三次產(chǎn)業(yè)用電特性及負(fù)荷結(jié)構(gòu)研究

，，，，

(國(guó)網(wǎng)四川省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，四川 成都 610094)

0 引 言

準(zhǔn)確把握電網(wǎng)負(fù)荷特性及其發(fā)展變化趨勢(shì)是做好電力規(guī)劃、計(jì)劃、生產(chǎn)運(yùn)行工作的重要基礎(chǔ)。近年來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇明顯放緩，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)下行壓力不斷加大，四川堅(jiān)持把經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的主攻方向，提升產(chǎn)業(yè)層次和核心競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)三次產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。電力工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的晴雨表，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整既具有較大的調(diào)節(jié)性，又具有較強(qiáng)的依賴性[2]。

在前人工作的基礎(chǔ)上[3-5]，利用負(fù)控采集的大用戶歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過(guò)疊加估算以及用電量校核，描繪了四川地區(qū)三次產(chǎn)業(yè)典型行業(yè)及居民生活的用電負(fù)荷曲線，研究了用電特性及其發(fā)展規(guī)律，并進(jìn)一步估算了三次產(chǎn)業(yè)的最大用電負(fù)荷，分析了全社會(huì)用電負(fù)荷的具體結(jié)構(gòu)，探討了負(fù)荷結(jié)構(gòu)變化與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的內(nèi)在聯(lián)系，研究成果為電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及用電市場(chǎng)拓展提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

1 負(fù)荷曲線測(cè)算

1.1 典型日選取

各地氣候條件不同，四季對(duì)應(yīng)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(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，主要有以下3種方法。

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

①當(dāng)月各工作日的平均日負(fù)荷曲線為

(1)

其中，L(h)為當(dāng)月各工作日負(fù)荷曲線的平均，即平均日負(fù)荷曲線；L(d,h)為各工作日的負(fù)荷曲線；h為每日24個(gè)整點(diǎn)；N為當(dāng)月工作日的天數(shù)。

②從當(dāng)月所有工作日負(fù)荷曲線L(d,h)中找出與上述平均日負(fù)荷曲線L(h)最“相似”(接近)的某一日負(fù)荷曲線L(d*,h)作為典型日負(fù)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(jié)、月)某一固定工作日，比如取某月第3周第3個(gè)工作日作為典型日。

第3種：選取最大負(fù)荷日作為典型日。

1.2 負(fù)荷曲線測(cè)算

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

2 用電負(fù)荷特性研究

2.1 產(chǎn)業(yè)典型行業(yè)負(fù)荷特性

(1)第一產(chǎn)業(yè)典型行業(yè)負(fù)荷特性分析

第一產(chǎn)業(yè)選取排灌行業(yè)作為研究對(duì)象。本行業(yè)春季無(wú)用電早高峰，夏、秋、冬季用電早高峰一般出現(xiàn)在6～7點(diǎn)；春、冬季用電午高峰一般出現(xiàn)在11～12點(diǎn)，夏、秋季用電午高峰一般出現(xiàn)在12～13點(diǎn)；春季用電晚高峰一般出現(xiàn)在20～21點(diǎn)，夏季晚用電高峰一般出現(xiàn)在21～22點(diǎn)，秋、冬季用電晚高峰一般出現(xiàn)在19～20點(diǎn)。

圖1 四川排灌業(yè)四季典型日負(fù)荷曲線

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

表1 2010—2012年四川排灌業(yè)典型日負(fù)荷特性

(2)第二產(chǎn)業(yè)典型行業(yè)負(fù)荷特性分析

第二產(chǎn)業(yè)選取化學(xué)纖維業(yè)作為研究對(duì)象。本行業(yè)春季用電早高峰一般出現(xiàn)在5～6點(diǎn)，秋季用電早高峰一般出現(xiàn)在6～7點(diǎn)，夏、冬季用電早高峰一般出現(xiàn)在7～8點(diǎn)；春季用電午高峰一般出現(xiàn)在14～15點(diǎn)，夏季用電午高峰一般出現(xiàn)在11～12點(diǎn)，秋、冬季用電午高峰一般出現(xiàn)在10～11點(diǎn)；春季晚用電高峰一般出現(xiàn)在21～22點(diǎn)，夏季用電晚高峰一般出現(xiàn)在17～18點(diǎn)，秋、冬季用電晚高峰一般出現(xiàn)在18～19點(diǎn)。

圖2 四川化學(xué)纖維業(yè)典型日負(fù)荷曲線

2010—2012年，四川地區(qū)化學(xué)纖維業(yè)典型日負(fù)荷特性如表2所示。行業(yè)典型日最大負(fù)荷逐年加大；典型日負(fù)荷率冬季較大、夏季較小，逐年上升趨勢(shì)明顯；典型日最小負(fù)荷率冬季較大，春季較小，逐年上升趨勢(shì)明顯；典型日峰谷差率春季較大，冬季較小，逐年下降趨勢(shì)明顯。受國(guó)際金融危機(jī)影響，東部地區(qū)一些勞動(dòng)密集型和能源、資源消耗量大的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，因成本上升，生產(chǎn)難以為繼，開始大量向西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致四川地區(qū)個(gè)別高耗能企業(yè)過(guò)熱發(fā)展。

表2 2010～2012年四川化學(xué)纖維業(yè)典型日負(fù)荷特性

(3)第三產(chǎn)業(yè)典型行業(yè)負(fù)荷特性分析

第三產(chǎn)業(yè)選取住宿餐飲業(yè)作為研究對(duì)象。本行業(yè)春季用電早高峰一般出現(xiàn)在7～8點(diǎn)，夏季無(wú)用電早高峰，秋季用電早高峰一般出現(xiàn)在8～9點(diǎn)，冬季用電早高峰一般出現(xiàn)在6～7點(diǎn)；春、冬季用電午高峰一般出現(xiàn)在11～12點(diǎn)，夏季用電午高峰一般出現(xiàn)在16～17點(diǎn)，秋季用電午高峰一般出現(xiàn)在12～13點(diǎn)；春季用電晚高峰一般出現(xiàn)在20～21點(diǎn)，夏季用電晚高峰一般出現(xiàn)在22～23點(diǎn)，秋、冬季用電晚高峰一般出現(xiàn)在21～22點(diǎn)。

圖3 四川住宿餐飲業(yè)典型日負(fù)荷曲線

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

2.2 居民生活負(fù)荷特性

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

2010—2012年，四川地區(qū)居民生活用電具有明

表3 2010—2012年四川住宿餐飲業(yè)典型日負(fù)荷特性

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

圖4 四川居民生活用電典型日負(fù)荷曲線

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

3 用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)研究

3.1 用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)分析

第一產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷比重極小。四川地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)的代表性用電行業(yè)是排灌業(yè)，依據(jù)第一產(chǎn)業(yè)與排灌業(yè)用電量的關(guān)系，可以得到第一產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷近似曲線。以春季為例，2012年四川地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)最大用電負(fù)荷約為255 MW，同比減少1.16%。

第二產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷比重較大。四川地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)的代表性用電行業(yè)是鋼鐵、氯堿、化學(xué)纖維、水泥制造、肥料制造以及黃磷等，依據(jù)典型大工業(yè)用戶用電實(shí)際情況，可以得到第二產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷近似曲線。以春季為例，2012年四川地區(qū)第二產(chǎn)業(yè)最大用電負(fù)荷約為21 490 MW，同比僅增長(zhǎng)1.56%。

表4 2010—2012年四川居民生活典型日負(fù)荷特性

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

表5 2010—2012年四川三次產(chǎn)業(yè)負(fù)荷結(jié)構(gòu)

3.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及其影響

“十一五”以來(lái)，四川省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比例由2005年的20.1：41.5：38.4調(diào)整到2010年的14.4：50.5：35.1，2011年調(diào)整至14.2：52.4：33.4，2012年進(jìn)一步調(diào)整至13.8：52.8：33.4。四川產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化趨勢(shì)為第一產(chǎn)業(yè)比重平穩(wěn)下降，第二產(chǎn)業(yè)比重大幅上升，第三產(chǎn)業(yè)比重趨于穩(wěn)定。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，使得第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的最大負(fù)荷增幅均低于第二產(chǎn)業(yè)最大負(fù)荷增幅。第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展在一定程度上增大了負(fù)荷峰谷差，降低了全社會(huì)最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。

圖5 2005—2012年四川產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化(按當(dāng)年價(jià))

四川堅(jiān)持走新型化工業(yè)道路，著力在擴(kuò)大增量中調(diào)整結(jié)構(gòu)、在加快發(fā)展中轉(zhuǎn)方式，工業(yè)效益走在全國(guó)前列，初步探索出一條創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色低碳、高端切入、開放合作、加速推進(jìn)的工業(yè)化路子。

從總量上看。2012年，四川工業(yè)用電占到整個(gè)電力消耗的70.3%左右，工業(yè)負(fù)荷也占四川電網(wǎng)總負(fù)荷較大的比例。“十一五”以來(lái)，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，工業(yè)增加值占省內(nèi)生產(chǎn)總值的比重由34.2%上升到42.0%，工業(yè)總量保持快速增長(zhǎng)，以工業(yè)為主的第二產(chǎn)業(yè)最大用電負(fù)荷持續(xù)增加。

從工業(yè)結(jié)構(gòu)看。2012年規(guī)模以上工業(yè)中，重工業(yè)增加值增長(zhǎng)16.0%，輕工業(yè)增加值增長(zhǎng)16.4%，重輕工業(yè)的比為66.8：33.2，自2005年以來(lái)，呈上升趨勢(shì)。走新型化工業(yè)道路，調(diào)整工業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，必將抑制一批高耗能、高污染企業(yè)的發(fā)展，造成其用電負(fù)荷增幅減小。新型的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，以IT業(yè)、電子信息、新材料、新能源等為代表的新型工業(yè)產(chǎn)業(yè)的用電負(fù)荷逐年穩(wěn)步上升。

預(yù)計(jì)到2015年，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由“十一五”的14.4:50.5:35.1調(diào)整為10.2:50.8:39。第二產(chǎn)業(yè)繼續(xù)充當(dāng)“火車頭”，但其前進(jìn)的動(dòng)力會(huì)更多來(lái)自自主創(chuàng)新和技術(shù)升級(jí)。

4 結(jié) 論

(1) 四川地區(qū)排灌業(yè)春季無(wú)用電早高峰，典型日負(fù)荷率夏季較大、秋季較小。化學(xué)纖維業(yè)冬季負(fù)荷曲線較為平滑，典型日負(fù)荷率冬季較大、夏季較小。住宿餐飲業(yè)夏季無(wú)用電早高峰，典型日負(fù)荷率夏季較大，春季較小。

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

(3) 四川地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷比重極小，第二產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷比重較大。隨著第三產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及居民生活質(zhì)量的不斷改善，在一定程度上，降低了全網(wǎng)的負(fù)荷率水平。

[1] 四川省人民政府．四川省國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要[N]．四川日?qǐng)?bào)，2011-1-28(1)．

[2] 康重慶，李順福，夏清，等．用電市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)分析及其對(duì)市場(chǎng)營(yíng)銷的啟示[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27(14)：27-31．

[3] 江峰青，鄭淮，李榮民．上海電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)分析及特性預(yù)測(cè)[J]．華東電力，2008，36(9)：51-52．

[4] 陸燕，談健．江蘇電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)分析[J]．華東電力，2007，35(7)：26-29．

[5] 霍成軍．電力系統(tǒng)負(fù)荷特性分析研究[D]．天津：天津大學(xué)，2007．