一個(gè)谷峰。第二個(gè)高峰期一般出現(xiàn)在上午10：30-11：00之間，在此期間各工廠、單位用電負(fù)荷集中，達(dá)到白天的一個(gè)最高點(diǎn)。度過(guò)上午高峰后，負(fù)荷將逐步下降，由于受中午午休等因素影響，在中午12：30時(shí)左右將達(dá)到一個(gè)低谷。中午過(guò)后負(fù)荷逐漸回升，趨于平緩；第三個(gè)負(fù)荷出現(xiàn)在晚上17：00-21：00之間，此期間夜間高耗能企業(yè)負(fù)荷開(kāi)始啟動(dòng)以及晚上居民用電高峰的影響，達(dá)到了一天之中第三個(gè)負(fù)荷高峰。具體到四季典型日負(fù)荷曲線可以發(fā)現(xiàn)：1）春秋兩季早峰高于晚峰，冬夏兩季晚峰高于早峰。夏季由于日照時(shí)間延長(zhǎng)，晚高峰時(shí)間后移。2）夏季曲線與其他三季相比在下午15-16點(diǎn)時(shí)分多增加一個(gè)尖峰段，可以看出，空調(diào)負(fù)荷是影響夏季負(fù)荷曲線特性的重要因素。鹽城地區(qū)負(fù)荷在周一至周日期間呈現(xiàn)有規(guī)律的波動(dòng)，波動(dòng)程度跟當(dāng)周氣溫、天氣有很大關(guān)系。由于大部分企業(yè)周六依然生產(chǎn)，因此周六負(fù)荷同比周五下降幅度有限。進(jìn)入周日，因企業(yè)開(kāi)始放假，負(fù)荷下降較為明顯。

4.負(fù)荷特性與溫度關(guān)系

4.1 春季、秋季氣溫與負(fù)荷的關(guān)系分析

09年春、秋兩季鹽城地區(qū)天氣溫度波動(dòng)較小，維持在9-25℃之間，平均氣溫在14-16℃左右。根據(jù)對(duì)09年春、秋兩季負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出：

1)從表一可以看出春秋兩季在溫度基本相同的情況下，同年秋季平均負(fù)荷略高于春季負(fù)荷，主要原因是由于負(fù)荷的自然增長(zhǎng)。負(fù)荷與溫度之間敏感系數(shù)較低。

2)選取09年春、秋季氣溫相差較大的兩天負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)（如表二），雖然溫度差異明顯，但最高負(fù)荷之間僅相差1-2萬(wàn)kW。

因此在春秋兩季由于氣溫適宜，溫度變化一般在9-25之間，溫度的變化與負(fù)荷變化之間敏感系數(shù)較低，日負(fù)荷取決于工業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷，商業(yè)用電以及居民日?；旧钣秒姡ㄈ绱妒隆㈦娛?、熱水器等）。

4.2 夏季氣溫與負(fù)荷的關(guān)系分析

鹽城電網(wǎng)網(wǎng)供、地區(qū)最大負(fù)荷一般均出現(xiàn)在夏季，主要原因是空調(diào)負(fù)荷所占的比重相對(duì)較大。09夏季鹽城地區(qū)平均溫度在26-28℃之間，最高溫度36℃以上。選取09年夏季歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)及歷史氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：

1)表三選取了09年夏季最高負(fù)荷期間的數(shù)據(jù)斷面，從表中可以看出當(dāng)氣溫經(jīng)過(guò)持續(xù)高溫后，鹽城電網(wǎng)負(fù)荷從11日電網(wǎng)最高負(fù)荷170萬(wàn)KW迅速增至17日最高負(fù)荷225萬(wàn)KW，新增的55萬(wàn)kW基本為空調(diào)負(fù)荷，并且這部分新增空調(diào)負(fù)荷在持續(xù)30℃以上后迅速釋放，當(dāng)達(dá)到在35℃以上時(shí)，空調(diào)負(fù)荷基本全部開(kāi)足，鹽城電網(wǎng)負(fù)荷曲線達(dá)到09年最大值。

表一 春、秋兩季平均負(fù)荷與溫度的關(guān)系

表二 春、秋兩季溫度差異較大的兩天與負(fù)荷的對(duì)應(yīng)圖

表三 09年夏季最高負(fù)荷7月17日前一周負(fù)荷與溫度的關(guān)系

表四 09年夏季溫度與全市負(fù)荷的關(guān)系

表五 08年冬季溫度與全最高負(fù)荷的關(guān)系

2)09年夏季氣溫與負(fù)荷的關(guān)系明顯，鹽城夏季期間平均溫度26-28℃，最高溫度達(dá)到36℃以上。由于氣溫的攀升導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷上升迅速釋放，從30℃開(kāi)始，空調(diào)負(fù)荷漸升，每升一度，全市負(fù)荷增速分別為7.14%、10.5%、10.52%，氣溫與負(fù)荷之間敏感度相當(dāng)明顯。當(dāng)氣溫突破35℃以上，全市負(fù)荷將達(dá)到峰值，如表四。

表六 4、5月份周一至周五基準(zhǔn)值 負(fù)荷單位：萬(wàn)千瓦

表七 高溫期間空調(diào)負(fù)荷時(shí)段負(fù)荷～溫度關(guān)系對(duì)照表 負(fù)荷單位：萬(wàn)千瓦

表八

4.3 冬季氣溫與負(fù)荷的關(guān)系分析

08年冬季鹽城地區(qū)平均溫度為2-5℃之間，最低溫度達(dá)到零下6℃以下，平均溫度為2-5℃之間。當(dāng)溫度持續(xù)下降到極值零下5-6℃時(shí)，鹽城冬季電網(wǎng)日負(fù)荷達(dá)到峰值。通過(guò)表五可以看出2℃以上時(shí)鹽城電網(wǎng)負(fù)荷較為穩(wěn)定，空調(diào)負(fù)荷極少釋放。當(dāng)溫度每降1℃，電網(wǎng)負(fù)荷的增速分別為4%、3%、3.1%，2.4%。與夏季相比，溫度對(duì)負(fù)荷的敏感度略低，如表五。

5.空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算

近10年來(lái)居民空調(diào)類電器的擁有率及使用率逐年上升，夏季空調(diào)降溫負(fù)荷在總用電負(fù)荷中所占的比重越來(lái)越大，并成為夏季用高峰負(fù)荷產(chǎn)生的主要因素之一。這對(duì)城市供電網(wǎng)的供電能力和經(jīng)濟(jì)性以及供電公司的調(diào)度運(yùn)行水平都產(chǎn)生了很大的影響。目前空調(diào)負(fù)荷的預(yù)測(cè)除了營(yíng)銷部門的排查統(tǒng)計(jì)外，包括最大負(fù)荷比較法、回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及其他數(shù)據(jù)分析方法，它們都是建立在大量的負(fù)荷數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上。這里我們主要通過(guò)最大負(fù)荷比較法進(jìn)行分析。

最大負(fù)荷比較法：

(1)比較的月份。由于春秋季氣溫、適度比較適宜，居民幾乎不使用空調(diào)，負(fù)荷比較平穩(wěn)，因此我們選取4、5月周一至周五相關(guān)時(shí)間的平均值為基準(zhǔn)值。7、8兩月一般為全年負(fù)荷最高月，居民普遍開(kāi)啟空調(diào)，空調(diào)負(fù)荷基本得到充分釋放，因此選取7、8月負(fù)荷數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。

(2)比較的時(shí)段。由于電網(wǎng)負(fù)荷受多種因素影響，最大負(fù)荷的出現(xiàn)有一定的偶然性。為了盡可能排除干擾因素需要對(duì)上述直接用最大負(fù)荷進(jìn)行比較的方法進(jìn)行修正。

(3)區(qū)分工作日與非工作日。雖然居民、商場(chǎng)等用戶的空調(diào)負(fù)荷在周休日、節(jié)假日較高。但由于辦公、工廠等的空調(diào)負(fù)荷所占比重較大。因此數(shù)據(jù)選取重點(diǎn)又限定于工作日的空調(diào)負(fù)荷。

通過(guò)比對(duì)春、夏季典型曲線由于鹽城電網(wǎng)春季日負(fù)荷最大值多出現(xiàn)在6-8時(shí)之間，對(duì)于計(jì)算空調(diào)負(fù)荷參考意義不大。我們用10：30左右、15：30左右、晚21：30左右等三個(gè)典型點(diǎn)的負(fù)荷數(shù)據(jù)作為參考值。

從表六、表七可以看出，夏季空調(diào)負(fù)荷隨氣溫、天氣情況變動(dòng)較大，考慮4月－7月間負(fù)荷自然增長(zhǎng)因素，09年夏季高溫期間空調(diào)負(fù)荷在30～75萬(wàn)千瓦左右之間。在溫度上升期最大負(fù)荷對(duì)最高溫度的敏感性較高，30～35℃時(shí)達(dá)到10萬(wàn)千瓦/℃左右，且波動(dòng)較大，35℃時(shí)空調(diào)負(fù)荷可達(dá)70萬(wàn)千瓦以上。在持續(xù)高溫后，溫度敏感度依然較高，顯示空調(diào)負(fù)荷一旦開(kāi)啟后，氣溫下降后空調(diào)負(fù)荷迅速下降，顯示了居民較好的節(jié)能環(huán)保意識(shí)。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，空調(diào)負(fù)荷占的數(shù)量也逐年升高，按照負(fù)荷的增長(zhǎng)速度，預(yù)計(jì)2010年夏季最高空調(diào)負(fù)荷將達(dá)到80萬(wàn)千瓦，根據(jù)10年最高負(fù)荷(8月13日)263.4萬(wàn)千瓦數(shù)據(jù)分析，空調(diào)負(fù)荷與預(yù)測(cè)的基本一致，如表八。

6.總結(jié)

(1)鹽城市的電力供應(yīng)與氣象條件有著較為顯著的關(guān)系，電力負(fù)荷水平體現(xiàn)出明顯的季節(jié)性，暖季氣溫與電力負(fù)荷的變動(dòng)方向保持一致，氣溫的升高會(huì)帶來(lái)電力需求的增長(zhǎng)，冷季氣溫的升高會(huì)帶來(lái)電力負(fù)荷的相應(yīng)下降。

(2)通過(guò)分季節(jié)分析，可以看出夏季負(fù)荷對(duì)氣溫的變化更為敏感，冬季供暖除了電力以外還有其它方式，如燃煤或管道供暖，而夏季則主要用電力制冷，這應(yīng)該是冬夏季溫度負(fù)荷特性不同的原因，對(duì)此，我們應(yīng)當(dāng)尤其重視氣溫變化對(duì)電力夏季負(fù)荷帶來(lái)的影響，提前做好預(yù)測(cè)和準(zhǔn)備。

(3)夏季電力最大負(fù)荷與日平均氣溫具有很好的相關(guān)性，6-9月負(fù)荷對(duì)氣溫的變化特性是全年最大的，其中又以7、8月份的敏感性最強(qiáng)。這種現(xiàn)象與實(shí)際的電力負(fù)荷變動(dòng)情況也一致，對(duì)這些有限數(shù)據(jù)的分析表明，鹽城夏季負(fù)荷溫度特性當(dāng)氣溫在30度以上時(shí)，溫度每上升1度，負(fù)荷上升8%左右的負(fù)荷，但是具體數(shù)值還需要更多數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證。這些都證明了夏季的制冷需求和天氣變化是造成鹽城電力負(fù)荷波動(dòng)較大的重要因素。

(4)空調(diào)負(fù)荷隨氣溫的變化對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生許多不良的影響，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行、嚴(yán)重影響電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、使設(shè)備利用率降低下。雖然近幾年居民節(jié)能用電意識(shí)的增強(qiáng)以及分時(shí)電價(jià)的推廣，有所緩解了夏冬季高峰期間電網(wǎng)運(yùn)行難度。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，空調(diào)負(fù)荷在夏季高峰負(fù)荷中的比重將在未來(lái)幾年內(nèi)持續(xù)上升。因此，迫切需要采取行政、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的措施，對(duì)空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行有效管理并抑制其增長(zhǎng)，以求緩解夏季用電高峰期間的電力供需矛盾。

[1]宋宏坤,唐國(guó)慶等.江蘇省夏季空調(diào)負(fù)荷分析及需求側(cè)管理措施的削峰效果測(cè)算[J].電網(wǎng)技術(shù),2005,30(17):88-91.

[2]趙彤,孫大雁,葛誠(chéng)等,江蘇電網(wǎng)夏季氣溫與用電量敏感性關(guān)系初探[J].電力需求側(cè)管理,2004,6(6):20-21.

[3]鹽城電網(wǎng)2010年年度運(yùn)行方式,2010,1.

袁伯軍（1981—），男，江蘇鹽城人，工程師，主要從事電網(wǎng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理工作。

周昕（1981—），男，江蘇鹽城人，碩士研究生，主要從事電網(wǎng)運(yùn)行方式管理工作。