三次產業用電特性及負荷結構研究

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(國網四川省電力公司經濟技術研究院，四川 成都 610094)

0 引 言

準確把握電網負荷特性及其發展變化趨勢是做好電力規劃、計劃、生產運行工作的重要基礎。近年來，世界經濟復蘇明顯放緩，國內經濟下行壓力不斷加大，四川堅持把經濟結構戰略性調整作為加快轉變經濟發展方式的主攻方向，提升產業層次和核心競爭力，促進三次產業協調發展[1]。電力工業作為國民經濟發展的晴雨表，對產業結構的調整既具有較大的調節性，又具有較強的依賴性[2]。

在前人工作的基礎上[3-5]，利用負控采集的大用戶歷史負荷數據，通過疊加估算以及用電量校核，描繪了四川地區三次產業典型行業及居民生活的用電負荷曲線，研究了用電特性及其發展規律，并進一步估算了三次產業的最大用電負荷，分析了全社會用電負荷的具體結構，探討了負荷結構變化與產業結構調整的內在聯系，研究成果為電網發展規劃及用電市場拓展提供了一定的科學依據。

1 負荷曲線測算

1.1 典型日選取

各地氣候條件不同，四季對應的月份存在差異。一般情況下，春季為3至5月、夏季為6至8月、秋季為9至11月和冬季12至次年2月。目前典型日的選取沒有統一的規定，主要有以下3種方法。

第1種：選取日負荷率與期間(季節、月)平均日負荷率最接近、且負荷曲線無異常畸變的日負荷曲線作為該期間(季節、月)的典型日負荷曲線。

①當月各工作日的平均日負荷曲線為

(1)

其中，L(h)為當月各工作日負荷曲線的平均，即平均日負荷曲線；L(d,h)為各工作日的負荷曲線；h為每日24個整點；N為當月工作日的天數。

②從當月所有工作日負荷曲線L(d,h)中找出與上述平均日負荷曲線L(h)最“相似”(接近)的某一日負荷曲線L(d*,h)作為典型日負荷曲線。

這里的“相似”(接近)的定義是如下的距離(偏差)最小。

(2)

第2種：選取期間(季節、月)某一固定工作日，比如取某月第3周第3個工作日作為典型日。

第3種：選取最大負荷日作為典型日。

1.2 負荷曲線測算

第1步，按照上述方法選取典型日日期。第2步，通過負控采集等渠道獲取典型行業用電量較大的用戶在典型日的負荷曲線。第3步，這些用戶的負荷曲線的疊加(記為L1)，可以代表本地區典型行業的負荷曲線形狀。根據L1可以得到這些用戶當日的合計用電量(C1)。第4步，根據典型行業的當月用電量除以天數，得到日用電量(C)。第5步，計算所選用戶用電量占該行業用電量的比重，M=C/C1。第6步，將L1各點負荷放大M倍即為典型日負荷曲線。

2 用電負荷特性研究

2.1 產業典型行業負荷特性

(1)第一產業典型行業負荷特性分析

第一產業選取排灌行業作為研究對象。本行業春季無用電早高峰，夏、秋、冬季用電早高峰一般出現在6～7點；春、冬季用電午高峰一般出現在11～12點，夏、秋季用電午高峰一般出現在12～13點；春季用電晚高峰一般出現在20～21點，夏季晚用電高峰一般出現在21～22點，秋、冬季用電晚高峰一般出現在19～20點。

圖1 四川排灌業四季典型日負荷曲線

2010—2012年，四川地區排灌業典型日負荷特性如表1所示。典型日負荷率夏季較大、秋季較小，逐年下降趨勢明顯；典型日最小負荷率夏季較大，春季較小，逐年下降趨勢明顯；典型日峰谷差率春季較大，夏季較小，逐年上升趨勢明顯。

表1 2010—2012年四川排灌業典型日負荷特性

(2)第二產業典型行業負荷特性分析

第二產業選取化學纖維業作為研究對象。本行業春季用電早高峰一般出現在5～6點，秋季用電早高峰一般出現在6～7點，夏、冬季用電早高峰一般出現在7～8點；春季用電午高峰一般出現在14～15點，夏季用電午高峰一般出現在11～12點，秋、冬季用電午高峰一般出現在10～11點；春季晚用電高峰一般出現在21～22點，夏季用電晚高峰一般出現在17～18點，秋、冬季用電晚高峰一般出現在18～19點。

圖2 四川化學纖維業典型日負荷曲線

2010—2012年，四川地區化學纖維業典型日負荷特性如表2所示。行業典型日最大負荷逐年加大；典型日負荷率冬季較大、夏季較小，逐年上升趨勢明顯；典型日最小負荷率冬季較大，春季較小，逐年上升趨勢明顯；典型日峰谷差率春季較大，冬季較小，逐年下降趨勢明顯。受國際金融危機影響，東部地區一些勞動密集型和能源、資源消耗量大的傳統產業，因成本上升，生產難以為繼，開始大量向西部地區轉移，導致四川地區個別高耗能企業過熱發展。

表2 2010～2012年四川化學纖維業典型日負荷特性

(3)第三產業典型行業負荷特性分析

第三產業選取住宿餐飲業作為研究對象。本行業春季用電早高峰一般出現在7～8點，夏季無用電早高峰，秋季用電早高峰一般出現在8～9點，冬季用電早高峰一般出現在6～7點；春、冬季用電午高峰一般出現在11～12點，夏季用電午高峰一般出現在16～17點，秋季用電午高峰一般出現在12～13點；春季用電晚高峰一般出現在20～21點，夏季用電晚高峰一般出現在22～23點，秋、冬季用電晚高峰一般出現在21～22點。

圖3 四川住宿餐飲業典型日負荷曲線

2010—2012年，四川地區住宿餐飲業典型日負荷特性如表3所示。行業典型日最大負荷逐年加大；典型日負荷率及最小負荷率夏季較大、春季較小，逐年上升趨勢明顯；典型日峰谷差率春季較大，夏季較小，逐年下降趨勢明顯。

2.2 居民生活負荷特性

居民用電負荷主要由基本負荷和季節性負荷兩部分組成。基本負荷主要由電冰箱、電炊具、照明等組成，季節性負荷則是指夏季降溫負荷(由空調、電扇等組成)和冬季取暖負荷(由空調、油汀等組成)。

2010—2012年，四川地區居民生活用電具有明

表3 2010—2012年四川住宿餐飲業典型日負荷特性

顯的季節特征。春季用電早高峰一般出現在6～7點，夏季無用電早高峰，秋季用電早高峰一般出現在7～8點，冬季無用電早高峰；春、秋季用電午高峰一般出現在11～12點，夏季用電午高峰一般出現在15～16點，冬季用電午高峰一般出現在12～13點；春秋冬三季用電晚高峰一般出現在18～19點，夏季用電晚高峰一般出現在21～22點。

圖4 四川居民生活用電典型日負荷曲線

2010—2012年，四川地區居民生活典型日負荷特性如表4所示。居民生活典型日最大負荷逐年加大；典型日負荷率及最小負荷率夏季較大、秋季較小，基本呈下降趨勢；典型日峰谷差率冬季較大，夏季較小，基本呈上升趨勢。

3 用電負荷結構研究

3.1 用電負荷結構分析

第一產業用電負荷比重極小。四川地區第一產業的代表性用電行業是排灌業，依據第一產業與排灌業用電量的關系，可以得到第一產業用電負荷近似曲線。以春季為例，2012年四川地區第一產業最大用電負荷約為255 MW，同比減少1.16%。

第二產業用電負荷比重較大。四川地區第二產業的代表性用電行業是鋼鐵、氯堿、化學纖維、水泥制造、肥料制造以及黃磷等，依據典型大工業用戶用電實際情況，可以得到第二產業用電負荷近似曲線。以春季為例，2012年四川地區第二產業最大用電負荷約為21 490 MW，同比僅增長1.56%。

表4 2010—2012年四川居民生活典型日負荷特性

第三產業用電負荷迅速發展。四川地區第三產業的代表性用電行業為住宿餐飲業，采用類似于上述的方法，可以得出第三產業用電負荷近似曲線。以春季為例，2012年四川地區第三產業最大用電負荷約為21 490 MW，同比增長7.64%。隨著第三產業的迅速發展以及居民生活質量的不斷改善，第三產業用電負荷及居民用電負荷同比增速逐年提升，在一定程度上，降低了全網的負荷率水平。

表5 2010—2012年四川三次產業負荷結構

3.2 產業結構調整及其影響

“十一五”以來，四川省產業結構比例由2005年的20.1：41.5：38.4調整到2010年的14.4：50.5：35.1，2011年調整至14.2：52.4：33.4，2012年進一步調整至13.8：52.8：33.4。四川產業結構的變化趨勢為第一產業比重平穩下降，第二產業比重大幅上升，第三產業比重趨于穩定。產業結構的變化，使得第一產業和第三產業的最大負荷增幅均低于第二產業最大負荷增幅。第三產業發展在一定程度上增大了負荷峰谷差，降低了全社會最大負荷利用小時數。

圖5 2005—2012年四川產業結構變化(按當年價)

四川堅持走新型化工業道路，著力在擴大增量中調整結構、在加快發展中轉方式，工業效益走在全國前列，初步探索出一條創新驅動、綠色低碳、高端切入、開放合作、加速推進的工業化路子。

從總量上看。2012年，四川工業用電占到整個電力消耗的70.3%左右，工業負荷也占四川電網總負荷較大的比例。“十一五”以來，由于產業結構的調整，工業增加值占省內生產總值的比重由34.2%上升到42.0%，工業總量保持快速增長，以工業為主的第二產業最大用電負荷持續增加。

從工業結構看。2012年規模以上工業中，重工業增加值增長16.0%，輕工業增加值增長16.4%，重輕工業的比為66.8：33.2，自2005年以來，呈上升趨勢。走新型化工業道路，調整工業內部結構，必將抑制一批高耗能、高污染企業的發展，造成其用電負荷增幅減小。新型的工業產業，以IT業、電子信息、新材料、新能源等為代表的新型工業產業的用電負荷逐年穩步上升。

預計到2015年，三次產業結構由“十一五”的14.4:50.5:35.1調整為10.2:50.8:39。第二產業繼續充當“火車頭”，但其前進的動力會更多來自自主創新和技術升級。

4 結 論

(1) 四川地區排灌業春季無用電早高峰，典型日負荷率夏季較大、秋季較小。化學纖維業冬季負荷曲線較為平滑，典型日負荷率冬季較大、夏季較小。住宿餐飲業夏季無用電早高峰，典型日負荷率夏季較大，春季較小。

(2) 四川地區居民生活用電夏季、冬季無早高峰，典型日負荷率及最小負荷率夏季較大、秋季較小，基本呈下降趨勢；典型日峰谷差率冬季較大，夏季較小，基本呈上升趨勢。

(3) 四川地區第一產業用電負荷比重極小，第二產業用電負荷比重較大。隨著第三產業的迅速發展以及居民生活質量的不斷改善，在一定程度上，降低了全網的負荷率水平。

[1] 四川省人民政府．四川省國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要[N]．四川日報，2011-1-28(1)．

[2] 康重慶，李順福，夏清，等．用電市場的結構分析及其對市場營銷的啟示[J]．電力系統自動化，2003，27(14)：27-31．

[3] 江峰青，鄭淮，李榮民．上海電網負荷結構分析及特性預測[J]．華東電力，2008，36(9)：51-52．

[4] 陸燕，談健．江蘇電網負荷結構分析[J]．華東電力，2007，35(7)：26-29．

[5] 霍成軍．電力系統負荷特性分析研究[D]．天津：天津大學，2007．