電力用戶和電力負(fù)荷特性研究

李玉鳳 夏遠(yuǎn)闖

摘 要：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(duì)電力系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與控制有著重要影響。利用負(fù)荷特性對(duì)用戶進(jìn)行分類有利于合理電價(jià)機(jī)制的形成，有助于電力銷售公司制定營(yíng)銷策略。本文對(duì)電力用戶和電力負(fù)荷特性進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞：電力用戶；電力負(fù)荷；特性研究

引言：電力負(fù)荷從電力系統(tǒng)的電源吸取的有功功率和無(wú)功功率隨負(fù)荷端點(diǎn)的電壓及系統(tǒng)頻率變化而改變的規(guī)律。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(duì)電力系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與控制有著重要影響。

一、電力負(fù)荷的特點(diǎn)

電力負(fù)荷一般可以分為居民用電負(fù)荷，商業(yè)用電負(fù)荷、農(nóng)、林、牧、漁用電負(fù)荷，工業(yè)用電負(fù)荷以及其它用電負(fù)荷等。不同類型的負(fù)荷具有不同的特點(diǎn)和規(guī)律。但受電力特點(diǎn)（即電能無(wú)法大量?jī)?chǔ)存，電力的生產(chǎn)和消費(fèi)必須在同一瞬間進(jìn)行）的影響，電力負(fù)荷呈現(xiàn)出如下的共同特點(diǎn)：

1）電力系統(tǒng)的負(fù)荷是經(jīng)常變化的，不但按小時(shí)變、按日變，而且按周變，按年變。但對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線從每周來(lái)分析，負(fù)荷的變化是具有周期規(guī)律的。

2）電力負(fù)荷同時(shí)又是連續(xù)的，這是指在負(fù)荷曲線上任意相鄰兩點(diǎn)之間的變化是連續(xù)的，不存在奇點(diǎn)，從電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求可以找出負(fù)荷的連續(xù)性的原因。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須避免對(duì)系統(tǒng)造成大的沖擊，無(wú)論是增加或是切除負(fù)荷時(shí)都要求負(fù)荷的變化大小在一定的范圍之內(nèi)。由于這個(gè)限制，負(fù)荷總量就表現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程，負(fù)荷曲線一般不會(huì)出現(xiàn)大的躍變。另外，由電力負(fù)荷的構(gòu)成分析中可以看出電力負(fù)荷還具有非常明顯的季節(jié)性特點(diǎn)。在比較溫和的春、秋季節(jié)，由于溫度、天氣狀況適合人們的工作和生活，這兩季的負(fù)荷受天氣影響程度較低。除了溫度這個(gè)最主要的影響因素以外，電力負(fù)荷還受到降水量、濕度、風(fēng)向等諸多因素的影響。

總而言之，從長(zhǎng)時(shí)間觀察，電力負(fù)荷具有周期性的特點(diǎn)；負(fù)荷變化是連續(xù)的，一般不會(huì)出現(xiàn)大的躍變；同時(shí)電力負(fù)荷對(duì)季節(jié)、溫度、天氣等是敏感的，不同的季節(jié)，不同地區(qū)的氣候，以及溫度的變化都會(huì)對(duì)負(fù)荷造成明顯的影響。除此以外，隨著電力市場(chǎng)的逐步深入，電力負(fù)荷會(huì)有新的特點(diǎn)出現(xiàn)，如需求側(cè)管理方法的使用（如峰谷分時(shí)電價(jià)、可中斷負(fù)荷等），高耗能企業(yè)的搬遷都會(huì)對(duì)負(fù)荷特性產(chǎn)生一定的影響，必須在進(jìn)行分析時(shí)對(duì)其充分考慮。

二、電力用戶負(fù)荷模擬方法

1在電力系統(tǒng)的分析計(jì)算中，模擬負(fù)荷特性的方法一般有以下4種。

①用恒定阻抗（或恒定功率、恒定電流）模擬負(fù)荷。這是最粗略的模擬方法，因而只適合某些近似計(jì)算。但因?yàn)檫@種方法比較簡(jiǎn)單，所以應(yīng)用較為廣泛。

②用負(fù)荷的靜態(tài)特性模擬負(fù)荷。這種方法比用恒定阻抗（或恒定功率、恒定電流）模擬負(fù)荷要精確一些。它實(shí)質(zhì)上是恒定阻抗、恒定電流、恒定功率3種簡(jiǎn)單形態(tài)按一定比例的組合。一般在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和潮流計(jì)算中可以采用這種模擬方法。

③考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的典型綜合負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的負(fù)荷模型。因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)（見(jiàn)異步電動(dòng)機(jī)）是電力系統(tǒng)負(fù)荷的主要成分，因此在暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中，往往采用這種負(fù)荷模型考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在暫態(tài)過(guò)程中其滑差變化對(duì)穩(wěn)態(tài)等值電路阻抗值的影響。

④考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的典型綜合負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的負(fù)荷模型。這是比較精確的負(fù)荷模型。它既考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械暫態(tài)過(guò)程，又考慮電動(dòng)機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程。

2電力用戶負(fù)荷特性和負(fù)荷特性指標(biāo)

電力系統(tǒng)的負(fù)荷隨時(shí)間在不斷發(fā)生變化，受到多種因素的影響，具有連續(xù)性和周期性的特點(diǎn)。掌握用電負(fù)荷的特性和變化規(guī)律，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)講可以有利于系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，對(duì)于供電部門來(lái)講可以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，而對(duì)于用戶來(lái)講可以充分發(fā)揮每一度電能的效益。電力系統(tǒng)負(fù)荷特性就是指用電負(fù)荷的特點(diǎn)和性質(zhì)，不同類型的用戶負(fù)荷表現(xiàn)出不同的負(fù)荷特性

例如，在前面所述的各類負(fù)荷中，城市居民負(fù)荷具有經(jīng)常的年增長(zhǎng)以及明顯的季節(jié)性波動(dòng)特點(diǎn)，而居民負(fù)荷的季節(jié)性變化在很多情況下，直接影響系統(tǒng)峰值負(fù)荷的季節(jié)性變化，但其影響程度則取決于居民負(fù)荷在系統(tǒng)總負(fù)荷中所占的比例。尤其是隨著電熱器、空調(diào)裝置、電風(fēng)扇、電冰箱之類的敏感于氣候的家用電器日益廣泛地采用，使得居民負(fù)荷變化對(duì)系統(tǒng)峰值負(fù)荷變化的影響越來(lái)越大。

商業(yè)負(fù)荷也同樣具有季節(jié)性變動(dòng)的特性，而這種變化主要也是由于商業(yè)部門越來(lái)越廣泛地采用空調(diào)、電風(fēng)扇、制冷設(shè)備之類的敏感于氣候的電器所致，并且這種趨勢(shì)正在增長(zhǎng)。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，工業(yè)負(fù)荷一般都是受氣候影響較小的基礎(chǔ)負(fù)荷。當(dāng)然，這并不是說(shuō)它一點(diǎn)不受影響。然而，由于工業(yè)負(fù)荷本身基礎(chǔ)很大，尤其是由于三班連續(xù)生產(chǎn)，因此這類負(fù)荷變動(dòng)較小。而其他各類負(fù)荷，根據(jù)他們的不同特點(diǎn)，也可能具有季節(jié)性等特點(diǎn)。

三、現(xiàn)階段電力用戶負(fù)荷分類存在的問(wèn)題

一是同一行業(yè)內(nèi)的用戶可能具有不同的負(fù)荷特性。目前，供電部門對(duì)電力系統(tǒng)用戶負(fù)荷進(jìn)行分類，大多數(shù)依據(jù)的是用戶負(fù)荷所屬的行業(yè)以及用戶的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)特點(diǎn)。然而，隨著用戶負(fù)荷設(shè)備的構(gòu)成越來(lái)越復(fù)雜以及人們生產(chǎn)、生活方式的變化，同一行業(yè)內(nèi)的用戶負(fù)荷特性也并不完全一致，其負(fù)荷曲線可能存在著較大的差異。

二是不能反映出電網(wǎng)的變化和差異。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，電網(wǎng)中會(huì)不斷出現(xiàn)一些新的類型的用戶負(fù)荷，而這些類型的用戶負(fù)荷可能會(huì)與已經(jīng)定義的用戶負(fù)荷類型之間存在著較大的差異，因此需要重新考慮對(duì)其類型的劃分與定義。并且不同地區(qū)電網(wǎng)之間的負(fù)荷構(gòu)成也存在一定的差別，應(yīng)當(dāng)針對(duì)實(shí)際情況對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷類型進(jìn)行劃分。

三是分類結(jié)果不準(zhǔn)確，影響了在此基礎(chǔ)上的進(jìn)一步應(yīng)用。傳統(tǒng)的負(fù)荷分類方法，沒(méi)有充分考慮用戶負(fù)荷的實(shí)際特性和變化規(guī)律，缺乏理論依據(jù)，存在著較大的人為因素，降低了分類結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性，使得在此基礎(chǔ)的一些應(yīng)用受到影響，例如降低了分類負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，電價(jià)制定的不盡合理等等。

因此，為解決上述存在的問(wèn)題，需要研究一種科學(xué)準(zhǔn)確的負(fù)荷分類方法，為供電部門進(jìn)行負(fù)荷分類以及在此基礎(chǔ)上的應(yīng)用提供有力的參考和依據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

電力用戶負(fù)荷分類已經(jīng)成為一項(xiàng)十分重要的基礎(chǔ)性工作，深入研究電力負(fù)荷分類的方法及應(yīng)用，有利于及時(shí)掌握用電負(fù)荷的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，有利于用電負(fù)荷的科學(xué)管理，有利于計(jì)劃用電工作的開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]張忠華.電力系統(tǒng)負(fù)荷分類研究[D].天津：天津大學(xué)，2015.

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