電力需求側(cè)負(fù)荷的形態(tài)分析及評(píng)估

馬燕軍1陳嘉曦2華亮亮3劉明昌3

(1.北京國電龍高科環(huán)境工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)部，北京 100085；2.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206；

3.國網(wǎng)蒙東電力通遼供電公司生產(chǎn)技術(shù)部，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

摘要：結(jié)合用電負(fù)荷等多信息源數(shù)據(jù)，進(jìn)行了杭州蕭山區(qū)多用戶負(fù)荷形態(tài)分析，其表現(xiàn)為高負(fù)荷率型負(fù)荷、峰平型負(fù)荷、單峰型負(fù)荷、避峰型負(fù)荷、雙峰型負(fù)荷。在對(duì)單用戶負(fù)荷進(jìn)行分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)杭州永昌錦綸有限公司等用戶負(fù)荷率高，峰谷差率低，調(diào)峰潛力較低，屬于高負(fù)荷率型負(fù)荷；浙江漢欣家具工業(yè)有限公司等用戶負(fù)荷率低，峰谷差率高，調(diào)峰潛力較大，屬于雙峰型負(fù)荷?；谝?guī)劃型指標(biāo)分析后，發(fā)現(xiàn)杭州永昌錦綸有限公司出現(xiàn)了明顯的負(fù)荷增長(zhǎng)現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮相應(yīng)線路及變電設(shè)備的增容問題。

關(guān)鍵詞：電力需求側(cè)；多元回歸法；多信息源；指標(biāo)

收稿日期：2015-06-29

作者簡(jiǎn)介：馬燕軍(1974—)，男，山西代縣人，工學(xué)碩士，工程師，從事電站技術(shù)改造及節(jié)能減排工作。

1用戶電負(fù)荷特性指標(biāo)

在負(fù)荷特性分析過程中，評(píng)價(jià)體系可按多個(gè)負(fù)荷特性指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)，分為日負(fù)荷特性指標(biāo)、周負(fù)荷特性指標(biāo)、月負(fù)荷特性指標(biāo)、年(季)負(fù)荷特性指標(biāo)等。

1.1日負(fù)荷特性指標(biāo)

典型日最大(小)負(fù)荷即典型日記錄的負(fù)荷中數(shù)值最大(小)的一個(gè)。記錄時(shí)間間隔可以為1 h、0.5 h、15 min或瞬時(shí)。典型日一般選取最大負(fù)荷日，也可選最大峰谷差日，還可以根據(jù)各地區(qū)的情況選不同季節(jié)的某一代表日。日平均負(fù)荷為日電量除以24或每日所有負(fù)荷點(diǎn)的平均值。典型日負(fù)荷曲線，為典型日按一天中逐小時(shí)(0.5 h、15 min)負(fù)荷變化繪制的曲線。該指標(biāo)用于描述日負(fù)荷曲線特性，表征一天中負(fù)荷分布的不均衡性，較高的負(fù)荷率有利于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

日最小負(fù)荷率為日最小負(fù)荷與日最大負(fù)荷的比值。日負(fù)荷率和日最小負(fù)荷率的數(shù)值大小，與用戶性質(zhì)和類別、組成、生產(chǎn)班次及系統(tǒng)內(nèi)各類用電(生活用電、動(dòng)力用電、工藝用電)所占的比重有關(guān)，還與調(diào)整負(fù)荷的措施有關(guān)。準(zhǔn)確把握其變化趨勢(shì)，可以為錯(cuò)峰限電及實(shí)施峰谷電價(jià)提供有利依據(jù)。日峰谷差為日最大負(fù)荷與日最小負(fù)荷之差。日峰谷差率為日峰谷差與日最大負(fù)荷的比值。峰谷差的大小直接反映了電網(wǎng)所需要的調(diào)峰能力。峰谷差率主要用于安排調(diào)峰措施、調(diào)整負(fù)荷及電源規(guī)劃的研究。

1.2月負(fù)荷特性指標(biāo)

月最大(小)負(fù)荷為每月最大(小)負(fù)荷日的最大(小)負(fù)荷。月平均日負(fù)荷為每月日平均負(fù)荷的平均值。月平均日負(fù)荷率為每月日負(fù)荷率的平均值。月最小負(fù)荷率為每月中日最小負(fù)荷率的最小值。月負(fù)荷率，又稱月不均衡系數(shù)，是月平均負(fù)荷與月最大負(fù)荷日平均負(fù)荷的比值。該指標(biāo)是研究電量在月內(nèi)分布的重要指標(biāo)，主要與用電構(gòu)成、季節(jié)性變化和節(jié)假日有關(guān)。

1.3年負(fù)荷特性指標(biāo)

年最大(小)負(fù)荷為全年各月最大(小)負(fù)荷的最大(小)值。年最大峰谷差為全年各日峰谷差的最大值。年最大峰谷差率為全年各日峰谷差率的最大值。年負(fù)荷曲線為按全年逐月最大負(fù)荷繪制的曲線。年平均日負(fù)荷率是一年內(nèi)日負(fù)荷率的平均反映，主要反映了第三產(chǎn)業(yè)負(fù)荷的影響，但并不是所有日負(fù)荷率的平均值，而是全年各月最大負(fù)荷日的平均負(fù)荷之和與各月最大負(fù)荷日最大負(fù)荷之和的比值。

年平均月負(fù)荷率為一年內(nèi)12個(gè)月各月平均負(fù)荷之和與各月最大負(fù)荷日平均負(fù)荷之和的比值。季負(fù)荷率又稱季不平衡系數(shù)，即一年內(nèi)12個(gè)月各季最大負(fù)荷日的最大負(fù)荷之和的平均值與年最大負(fù)荷的比值。它反映用電負(fù)荷的季節(jié)性變化，包括用電設(shè)備的季節(jié)性配置、設(shè)備的年度大修及負(fù)荷的年增長(zhǎng)等因素造成的影響。年負(fù)荷率與三類產(chǎn)業(yè)的用電結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，它通常情況下隨著第二產(chǎn)業(yè)用電比重的增加而增大，隨著第三產(chǎn)業(yè)用電和居民生活用電所占比重的增加而降低。

1.4規(guī)劃型負(fù)荷特性指標(biāo)

在電網(wǎng)規(guī)劃、增容和改建或是變電機(jī)組安裝與擴(kuò)建的過程中，需要評(píng)估或預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)該地區(qū)用電負(fù)荷或用電量的變化情況。此時(shí)需要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，計(jì)算增長(zhǎng)型的負(fù)荷特性指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)參數(shù)對(duì)中長(zhǎng)期的負(fù)荷變動(dòng)情況加以預(yù)測(cè)，從而為合理安排電源和電網(wǎng)的建設(shè)進(jìn)度提供宏觀決策依據(jù)。

2多用戶負(fù)荷特性分析

2.1多用戶負(fù)荷形態(tài)

對(duì)杭州蕭山區(qū)182個(gè)用戶進(jìn)行負(fù)荷形態(tài)分析時(shí)，涉及化工、市政、學(xué)校、政府等多個(gè)行業(yè)用戶用電。負(fù)荷每隔15 min采集一次，每天采集96點(diǎn)。根據(jù)負(fù)荷曲線特點(diǎn)，可把用電負(fù)荷分為如下幾種情況。

2.1.1峰平型負(fù)荷

此類用戶特點(diǎn)為在每日8：00左右負(fù)荷開始增大，12：00左右負(fù)荷略降低后反彈，18：00過后負(fù)荷開始降低。此類用戶主要包括制衣廠等公司，一般白天用電量較大，中午考慮員工休息等負(fù)荷稍有波動(dòng)。該類型負(fù)荷如圖1(a)所示。

2.1.2雙峰型負(fù)荷

此類用戶在10：00與13：00出現(xiàn)兩個(gè)波峰，17：00負(fù)荷開始下降，第二天8：00左右負(fù)荷開始上升。此類用戶主要包括汽配廠等公司，通常上下班時(shí)間比較規(guī)律，中午休息時(shí)間較長(zhǎng)。該類型負(fù)荷如圖1(b)所示。

2.1.3避峰型負(fù)荷

此類用戶在本次分析樣本中所占比例較少，用電集中在18：00至第二天6：00。該類型負(fù)荷如圖1(c)所示。

2.1.4高負(fù)荷率型負(fù)荷

此類用戶全天用電波動(dòng)不大，多為三班制生產(chǎn)工廠，包括針織、塑膠等生產(chǎn)廠家。該類型負(fù)荷如圖1(d)所示。

2.1.5單峰型負(fù)荷

此類用戶峰值集中在10：00—20：00，凌晨5：00左右負(fù)荷達(dá)到波谷。此類用戶主要包括金屬制品、醫(yī)藥物流等公司。該類型負(fù)荷如圖1(e)所示。

(a) 峰平型負(fù)荷

(b) 雙峰型負(fù)荷

(c) 避峰型負(fù)荷

(d) 高負(fù)荷率型負(fù)荷

(e) 單峰型負(fù)荷

2.2典型多負(fù)荷曲線特性分析

針對(duì)圖1中的用電負(fù)荷曲線情況，可作出相應(yīng)的負(fù)荷分析，如表1所示。

表1　各負(fù)荷類型負(fù)荷特性分析結(jié)果

負(fù)荷率由大到小依次為：高負(fù)荷率型負(fù)荷、峰平型負(fù)荷、單峰型負(fù)荷、避峰型負(fù)荷、雙峰型負(fù)荷。說明高負(fù)荷率型負(fù)荷的負(fù)荷分布均衡性最高，有利于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；而雙峰型負(fù)荷的負(fù)荷分布均衡性最低，不有利于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

最小負(fù)荷率由大到小依次為：高負(fù)荷率型負(fù)荷、峰平型負(fù)荷、單峰型負(fù)荷、雙峰型負(fù)荷、避峰型負(fù)荷。排序情況與負(fù)荷率排序情況相近。

峰谷差的大小直接反映了電網(wǎng)所需要的調(diào)峰能力，峰谷差率由大到小依次為：避峰型負(fù)荷、雙峰型負(fù)荷、單峰型負(fù)荷、峰平型負(fù)荷、高負(fù)荷率型負(fù)荷。說明避峰型負(fù)荷的調(diào)峰潛力較大，高負(fù)荷率型負(fù)荷基本沒有調(diào)峰能力，在實(shí)際安排中可以考慮忽略此種類型負(fù)荷。

3單一用戶負(fù)荷特性分析

對(duì)杭州永昌錦綸有限公司、浙江漢欣家具工業(yè)有限公司、浙江佳彩印務(wù)有限公司、杭州蕭山華義塑膠有限公司、杭州宇隆紡織有限公司、杭州港佳紡織儀器有限公司、浙江凱達(dá)文具用品有限公司等7個(gè)典型用戶進(jìn)行負(fù)荷分析。以2014年9月25日為例，各用戶負(fù)荷特性指標(biāo)如表2所示。

表2　各用戶負(fù)荷特性指標(biāo)

3.1杭州永昌錦綸有限公司

該公司主要生產(chǎn)錦綸單六和錦綸雙六等產(chǎn)品?？蛻舯容^穩(wěn)定，生產(chǎn)比較連續(xù)，工人24 h進(jìn)行倒班作業(yè)。該公司日負(fù)荷曲線如圖2所示。平均負(fù)荷為4 958.08 kW，用電量較大。負(fù)荷率為0.95，峰谷差率為0.10，屬于高負(fù)荷率型負(fù)荷，負(fù)荷均衡性較強(qiáng)，有利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，調(diào)峰潛力較低。

圖2　杭州永昌錦綸有限公司日負(fù)荷曲線

3.2浙江漢欣家具工業(yè)有限公司

該公司主要生產(chǎn)鋁、塑、鋼等戶外家具，根據(jù)目前訂單情況，現(xiàn)在大多為白天生產(chǎn)，中午及周末停工休息，偶爾會(huì)有夜班。該公司日負(fù)荷曲線如圖3所示，屬于雙峰型負(fù)荷。平均負(fù)荷為535.51 kW，負(fù)荷率為0.40，峰谷差率為0.95，如果有政策性文件下達(dá)削減負(fù)荷要求，公司會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的安排，比如將部分生產(chǎn)過程安排到晚班等，因此，該公司調(diào)峰潛力較大。

圖3　浙江漢欣家具工業(yè)有限公司日負(fù)荷曲線

3.3浙江佳彩印務(wù)有限公司

該公司主要進(jìn)行各種中高檔煙標(biāo)、包裝盒的印刷，也承接各種外包業(yè)務(wù)，生產(chǎn)基本在白天上班時(shí)間進(jìn)行，晚上不開工，其日負(fù)荷曲線如圖4所示，屬于雙峰型負(fù)荷。平均負(fù)荷為47.27 kW，負(fù)荷率為0.35，峰谷差率為0.90，如果有政策性文件下達(dá)削減負(fù)荷要求，公司會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的安排，比如將部分生產(chǎn)過程安排到晚班等，也具有一定的調(diào)峰潛力。

圖4　浙江佳彩印務(wù)有限公司日負(fù)荷曲線

3.4杭州蕭山華義塑膠有限公司

該公司主要生產(chǎn)自動(dòng)麻將機(jī)的塑料配件。公司24 h生產(chǎn)，工人分兩班倒班，基本所有設(shè)備均運(yùn)行生產(chǎn)，其日負(fù)荷曲線如圖5所示，屬于高負(fù)荷率型負(fù)荷。生產(chǎn)具有比較明顯的節(jié)假日特點(diǎn)。平均負(fù)荷為481.95 kW，負(fù)荷率為0.79，峰谷差率為0.38，負(fù)荷具有一定波動(dòng)性，均衡性較好。

圖5　杭州蕭山華義塑膠有限公司日負(fù)荷曲線

3.5杭州宇隆紡織有限公司

該公司負(fù)荷曲線如圖6所示，為高負(fù)荷率型。平均負(fù)荷為955.09 kW，負(fù)荷率為0.76，峰谷差率為0.40，負(fù)荷具有一定波動(dòng)性，均衡性較好。

圖6　杭州宇隆紡織有限公司日負(fù)荷曲線

3.6杭州港佳紡織儀器有限公司

該公司負(fù)荷曲線如圖7所示，為高負(fù)荷率型。平均負(fù)荷為1 089.71 kW，負(fù)荷率為0.88，峰谷差率為0.30，負(fù)荷均衡性較好。

圖7　杭州港佳紡織儀器有限公司日負(fù)荷曲線

3.7浙江凱達(dá)文具用品有限公司

該公司負(fù)荷曲線如圖8所示，為單峰型。平均負(fù)荷為357.33 kW，負(fù)荷率為0.71，峰谷差率為0.54。

圖8　浙江凱達(dá)文具用品有限公司日負(fù)荷曲線

4規(guī)劃型負(fù)荷指標(biāo)評(píng)價(jià)分析與評(píng)估

針對(duì)杭州永昌錦綸有限公司、浙江漢欣家具工業(yè)有限公司、杭州蕭山華義塑膠有限公司、浙江佳彩印務(wù)有限公司4個(gè)典型用戶，以及盛東922線、鴻新920線、鴻華919線3條饋線進(jìn)行負(fù)荷增長(zhǎng)率分析。分析2014年的9月、10月、11月相對(duì)于2013年同期的月平均日負(fù)荷以及月最大負(fù)荷的變化情況，如表3、表4所示。

表3　典型用戶的月平均日負(fù)荷增長(zhǎng)率　單位：%

表4　典型用戶的月最大負(fù)荷增長(zhǎng)率　單位：%

由表3與表4可以看出，典型用戶的月平均日負(fù)荷增長(zhǎng)率與月最大負(fù)荷增長(zhǎng)率的變化趨勢(shì)大體一致。

4.1典型用戶負(fù)荷增長(zhǎng)分析

杭州永昌錦綸有限公司目前產(chǎn)品客戶比較穩(wěn)定，投入生產(chǎn)后用電負(fù)荷比較平穩(wěn)，2014年與2013年同期對(duì)比月平均日負(fù)荷略有提高，9月、10月的月最大負(fù)荷上升較為明顯，說明企業(yè)目前處于發(fā)展期，用電負(fù)荷有進(jìn)一步增大的趨勢(shì)。

浙江漢欣家具工業(yè)有限公司主要生產(chǎn)鋁、塑、鋼等戶外家具，用電負(fù)荷主要為擠壓機(jī)、噴涂線等，產(chǎn)品全部出口海外。該公司2014年與2013年同期對(duì)比月平均日負(fù)荷增長(zhǎng)幅度較大，說明企業(yè)目前的發(fā)展情況良好，生產(chǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大。而月最大負(fù)荷變化不大，說明用戶用電較為平穩(wěn)，增長(zhǎng)的負(fù)荷主要位于原來的用電低谷時(shí)段。

杭州蕭山華義塑膠有限公司與浙江佳彩印務(wù)有限公司兩家企業(yè)的增長(zhǎng)率情況較為相似。二者在2014年與2013年的同期對(duì)比中均出現(xiàn)程度較大的負(fù)增長(zhǎng)情況，說明兩家企業(yè)的業(yè)務(wù)規(guī)模正在逐步縮減，用電負(fù)荷將會(huì)進(jìn)一步降低。

通過對(duì)四家用戶的橫向?qū)Ρ瓤梢钥闯?，杭州永昌錦綸有限公司與浙江漢欣家具工業(yè)有限公司月平均日負(fù)荷增長(zhǎng)率為正值，用電負(fù)荷將會(huì)進(jìn)一步上升。尤其是杭州永昌錦綸有限公司出現(xiàn)了明顯的月最大負(fù)荷的增長(zhǎng)現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮相應(yīng)線路及變電設(shè)備的增容問題。而杭州蕭山華義塑膠有限公司與浙江佳彩印務(wù)有限公司的用電負(fù)荷呈下降趨勢(shì)，也為相應(yīng)的輸電線路提供了負(fù)荷裕量，在進(jìn)行安全性分析或負(fù)荷分布分析時(shí)應(yīng)該予以考慮。

4.2饋線負(fù)荷增長(zhǎng)分析

針對(duì)鴻達(dá)變電站下屬的3條饋線，進(jìn)行了2014年相對(duì)于2013年同期的月平均日負(fù)荷以及月最大負(fù)荷的變化情況分析，如表5、表6所示。

表5　典型饋線的月平均日負(fù)荷增長(zhǎng)率　單位：%

表6　典型饋線的月最大負(fù)荷增長(zhǎng)率　單位：%

根據(jù)表5和表6中數(shù)據(jù)可以看出，盛東922線的月平均日負(fù)荷增長(zhǎng)率及月最大負(fù)荷增長(zhǎng)率均為負(fù)值，說明該饋線下負(fù)荷出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)，用戶用電量也會(huì)相應(yīng)減少。鴻新920線兩項(xiàng)指標(biāo)均有增長(zhǎng)，但變化幅度不大。而鴻華919線兩項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)出較大程度的增長(zhǎng)。對(duì)比3條饋線可以看出，鴻華919線下負(fù)荷多處于快速增長(zhǎng)期，在未來的供電規(guī)劃中應(yīng)考慮其較高的增長(zhǎng)速度，擴(kuò)容量應(yīng)留有增長(zhǎng)裕度。鴻新920線下負(fù)荷多處于穩(wěn)定期，負(fù)荷增長(zhǎng)速度放緩，用電量變化不大，在進(jìn)行用電規(guī)劃時(shí)留有的裕量可以相對(duì)減少。盛東922線下負(fù)荷多處于衰退期，用電量在未來可能進(jìn)一步減少，在進(jìn)行中長(zhǎng)期規(guī)劃時(shí)可以放緩該地區(qū)的擴(kuò)容速度，或?qū)⑵渌麉^(qū)域負(fù)荷向該饋線轉(zhuǎn)移。

5結(jié)語

本文研究了基于評(píng)價(jià)指標(biāo)的負(fù)荷特性及用電量受外界因素的影響程度，并在不同時(shí)間尺度上提出了用戶用電特性的分析指標(biāo)。對(duì)蕭山地區(qū)多用戶進(jìn)行了用戶電負(fù)荷形態(tài)分析。另外，在分析單一用戶負(fù)荷受外界因素影響程度時(shí)，分析得出浙江漢欣家具工業(yè)有限公司等用戶負(fù)荷率低，峰谷差率高，屬于雙峰型負(fù)荷，調(diào)峰潛力較大；杭州永昌錦綸有限公司等用戶負(fù)荷率高，峰谷差率低，屬于高負(fù)荷率型負(fù)荷，調(diào)峰潛力較低，同時(shí)，依據(jù)其增長(zhǎng)率特性確定需要增容改造。

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