“煤改電”工程實(shí)施前后農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷特性分析

王朋飛 朱垚 孫光磊

摘要：“煤改電”工程用電采暖替代企業(yè)和居民的冬季燃煤取暖，結(jié)合新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級(jí)開(kāi)展的機(jī)井通電、村村通動(dòng)力電、小城鎮(zhèn)（中心村）電網(wǎng)改造升級(jí)等專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃，開(kāi)展了“煤改電”工程實(shí)施后的電力需求預(yù)測(cè)，并對(duì)比了“煤改電”工程實(shí)施前后農(nóng)網(wǎng)的負(fù)荷特性變化，分析了農(nóng)村電力需求的適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：煤改電;農(nóng)網(wǎng);負(fù)荷預(yù)測(cè);負(fù)荷特性

1 “煤改電”工程簡(jiǎn)介

近幾年，我國(guó)遭遇了大范圍的霧霾天氣，有些北方城市更是達(dá)到了6級(jí)重度污染，迫使我國(guó)進(jìn)入控煤階段，在京津冀等嚴(yán)重霧霾污染地區(qū)更必須實(shí)行嚴(yán)控措施。國(guó)務(wù)院頒布了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，同年六部委頒布了考核最為嚴(yán)厲的《京津冀及周邊地區(qū)落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施細(xì)則》，均提出“全面淘汰燃煤小鍋爐”的治理方針。在大氣污染防治和治理過(guò)程中，除了大規(guī)模淘汰燃煤小鍋爐，還需要保證居民用戶(hù)的冬季用熱取暖。為此，國(guó)家電網(wǎng)公司推出了“電能替代”發(fā)展戰(zhàn)略，其中“煤改電”工程是其最重要的部分?！懊焊碾姟惫こ套鳛楸本┦卸緶p污的重要政策，開(kāi)始在市區(qū)試點(diǎn)，已正式推出實(shí)施，至今已經(jīng)在東城、西城兩區(qū)的26.4萬(wàn)戶(hù)居民家庭完成了“煤改電”的任務(wù)。以一年戶(hù)均燃燒0.8 t煤計(jì)算，“煤改電”工程每年可減排二氧化碳55萬(wàn)t、二氧化硫179萬(wàn)t、氮氧化物156萬(wàn)t，對(duì)改善北京城區(qū)空氣質(zhì)量、減少霧霾天氣發(fā)揮一定的作用。但在郊區(qū)和農(nóng)村，采用原煤散燒的土暖氣和小鍋爐仍是絕大多數(shù)居民冬季取暖的唯一方式，原煤散燒會(huì)加重霧霾天氣的程度。因此，加快郊區(qū)及城市上風(fēng)口的農(nóng)村地區(qū)取暖“煤改電”工程建設(shè)，使電熱器變成居民冬季取暖的主要方式，是實(shí)現(xiàn)空氣治理行動(dòng)計(jì)劃目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)?！懊焊碾姟惫こ添?xiàng)目不能盲目推廣。

2 農(nóng)村負(fù)荷類(lèi)型及特點(diǎn)

農(nóng)村居民用電按電價(jià)類(lèi)別一般可分為農(nóng)村居民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村一般工商業(yè)及其他3大類(lèi)。根據(jù)農(nóng)村發(fā)展水平差異，各類(lèi)用電類(lèi)別電量水平亦有相應(yīng)不同，一般來(lái)講經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)較低的地區(qū)，居民生活用電所占比重較大。

1）農(nóng)村負(fù)荷類(lèi)型。（1）農(nóng)村居民生活用電。農(nóng)村居民生活用電可分為照明負(fù)荷和家用電器負(fù)荷。照明電器主要是白熾燈和日光燈，家用電器主要有電磁爐、空調(diào)、電冰箱、電視機(jī)、電暖氣等。隨著農(nóng)村居民生活水平的不斷提高，居民生活用電迅猛增長(zhǎng)。農(nóng)村居民用電在一日內(nèi)變化較大，白天和深夜用電量較小，而每天晚上八點(diǎn)左右用電量較大。農(nóng)村居民用電季節(jié)用電量也變化很大。南方酷暑時(shí)節(jié)，通風(fēng)降溫用電，如電風(fēng)扇、大功率空調(diào)大量使用，使生活用電負(fù)荷大大增加。在北方地區(qū)，為實(shí)現(xiàn)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》目標(biāo)，通過(guò)農(nóng)村地區(qū)取暖“煤改電”工程建設(shè)，電熱器將成為居民冬季取暖的主要方式。在冬季，隨著部分電采暖設(shè)備的投入使用，將造成北方地區(qū)冬季負(fù)荷明顯增加。（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要涵蓋農(nóng)業(yè)排灌、大棚種植、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等，其用電特征是時(shí)間集中、機(jī)械用電負(fù)荷大，季節(jié)性特征明顯，非生產(chǎn)季節(jié)設(shè)備閑置，用電負(fù)荷直線(xiàn)下降，供電設(shè)施投資回報(bào)率較低。①排灌用電。影響排灌用電的主要因素為氣候狀況，在風(fēng)調(diào)雨順、氣候正常的情況下，排灌用電減少;反之，用電量增加。②農(nóng)副業(yè)加工用電。農(nóng)副業(yè)加工用電主要用于農(nóng)村脫粒、糧食、飼料加工用電。脫粒的時(shí)間一般集中在5、7、10—11月份3個(gè)時(shí)期。③農(nóng)村一般工商業(yè)。

鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村工業(yè)用電。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的?。ㄊ?、地區(qū)），鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村工業(yè)用電已發(fā)展為門(mén)類(lèi)齊全的工業(yè)結(jié)構(gòu)，成為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中的主要支柱。鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村工業(yè)用電量已在農(nóng)村用電中占較大比重。一般擁有固定的組織、生產(chǎn)場(chǎng)所、生產(chǎn)設(shè)備和從業(yè)人員，常年從事生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，或從事季節(jié)性生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，全年開(kāi)工時(shí)間在3個(gè)月以上。商業(yè)用電。商業(yè)負(fù)荷主要是指為從事商業(yè)經(jīng)營(yíng)或圍繞商業(yè)的一些其他服務(wù)行業(yè)（如餐飲、娛樂(lè)部門(mén)等）提供照明、動(dòng)力、通風(fēng)和空調(diào)等用電負(fù)荷。它的特點(diǎn)是用電增長(zhǎng)平穩(wěn)，具有季節(jié)性并且易受天氣變化影響。在節(jié)假日時(shí)，其他用電負(fù)荷基本上處于較低水平，而商業(yè)負(fù)荷卻正是處于最高用電階段。

2）農(nóng)村負(fù)荷特點(diǎn)。綜上所述，根據(jù)農(nóng)村電力負(fù)荷類(lèi)型，農(nóng)村電力負(fù)荷主要有以下特點(diǎn)：（1）季節(jié)性。農(nóng)村主要以農(nóng)耕為主，受到很強(qiáng)的季節(jié)性干擾。灌溉以及農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)以及加工都主要集中在春秋兩季，從而使得這兩個(gè)季節(jié)的負(fù)荷相對(duì)較高，而淡季夏冬兩季負(fù)荷則較低。（2）功率因數(shù)低。農(nóng)村用戶(hù)很少出現(xiàn)大型無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，都采用小型異步電動(dòng)機(jī)，致使無(wú)功損失偏大，功率因數(shù)很低，致使網(wǎng)損較大。（3）農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變較大。隨著新型城鎮(zhèn)化和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，將會(huì)帶來(lái)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)的變化，負(fù)荷情況也會(huì)發(fā)生改變。

3 案例分析

以北方某區(qū)為例，“煤改電”重點(diǎn)區(qū)域農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷特性分析。

1）年負(fù)荷特性。該城市“煤改電”實(shí)施重點(diǎn)區(qū)域農(nóng)網(wǎng)2015年現(xiàn)狀年負(fù)荷曲線(xiàn)（）如圖1所示?？梢钥闯?，“煤改電”工程實(shí)施前，地區(qū)最大負(fù)荷出現(xiàn)在8月，為85萬(wàn)kW，季不均衡系數(shù)為0.87。2017年，該地區(qū)“煤改電”工程實(shí)施后，預(yù)計(jì)新增電采暖負(fù)荷（灰影區(qū)域）主要集中在冬季1—3月和11—12月，1月達(dá)到峰值，為32.7萬(wàn)kW，占其農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷的25%。2017年該地區(qū)年負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線(xiàn)（）如圖1所示，“煤改電”工程實(shí)施后，最大負(fù)荷出現(xiàn)在1月，預(yù)計(jì)為129萬(wàn)kW，季不均衡系數(shù)為0.8，負(fù)荷曲線(xiàn)波動(dòng)程度增大。

2）年最大日負(fù)荷變化曲線(xiàn)。以現(xiàn)狀年（2015年）夏大和冬大日負(fù)荷曲線(xiàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合新增“煤改電”、小城鎮(zhèn)（中心村）及其他自然增長(zhǎng)負(fù)荷的日負(fù)荷特性曲線(xiàn)，疊加得到規(guī)劃年（2017年）夏大和冬大日負(fù)荷曲線(xiàn)數(shù)據(jù)。夏季典型日的最大負(fù)荷一般出現(xiàn)在上午的9∶00—11∶00，“煤改電”工程實(shí)施前后夏季最大日負(fù)荷曲線(xiàn)變化不大，而冬季典型日的最大負(fù)荷時(shí)刻發(fā)生變化。主要由于“煤改電”工程的電采暖負(fù)荷一般出現(xiàn)在冬季的采暖季，因此僅冬季典型日負(fù)荷曲線(xiàn)發(fā)生變化。

以日最大負(fù)荷為基準(zhǔn)值，“煤改電”工程實(shí)施前，冬季典型日的最大負(fù)荷一般出現(xiàn)在上午的9∶00—11∶00;“煤改電”工程實(shí)施后，冬季典型日最大負(fù)荷一般出現(xiàn)在晚上的18∶00—20∶00。“煤改電”工程實(shí)施前后冬季典型日的最大負(fù)荷峰谷差率分別為40%和42%，平均負(fù)荷率分別為0.81和0.8，負(fù)荷曲線(xiàn)波動(dòng)程度變化不大。

通過(guò)對(duì)“煤改電”實(shí)施后農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷特性開(kāi)展分析研究，應(yīng)統(tǒng)籌考慮“煤改電”工程實(shí)施的影響，科學(xué)開(kāi)展配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)。從負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，由于“煤改電”負(fù)荷增長(zhǎng)較大，在開(kāi)展配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，“煤改電”工程地區(qū)建設(shè)規(guī)?；灸軌蚋采w農(nóng)網(wǎng)其他專(zhuān)項(xiàng)工程建設(shè)需求。但考慮配電網(wǎng)負(fù)荷分散性特點(diǎn)，在“煤改電”工程未覆蓋到的農(nóng)網(wǎng)地區(qū)，仍需考慮其他專(zhuān)項(xiàng)工程的建設(shè)需求。

參考文獻(xiàn)：

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