淺談負(fù)荷特性的分析和研究

摘要：文章介紹了電力系統(tǒng)負(fù)荷的組成、特點，說明電力系統(tǒng)負(fù)荷以及負(fù)荷特性分析，闡述了負(fù)荷預(yù)測的原理、起源及當(dāng)前國內(nèi)外電力負(fù)荷預(yù)測領(lǐng)域應(yīng)用概況。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)，負(fù)荷，特點

引言：

電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測是在充分考慮一些重要的系統(tǒng)運行特性、增容決策、自然條件及社會影響等條件下，研究和應(yīng)用一套系統(tǒng)處理過去負(fù)荷與未來負(fù)荷的數(shù)學(xué)方法，在滿足一定精度要求的前提下，確定未來某特定時刻的電力負(fù)荷值。電力負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)實時控制、運行計劃和發(fā)展規(guī)劃的前提。按預(yù)測時間期限通常分為長期、中期、短期和超短期負(fù)荷預(yù)測。短期負(fù)荷預(yù)測可對未來一天到七天的負(fù)荷進行預(yù)測，是調(diào)度中心制定發(fā)電計劃及發(fā)電廠報價的依據(jù)。它也是能量管理系統(tǒng)（EMS）的重要組成部分，對電力系統(tǒng)的運行、控制和計劃都有著非常重要的影響，提高電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測的精度既能增強電力系統(tǒng)運行的安全性，又能改善電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。電力負(fù)荷預(yù)測己成為電力市場運行和推行電力市場化的必要基礎(chǔ)。電力負(fù)荷預(yù)測的工作水平已成為衡量一個電力企業(yè)的管理是否走向現(xiàn)代化的顯著標(biāo)志之一，因此，對電力負(fù)荷預(yù)測算法及模型的研究具有重要的意義和價值。

一、研究的目的和意義

電力負(fù)荷預(yù)測工作既是電力規(guī)劃工作的重要組成部分，也是電力規(guī)劃的基礎(chǔ)。全國性的電力負(fù)荷預(yù)測，為編制全國電力規(guī)劃提供依據(jù)，它規(guī)定了全國電力工業(yè)的發(fā)展水平、發(fā)展速度、原動力資源的需求量，電力工業(yè)發(fā)展的資金需求量，以及電力工業(yè)發(fā)展對人力資源的需求量。做好電力負(fù)荷預(yù)測，進行合理的電力系統(tǒng)規(guī)劃，不僅可以獲得巨大的經(jīng)濟效益，也能獲得巨大的社會效益，其準(zhǔn)確程度直接影響到投資、網(wǎng)絡(luò)布局和運行的合理性。負(fù)荷特性分析以及合理預(yù)測與經(jīng)濟效益及社會效益息息相關(guān)。因此，電力負(fù)荷特性分析以及合理預(yù)測是一項十分重要的工作，它對于保證電力工業(yè)的健康發(fā)展，乃至對于整個國民經(jīng)濟的發(fā)展均有著十分重要的意義。

二、國內(nèi)外研究狀況及水平

負(fù)荷預(yù)測的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的階段，從傳統(tǒng)的方法到現(xiàn)在的智能算法等各種方法，層出不窮，其中較為成熟的有趨勢外推法、相關(guān)分析法、時間序列法等。而隨著一些新興理論，如模糊理論、灰色系統(tǒng)理論、專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波理論等的興起，產(chǎn)生了基于上述新興理論的預(yù)測方法，統(tǒng)稱為新興預(yù)測方法。

負(fù)荷預(yù)測的核心問題是預(yù)測的技術(shù)方法，或者說是預(yù)測數(shù)學(xué)模型。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進步，負(fù)荷預(yù)測理論技術(shù)得到了很大的發(fā)展，理論研究逐步深入，適合本地特點的預(yù)測程序、軟件開始出現(xiàn)。如華北電力大學(xué)的牛東曉教授等人先后對負(fù)荷預(yù)測理論及應(yīng)用進行了研究，開發(fā)了適合短、中、長期各類負(fù)荷預(yù)測的實用軟件包，并通過了國家技術(shù)鑒定，已廣泛地應(yīng)用于國內(nèi)電網(wǎng)各個地區(qū)。

三、負(fù)荷特性概念

電力負(fù)荷是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它作為電能的消耗者對電力系統(tǒng)的分析、設(shè)計與控制有著重要影響。負(fù)荷特性指電力負(fù)荷從電力系統(tǒng)的電源吸取的有功功率和無功功率隨負(fù)荷端點的電壓及系統(tǒng)頻率變化而改變的規(guī)律。

負(fù)荷功率隨負(fù)荷點端電壓變動而變化的規(guī)律，稱為負(fù)荷的電壓特性；負(fù)荷功率隨電力系統(tǒng)頻率改變而變化的規(guī)律，稱為負(fù)荷的頻率特性；負(fù)荷功率隨時間變化的規(guī)律，稱負(fù)荷的時間特性。但一般習(xí)慣上把負(fù)荷的時間特性稱為負(fù)荷曲線（有日負(fù)荷曲線、年負(fù)荷曲線等），而把負(fù)荷的電壓特性和負(fù)荷的頻率特性統(tǒng)稱為負(fù)荷特性。

四、負(fù)荷分類及特點

電力系統(tǒng)負(fù)荷一般分為：民用負(fù)荷、工業(yè)負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷、農(nóng)業(yè)負(fù)荷等。

民用負(fù)荷，主要是指城市居民用電負(fù)荷，包括居民家里的空調(diào)、電冰箱、彩電、冬季的取暖設(shè)備以及其他的家用電器的用電負(fù)荷。其特點與人們的日常生活規(guī)律緊密相關(guān)，由于我國人民生活水平日益提高，居民的家用電器越來越多，民用負(fù)荷在整個電力負(fù)荷中所占的比重越來越大，尤其是在冬季和夏季，民用的取暖負(fù)荷和空調(diào)（降溫）負(fù)荷己成為影響電力負(fù)荷的重要因素。

工業(yè)負(fù)荷，主要是指各廠進行生產(chǎn)的用電負(fù)荷。它由工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)律決定，晚間的負(fù)荷較白天的輕，節(jié)假日的負(fù)荷較工作日的輕。工業(yè)負(fù)荷容易受到大企業(yè)生產(chǎn)狀況的影響。但總的來看工業(yè)負(fù)荷相比其它類型的負(fù)荷要穩(wěn)定得多，不容易受到天氣等因素的影響。

商業(yè)負(fù)荷，主要是指商業(yè)行業(yè)的照明、空調(diào)、動力等用電負(fù)荷。商業(yè)負(fù)荷所占的比重雖然不及工業(yè)負(fù)荷和民用負(fù)荷，但商業(yè)負(fù)荷對每日負(fù)荷晚上高峰的出現(xiàn)有明顯的影響。

農(nóng)業(yè)負(fù)荷，主要是指城鎮(zhèn)以外的農(nóng)村居民用電和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電。農(nóng)村負(fù)荷受季節(jié)影響較大。對降水量、天氣等自然因素的變化十分敏感，這是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點所決定的。

五、負(fù)荷特性影響因素分析的方法

（一）氣溫氣候的影響

（1）最高溫度對最大負(fù)荷的影響幅度很大。綜合考慮溫度和適度的影響，在溫度超過34℃的濕熱天氣情況下，最高溫度平均增加1℃，將將引起最大負(fù)荷增加3%左右（以最大負(fù)荷水平為基準(zhǔn)）。

（2）氣溫升高造成峰谷差明顯增大。

（3）氣溫對負(fù)荷率水平的影響不明顯。

（4）最高溫度對日電量影響明顯。根據(jù)以往研究表明，對于空調(diào)負(fù)荷占年最大負(fù)荷30%左右的城市，溫度沒變化1℃，將引起日最大負(fù)荷大約變化2%～3%，引起日供電量變化大致在2.5%～3.5%.

六、需求側(cè)管理措施的影響

（一）生活水平提高及消費觀念變化的影響

收入和生活水平的提高與經(jīng)濟發(fā)展水平密切相關(guān)，家用電器的普及率是反映生活水平的重要指標(biāo)。其中，空調(diào)、冰箱、彩電、電炊具等等都屬于高耗能的家用電器。隨著居民消費觀念的改變，越來越多的人開始使用以上高耗能電器，這對于負(fù)荷特性會產(chǎn)生一定程度上的影響。

（二）經(jīng)濟發(fā)展水平及經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響

（1）經(jīng)濟越發(fā)達(dá)，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中第三產(chǎn)業(yè)比重越大，在不考慮需求側(cè)管理情況下，負(fù)荷率水平將趨于下降、系統(tǒng)峰谷差增大。

（2）經(jīng)濟發(fā)展水平越高，電氣化程度越高，居民人均生活用電量越高，影響負(fù)荷率水平趨于下降、系統(tǒng)峰谷差增大。

（3）經(jīng)濟發(fā)展的不同階段對負(fù)荷及負(fù)荷特性變化也有較大的影響。在重工業(yè)發(fā)展初期，重工業(yè)趨于擴張，在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中的比重不斷增大，在此期間，年最大負(fù)荷增長較快，負(fù)荷率水平相對較高，峰谷差不大。重工業(yè)發(fā)展到一定程度后，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)開始由“二三一”向“三二一”方向轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致負(fù)荷率水平下降，峰谷差拉大，年最大負(fù)荷增長速度也相對下降。

（4）隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，居民用戶、第三產(chǎn)業(yè)用戶和工業(yè)用戶的空調(diào)負(fù)荷呈現(xiàn)快速增長趨勢，在沒有有效調(diào)節(jié)手段的情況下，導(dǎo)致負(fù)荷率水平下降。

（5）在我國經(jīng)濟發(fā)展水平和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)對負(fù)荷及負(fù)荷特性的影響并不是孤立的，除上述因素外，電價結(jié)構(gòu)、用戶的消費觀念、作息時間、需求側(cè)管理項目的實施等也起到較大的影響作用，從而使得各地區(qū)負(fù)荷及負(fù)荷特性的變化呈現(xiàn)不同的規(guī)律性，在把握總體變化趨勢的情況下，還需要具體地區(qū)具體分析。

（三）電力供應(yīng)側(cè)的影響

拉閘限電對負(fù)荷特性的影響主要體現(xiàn)在：

（1）改變負(fù)荷高峰期日負(fù)荷曲線形狀，一般可以消減日高峰負(fù)荷，提高日負(fù)荷率。

（2）如果在月最大負(fù)荷日出現(xiàn)拉閘限電，則將會影響年負(fù)荷曲線形狀。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，由于電力供需狀況的改善，大范圍和大幅度拉閘限電情況出現(xiàn)的可能性不大，因此，拉閘限電對今后負(fù)荷特性的影響不會大。

結(jié)論

電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測是電力市場化和電網(wǎng)正常運行的基礎(chǔ)和前提，對于提高對電力部門的經(jīng)濟效益有著十分重要的意義。

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作者簡介：

汪鵬（1979-），男，漢族，安徽省宣城市郎溪縣，國網(wǎng)安徽省電力公司郎溪縣供電公司，242100，安徽省宣城市，本科，助理工程師，從事電力系統(tǒng)電氣工程及其自動化。