氣溫變化對全國用電量的影響分析研究

中圖分類號：P467 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）18-0109-05

Abstract：Thispaperaims toanalyzetheimpactof temperaturechangesonnational electricityconsumption.Bycombining quantitativeandqualitativeanalysis，usingcasedataandstatistcalanalysis，thecorelationbetweentemperatureandelectricity consumptionisrevealed.Researchhasfoundthatwithglobalwarmingandfrequentextremeweatherevents，theimpactof temperaturechangesonelectricityconsumptionisbecomingincreasinglysignificant，especiallyinsummerandwinter.The conclusionofthispaperishelpfulinguidingthepowerindustrytoaddressthechallengesbroughtbyclimatechangeandensure the stability and security of power supply.

Keywords： temperature; fitting;electricity consumption; proportion method; analysis

近年來，我國電力負(fù)荷冬夏季雙高峰特征日趨明顯，夏季降溫用電負(fù)荷占全國最大用電負(fù)荷比重達(dá)到三成，部分省份比重甚至超過 40% ，氣溫波動對用電負(fù)荷的影響巨大。因此，研究氣溫變化與用電量之間的關(guān)系，對于指導(dǎo)電力行業(yè)應(yīng)對氣候變化、保障電力供應(yīng)具有重要意義。

1 研究方法

采用定量分析與定性分析相結(jié)合的方法。定量分析主要通過回歸分析等統(tǒng)計(jì)方法，探討氣溫變化與用電量之間的數(shù)量關(guān)系；定性分析則通過案例分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，揭示氣溫變化對用電量影響的內(nèi)在機(jī)制。

訓(xùn)練模型選擇深度置信網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練全國社會（發(fā)）用電量、七大區(qū)域社會（發(fā)）用電量。根據(jù)輸出結(jié)果，運(yùn)用占比分析法、因素定性定量分析法綜合分析，最終得出氣溫這一關(guān)鍵因素的影響因子。為提升各類用電量預(yù)測精度，定量分析氣溫變化對全國用電量的影響采取具體的技術(shù)路線如下：

采用排除變量法，得出氣溫對用電量的影響占比，為后續(xù)定量分析奠定基礎(chǔ)；

將氣溫、社會用電量和裝機(jī)容量等等作為模型輸入，對應(yīng)的用電量數(shù)據(jù)作為輸出；

根據(jù)輸出結(jié)果，運(yùn)用占比分析法、因素定性定量分析法綜合分析，最終得出氣溫這一關(guān)鍵因素的影響因子。

根據(jù)相關(guān)系數(shù)較高且曲線盡量保持平滑的原則，若最終采用 ?_m 次函數(shù)進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)為

y=a_mx^m-a_m-1x^m-1+…+a₁x+c°

當(dāng)采用更低或更高次數(shù)的函數(shù)進(jìn)行擬合時(shí)，所得擬合結(jié)果的相關(guān)系數(shù)較低，且擬合曲線隨溫度變化波動較大。值得說明的是，各次項(xiàng)前的系數(shù)并沒有具體的物理含義，僅表明溫度的 n 次方在最終（發(fā)）用電量中的影響程度，系數(shù)越大則對最終量化分析的結(jié)果影響程度越大。

2 氣溫變化的研究分析

2.1 全國氣溫變化分析

我國地處北緯 3^°～53^° ，大部分國土處于北回歸線以北地區(qū)，在氣溫上有明顯的地域和季節(jié)差別。

地域上的氣溫變化趨勢是從東北到華南，從西北到東南，氣溫總體呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。全國2020—2024年的逐月平均氣溫變化曲線呈饅頭型，月平均最

低氣溫 2.1‰ ，出現(xiàn)在1月，月平均氣溫最高 27.8‰ 出現(xiàn)在7月，如圖1所示。

2.2 七大區(qū)域氣溫變化分析

隨著七大區(qū)域維度的逐漸降低，月均氣溫逐漸升高，各區(qū)域最低和最高月均氣溫詳見表1。

3氣溫變化對社會用電量變化的影響分析

3.1 對全國用電量的影響

全社會用電量是反映經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民生活水平的重要指標(biāo)之一，也是能源消費(fèi)和能源供應(yīng)的重要參考依據(jù)。全社會用電量 第一產(chǎn)業(yè)用電量 + 第二產(chǎn)業(yè)用電量 + 第三產(chǎn)業(yè)用電量 + 城鄉(xiāng)居民生活用電量，不同產(chǎn)業(yè)的用電規(guī)模占比見表2，其中第二產(chǎn)業(yè)用電量規(guī)模最大。

全社會用電量的影響因素眾多，主要可以分為氣溫、經(jīng)濟(jì)及其他因素（如行業(yè)用電特點(diǎn)、供需平衡約束有序用電等）三類。不同因素對各產(chǎn)業(yè)用電量的影響程度不同，如氣溫對第二產(chǎn)業(yè)用電量的影響相對較小。為得出氣溫對各產(chǎn)業(yè)以及全社會用電量的影響占比，為后續(xù)定量分析奠定基礎(chǔ)，采用定性定量分析結(jié)合的方法得到占比。并對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，排除節(jié)假日、極端天氣等對各產(chǎn)業(yè)和城鄉(xiāng)居民用電量的影響。

以城鄉(xiāng)居民用電量為例，不同年份下相同月度的氣溫變化幅度較小，此時(shí)用電量的增長主要由經(jīng)濟(jì)增速引起，將GDP的同比增長除以城鄉(xiāng)居民用電量的同比增長，從而得到GDP對城鄉(xiāng)居民用電量的影響占比。由于有序用電等其他因素在較短的時(shí)間內(nèi)不會發(fā)生大幅變化，此時(shí)用電量的變化主要由氣溫和經(jīng)濟(jì)因素引起，將城鄉(xiāng)居民用電量環(huán)比增長的變化量刨去由于經(jīng)濟(jì)變化帶來的增量，再與城鄉(xiāng)居民的總變化量做比值，從而得到氣溫對居民用電量的影響占比。由于行業(yè)用電特點(diǎn)等其他因素難以定量分析，采用排除法，排除氣溫、經(jīng)濟(jì)因素的影響占比后，得到行業(yè)用電特點(diǎn)等其他因素對居民用電量的影響占比。

三大類影響因素對第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)的影響占比分析思路同上。本研究重點(diǎn)關(guān)注氣溫對用電量的影響，考慮到一年中不同時(shí)期的氣溫變化對用電量變化的影響不同（例如迎峰度夏期間氣溫的影響較大），將一年分為3—5月、6一8月、9—11月和12一次年2月4個時(shí)段，三大因素對各產(chǎn)業(yè)的影響占比見表3。

將第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、城鄉(xiāng)居民用電量的變化量分別乘以相應(yīng)的氣溫影響占比，從而得到僅在氣溫作用下全社會用電量的變化量，將該變化量/全社會用電量的變化量，得出總的氣溫對全社會用電量的變化量影響占比，見表4。

氣溫變化對七大區(qū)域用電量變化的影響占比見表5。

居民用電量的關(guān)系呈碗形曲線，即氣溫越低或越高，用電量越高；氣溫變化對第二產(chǎn)業(yè)用電量的影響不大。函數(shù)曲線也擬合了這些用電量隨氣溫的變化趨勢，分析可得，第一產(chǎn)業(yè)在 14^°C 時(shí)的用電量最低，第三產(chǎn)業(yè)和居民在 15^°C 時(shí)的用電量最低。

可以看到，氣溫變化對居民用電量變化的影響程度最大，這與居民空調(diào)和取暖負(fù)荷有關(guān)，即氣溫過高或過低都會導(dǎo)致居民用電量的快速增加；氣溫變化對第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)用電量變化也有較大影響，例如高溫天氣下，農(nóng)業(yè)灌溉需求增大，第三產(chǎn)業(yè)中的辦公場所、商場、酒店等商業(yè)建筑會有更大的空調(diào)負(fù)荷。

基于氣溫對各產(chǎn)業(yè)用電量變化的影響占比和得出的分產(chǎn)業(yè)月用電量的變化量，二者相乘得出氣溫升高 1^°C 帶來的分產(chǎn)業(yè)月用電量的變化量，見表6。

全國月均氣溫與全國月用電量的關(guān)系如圖2所示，也呈碗形曲線，即當(dāng)氣溫為 15^°C 時(shí)，用電量最低，氣溫越低或越高，用電量越高；圖2中的二次函數(shù)很好地?cái)M合了該變化趨勢，可以得出全社會用電量變化量，然后將該用電量變化量乘以氣溫對全國用電量影響占比，得到氣溫變化帶來的全社會用電量變化量，見表7。

3.2 對七大區(qū)域用電量的影響

不同區(qū)域的氣溫特點(diǎn)不同，氣溫變化與用電量變化的關(guān)系也有明顯區(qū)別。東北區(qū)域常年氣溫較低，冬季氣溫較低時(shí)用電量在氣溫上升過程中有較明顯的減少，但迎峰度夏壓力較?。蝗A北、西北區(qū)域月均氣溫為 10^c 時(shí)用電量最小，氣溫升高或降低都會使得用電量明顯增加；華中區(qū)域曲線也呈碗形，但華中區(qū)域用電量最小時(shí)的氣溫為 12°C 氣溫升高或降低都會使用電量有較多增加；華南、西南地處我國南方，迎峰度冬壓力較小，其用電量基本呈現(xiàn)出隨氣溫升高而逐步加速升高的趨勢?；谀Ｐ蜏y算得出的各區(qū)域用電量變化量和表4中的氣溫影響程度占比，計(jì)算在不同溫度區(qū)間下，氣溫每升高 1°C 帶來的七大區(qū)域用電量變化量，見表8。

4結(jié)束語

氣溫變化對電力系統(tǒng)的用電量有著直接且顯著的影響。夏季高溫和冬季低溫都會導(dǎo)致用電量的增加。為在迎峰度夏、迎峰度冬期間及時(shí)準(zhǔn)確研判電力供需，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)能力，在供需緊張時(shí)期參考?xì)鉁氐淖兓瘉韯討B(tài)預(yù)測顯得尤為重要。

通過定量分析與定性分析相結(jié)合的方法，揭示了氣溫變化對全國用電量的顯著影響。研究結(jié)果表明，氣溫升高特別是極端天氣事件對用電量的影響日益突出，有助于進(jìn)一步準(zhǔn)確研判電力市場及燃料市場形勢，輔助建立和完善能源供需監(jiān)測體系。當(dāng)前我國能源發(fā)展面臨需求壓力巨大、供給制約較多、綠色轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨和城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展不均衡等多重挑戰(zhàn)。通過氣溫預(yù)測，結(jié)合氣溫對發(fā)用電量變化的影響分析，可輔助建立和完善包含氣溫預(yù)測、發(fā)用電量變化模型等在內(nèi)的能源供需監(jiān)測體系，及時(shí)準(zhǔn)確地研判電力供需形勢及燃料市場形勢，聚焦為民便民安民，確保能源電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。未來，隨著全球氣候變暖趨勢的加劇和極端天氣事件的頻發(fā)，氣溫變化對用電量的影響將更加顯著。因此，加強(qiáng)電力系統(tǒng)建設(shè)、推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提高能源利用效率等措施將是應(yīng)對氣候變化和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

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