解析城市電力負(fù)荷特性及如何優(yōu)化

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城市電力負(fù)荷也在不斷變化，為了更好地為用戶供電，電力系統(tǒng)應(yīng)采取合理的措施來(lái)優(yōu)化城市電力負(fù)荷特性，為此本文研究城市電力負(fù)荷的特點(diǎn)及如何優(yōu)化，希望可以促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的改進(jìn)和完善。

關(guān)鍵詞：城市電力；負(fù)荷特點(diǎn)；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2014） 24-0000-02

城市電力負(fù)荷特性作為評(píng)價(jià)電網(wǎng)負(fù)荷狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其特點(diǎn)非常之多，主要有：隨機(jī)性、周期性、季節(jié)性、連續(xù)性以及節(jié)假日性等等。隨著電力市場(chǎng)的快速發(fā)展，電力供需形勢(shì)發(fā)生變化，負(fù)荷特性也隨之變化，負(fù)荷特性的研究就越來(lái)越受到人們的重視。為了確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)分析城市電力負(fù)荷特性，探究負(fù)荷特性的優(yōu)化措施，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、負(fù)荷特性技術(shù)指標(biāo)

（一）負(fù)荷率

負(fù)荷率指的是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的平均負(fù)荷比上最大負(fù)荷所得的百分率，它反映的是負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)的變化情況，同時(shí)又對(duì)電氣設(shè)備的利用程度進(jìn)行考核。各地區(qū)、各季節(jié)、各廠區(qū)的負(fù)荷率也是各不相同，負(fù)荷率的計(jì)算公式如下：

（二）峰谷差

峰谷差指的是電力系統(tǒng)每天最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之差，在我國(guó)各省網(wǎng)的峰谷差基本上都在最大負(fù)荷的30%～40%左右。日負(fù)荷峰谷差計(jì)算公式如下：

二、電力負(fù)荷特性分析

（一）隨機(jī)性

電力負(fù)荷隨機(jī)變化的特點(diǎn)比較明顯，其隨機(jī)性又有內(nèi)在隨機(jī)性和外在隨機(jī)性之分。電力系統(tǒng)內(nèi)部非線性元件決定了其內(nèi)在隨機(jī)性，而電力系統(tǒng)自身就是一個(gè)大型的非線性系統(tǒng)，電力負(fù)荷屬于電力系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，所以電力負(fù)荷的非線性特性比較突出，主要體現(xiàn)在于負(fù)荷數(shù)據(jù)的隨機(jī)性。

（二）周期性

電力負(fù)荷的周期性變化也是較為突出的一個(gè)特性，溫度、濕度、氣候、工作規(guī)律等都是影響電力系統(tǒng)周期性的主要因素，而負(fù)荷的周期循環(huán)、季節(jié)性、節(jié)假日以及工作日等則是周期性的外在特征表現(xiàn)。例如，一般在冬季和夏季出現(xiàn)電力負(fù)荷的峰值，在春秋兩季出現(xiàn)負(fù)荷的谷值；節(jié)假日期間，一般出現(xiàn)負(fù)荷的低谷現(xiàn)象；每星期的周一到周五變化規(guī)律也較為穩(wěn)定，周末負(fù)荷量較小。

三、實(shí)例分析

我們以湖北省某市的電力負(fù)荷為例，來(lái)分析城市電力負(fù)荷特性。

（一）用電現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，該市的用電比重、用電結(jié)構(gòu)和用電特性也都發(fā)生了巨大變化。以工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及第三產(chǎn)業(yè)的用電比重的變化為例，來(lái)分析該城市的用電特性及負(fù)荷特性。

1.工業(yè)用電比重大。在當(dāng)?shù)厣鐣?huì)用電中，該市工業(yè)用電量所占比重為74.65%，而其中機(jī)電、石化、造紙以及其輕紡等產(chǎn)業(yè)用電比重約為市用電量的47%，明顯增加了當(dāng)?shù)赜秒娏俊＝陙?lái)，工業(yè)用電一直持續(xù)增長(zhǎng)，年均用電增長(zhǎng)率達(dá)3.5%，增大了當(dāng)?shù)氐墓╇娦枨蟆９I(yè)用電的不斷增加，提高了年負(fù)荷率以及年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。

2.居民生活和第三產(chǎn)業(yè)用電增幅大。該市的第三產(chǎn)業(yè)在近三年以來(lái)增長(zhǎng)速度達(dá)到了36.05%，所占用電比重增加到了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)用電的8.14%。在當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)用電中，居民生活用電量也是增加到了17.47%，且近三年用電的遞增率為10.86%。由此可知第三產(chǎn)業(yè)用電和居民生活用電的激增，拉動(dòng)了當(dāng)?shù)仉娏οM(fèi)。第三產(chǎn)業(yè)負(fù)荷的特點(diǎn)主要為負(fù)荷高峰期期持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，受季節(jié)和氣候影響較為明顯等，且其負(fù)荷高峰期出現(xiàn)在夏季高溫時(shí)期。居民生活負(fù)荷的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為三低，即為季節(jié)性負(fù)荷率低、日負(fù)荷率低以及最大負(fù)荷利用率低。

3.排漬用電受氣候影響嚴(yán)重。該市位于長(zhǎng)江下游地區(qū)，洪澇災(zāi)害較多，所以氣候?qū)ε艥n用電的影響較大，尤其在汛情較為嚴(yán)重的年份，排漬用電量猛增。排漬用電負(fù)荷的特點(diǎn)為負(fù)荷同時(shí)率高，持續(xù)時(shí)間短。

4.小水電以及自備電廠發(fā)電量較多。在當(dāng)?shù)氐目偘l(fā)電量中，自備電廠以及小水電發(fā)電量的占有率達(dá)28.82%，其對(duì)當(dāng)?shù)刎?fù)荷的影響不容忽視。自備電廠負(fù)荷具有變動(dòng)量大，難于調(diào)節(jié)，供電可靠性差等特點(diǎn)；而自備電廠在遇到檢修、事故或是自發(fā)電不足情況時(shí)，轉(zhuǎn)換由供電系統(tǒng)供電，會(huì)造成統(tǒng)調(diào)供電負(fù)荷在短時(shí)間內(nèi)上升很快，導(dǎo)致負(fù)荷峰谷差距加大，降低了電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

（二）負(fù)荷特性

1.年最大負(fù)荷逐年遞增，而年平均日負(fù)荷以及年負(fù)荷率都逐年下降。資料顯示，當(dāng)?shù)亟y(tǒng)調(diào)年最大負(fù)荷增長(zhǎng)率為8.75%，而同時(shí)期的統(tǒng)調(diào)電量年增長(zhǎng)率僅為5.91%，由此就會(huì)造成統(tǒng)調(diào)年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)的減少。同時(shí)，由于當(dāng)?shù)氐凸蓉?fù)荷增長(zhǎng)較為緩慢，就拉大了峰谷負(fù)荷差。近年來(lái)，當(dāng)?shù)仄骄肇?fù)荷率年均降低2.1%，年負(fù)荷率年均降低2.7%。最大負(fù)荷不斷增加，相應(yīng)的負(fù)荷率則不斷減少，嚴(yán)重影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2.夏季負(fù)荷大于冬季負(fù)荷，年日最大負(fù)荷大約出現(xiàn)在夏季的七、八月份。

3.當(dāng)?shù)叵募镜湫腿肇?fù)荷遠(yuǎn)大于冬季典型日負(fù)荷；夏季典型日負(fù)荷峰谷差小于冬季典型日負(fù)荷峰谷差；夏、冬兩季的典型日負(fù)荷走勢(shì)相差不大，負(fù)荷高峰都出現(xiàn)在上午幾個(gè)時(shí)段以及午夜前兩三個(gè)時(shí)段。另外，夏季日負(fù)荷增長(zhǎng)率明顯，而冬季的日負(fù)荷沒有明顯變化。

綜上可知，造成該市當(dāng)前負(fù)荷特性的原因?yàn)椋弘娏┬杳軠p小，使得原有受限負(fù)荷得以放開；用電結(jié)構(gòu)的變化；第三產(chǎn)業(yè)以及居民生活用電負(fù)荷的迅猛增加，使得該負(fù)荷特性在綜合負(fù)荷特性中的影響力越來(lái)越大。

四、用電負(fù)荷優(yōu)化控制措施

（一）技術(shù)改善法

1.該市內(nèi)有多條河流經(jīng)過(guò)，水資源非常豐富、水頭高，經(jīng)勘察院研究符合建設(shè)蓄水電站的條件，為此我們可以利用抽水蓄能電站來(lái)優(yōu)化負(fù)荷特性，同時(shí)解決當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)調(diào)峰問(wèn)題。

2.利用電蓄能技術(shù)轉(zhuǎn)移負(fù)荷。所謂電蓄能技術(shù)指的是引進(jìn)先進(jìn)的高效冷、熱技能技術(shù)，在用電低谷時(shí)段利用蓄冷空調(diào)或蓄熱鍋爐等設(shè)施來(lái)蓄冷或蓄熱，在非供電低谷時(shí)段排能供電。該技術(shù)可以有效把高峰電力轉(zhuǎn)移給低峰電力，達(dá)到平衡電力的目的。

（二）需求側(cè)管理法（DSM）

在電力負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程中，運(yùn)用電力需求側(cè)管理法已經(jīng)得到廣大電力研究者以及電力管理人員的認(rèn)可，且其調(diào)控作用的意義明顯。下面研究該市運(yùn)用電力需求側(cè)管理法來(lái)改善當(dāng)?shù)赜秒娯?fù)荷的措施。

1.對(duì)大客戶的用電結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，加大用電負(fù)荷率。該市的主要產(chǎn)業(yè)為工業(yè)，并且高耗電企業(yè)較多，所以合理的調(diào)整大用電客戶的負(fù)荷結(jié)構(gòu)可以有效改善電力負(fù)荷特性。調(diào)整客戶用電結(jié)構(gòu)的措施如下：調(diào)整企業(yè)生產(chǎn)的準(zhǔn)備程序，盡量避免安排在用電高峰時(shí)段；把各用電大戶的上、下班時(shí)間錯(cuò)開，以便分散用電負(fù)荷；把用餐和午休時(shí)間錯(cuò)開，使用電大戶的上、下午用電高峰降低；盡量在夜間用電低谷或其它用電非高峰段，安排高耗電設(shè)備或是沖擊性負(fù)載運(yùn)行。

2.改變居民生活或第三產(chǎn)業(yè)用電方式，縮小負(fù)荷峰谷差。降低用電低谷電價(jià)，吸引居民和第三產(chǎn)業(yè)用戶，以改變其用電時(shí)段以及用電方式，使低谷用電市場(chǎng)激發(fā)起來(lái)，把居民和第三產(chǎn)業(yè)用電從高峰轉(zhuǎn)移到低谷，增大日負(fù)荷率。

3.盡量提高自備電廠和小水電的可靠運(yùn)行，減少負(fù)荷突發(fā)性變動(dòng)現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)自備電廠或小水電廠的設(shè)備狀況較差，供電系統(tǒng)采取收購(gòu)或聯(lián)營(yíng)的方式把它們轉(zhuǎn)化為自己的備用電廠，全面增加當(dāng)?shù)毓╇姷姆€(wěn)定性和安全性。

4.建設(shè)抽水蓄能電站，為汛期洪澇排漬供電，有效減小季節(jié)性負(fù)荷峰谷差。合理利用豐富的水資源，尤其要利用好夏季汛期，建設(shè)抽水蓄能電站，把小水電的調(diào)峰優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，來(lái)改善汛期洪澇排漬用電負(fù)荷特性。

（三）客戶關(guān)系管理法

對(duì)于該市來(lái)說(shuō)，企業(yè)自備電廠較多，電力系統(tǒng)可以采取客戶關(guān)系管理分方法來(lái)改善電負(fù)荷特性。客戶關(guān)系管理法就是以優(yōu)惠電價(jià)、提高供電可靠性、提高供電優(yōu)先級(jí)、增強(qiáng)電力銷售服務(wù)和聯(lián)合經(jīng)營(yíng)等策略，來(lái)改變大客戶的用電結(jié)構(gòu)。對(duì)于用電大客戶本身，要以購(gòu)電成本最低以及用電可靠性最高為目的，測(cè)算自身的最佳自供電比例和外購(gòu)電比例，盡量使用系統(tǒng)供電。為此，一是可以增加供電系統(tǒng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，加快系統(tǒng)的改革完善，提高其供電可靠性；二是可以緩解供電系統(tǒng)的負(fù)荷波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電，減小電網(wǎng)調(diào)峰難度，讓系統(tǒng)可靠供電。

五、結(jié)束語(yǔ)

文中分析了我國(guó)城市電力的負(fù)荷特點(diǎn)共性，以湖北省某市為例，分析了該城市的負(fù)荷特點(diǎn)，并提出了優(yōu)化城市用電負(fù)荷控制的措施，希望可以促進(jìn)我國(guó)城市供電的可靠性。

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[作者簡(jiǎn)介]邱曉勇（1977.11-），男，本科，主要從事于電網(wǎng)電力調(diào)度方面工作。