夏季電網最大負荷與氣溫的相關性分析

楊思琪

（湖北省宜昌市夷陵中學1608班，湖北 宜昌 443005)

夏季電網最大負荷與氣溫的相關性分析

楊思琪

（湖北省宜昌市夷陵中學1608班，湖北 宜昌 443005)

本文通過對宜昌電網夏季負荷和溫度之間的相關性，分析二者之間的內在聯系，從而進一步認識和掌握電網負荷結構，更好地了解電網負荷特性、更加有針對性的預測夏季電網負荷走勢，為電力運行管理提供理論參考。

空調負荷；負荷特性；運行管理

通過統計分析宜昌電網近年來的電網負荷數據，得出氣溫是影響電網負荷變化的最大因素。本文擬在探索溫度與電網最大負荷之間的關系，建立數學模型，較準確預測高溫大負荷時段電網負荷的走勢，幫助電力企業根據天氣和用電負荷特性安排好電力生產，做好電力電量平衡，為社會提供優質服務。

1 分析相關性的方法

為了準確地確定出氣溫對電網負荷的影響，就需要對兩者的關聯程度進行分析，其主要分為兩部分，即系統基礎負荷與溫度敏感負荷。系統基礎負荷為工業負荷與城鄉基本用電負荷，不受季節天氣影響；溫度敏感負荷為降溫和采暖負荷，這一部分負荷受季節天氣影響較大。相關性分析主要用來對溫度敏感負荷進行描述。在對電網最大負荷以及氣溫之間的關系進行描述時，將其分別用X、Y、T來進行表示，三者的相關系數使用b來表示，則其具體的計算如下所示：

Y=A+b（X-T）

Y為最大負荷，A為溫度不敏感負荷（常數），b為溫度敏感系數（常量），X為當日最高氣溫，T為當日最低氣溫；b（X-T）構成了溫度敏感負荷。經過計算之后，對b的結果進行分析，其計算值為正數，則表明兩者呈正相關的關系，反之為負相關。當其與實際負荷的絕對值越小，則表明精準度越高。

2 分析過程

2.1 處理數據

以湖北省宜昌地區2016年其夏季電網負荷與氣溫的數據為例，進行相關性的分析。宜昌電網日負荷曲線可分為峰、平、谷三段，且峰、谷隨季節的變化出現的時間有所不同。夏季一般7:30～9:30時、20:00～22:30時為峰段，3:00～6:30、17:00～18:00時為谷段，其余為平段；冬季一般8:00～10:00時、18:00～21:00時為峰段，2:00～7:30、12:00～14:00時為谷段，其余為平段。2016年最大負荷出現在夏季的7月份。從7月中旬開始宜昌天氣持續高溫，7月25日最高氣溫達到了37.9℃輸送帶，用電負荷不斷升高，當日最大用電負荷275.93萬kW，創歷史新高；26日用電負荷達年內最高276.64萬kW，當日用電量5923萬kW·h，最大用電負荷及日用電量雙創歷史新高。最低負荷出現在2月份，也就是春節期間，這和往年情況相一致。于是挑選了4個季度的典型日，根據其相關負荷和溫度，繪制出了圖1所示的曲線，具體見表1和圖1、2。

表1 季度典型日負荷明細表 單位：負荷/萬kW，溫度/℃

圖1 季度典型日負荷曲線（萬kW）

由圖可見，宜昌電網平均負荷在180萬kW左右，冬、夏兩個季度負荷較高，春、秋季負荷相對較小，主要是受降溫和取暖負荷的影響。氣溫與最大負荷在變化趨勢上呈現出了相同的趨勢，以春秋兩季的平均溫度為基準，夏季溫度上升幅度最大，其負荷也最大；冬季溫度降低幅度僅次于夏季，其負荷比夏季負荷低，比春秋兩季負荷高。因此可以直觀地看出其具有的相關性，由于其曲線的形狀相似度較大，為了對其進行準確地判斷，就需要對其相關的系數進行計算。

圖2 每月日均溫度曲線

2.2 計算系數

取春秋兩季平均氣溫為溫度基準，即12.5℃；春秋兩季平均負荷與四季平均負荷180萬kW接近（春季173、秋季182萬kW），計算結果如表2所示。

表2 電網最大負荷與夏冬季氣溫的關系 單位：負荷/萬kW，溫度 /℃

根據表2可見，夏冬季平均氣溫與電網平均負荷的相關性最大，即平均溫度超過12.5℃以后，溫度每升高1℃，平均負荷在180萬kW的基礎上增加2.56萬kW。為了保證結果的準確性，專門對2014以及2015年的結果也進行了分析，計算的結果與2016年一致，因此可以說明影響電網平均負荷的最主要因素是當季平均氣溫。

3 夏季氣溫變化與最大電網負荷的關系

3.1 模型擬合

為了更準確地確定出以上兩者的變化規律，在進行負荷預測時，可將最大負荷分為兩部分：溫度敏感負荷和溫度不敏感負荷。具體的擬合公式如下所示：

Y=A+b（X-T）

式中Y為最大負荷，A為溫度不敏感負荷，b為溫度敏感系數，X為當日最高氣溫，T為當日最低氣溫；b（X-T）構成了溫度敏感負荷，這部分的預測成為總負荷預測的關鍵。

3.2 靈敏度分析

根據上式所示，選取2016年7、8月中溫度達到34℃以上的天數，其平均日負荷為210萬kW，即溫度不敏感負荷A為常數210。可以計算出最大電網負荷的增幅，即靈敏度。具體如表3所示。

表3 夏季最大電網負荷與最高最低溫差的靈敏度 單位：負荷/萬kW，溫度/℃

經過計算可以發現，當溫度敏感系數b取5.4時，計算最大負荷與實際最大負荷的絕對值偏差最小，均沒有超過3，說明該公式符合實際預測情況，即：

Y=210+5.4×（X-T）

4 結語

通過對湖北宜昌的氣溫數據以及電網用電數據進行分析，可以看出兩者之間存在明顯的相關性。由于夏季處于用電高峰期，為供電部門帶來了較大的安全壓力，所以為了保證電網在正常運行過程中的安全性，可以利用數學模型來對其運行過程進行模擬，有效地進行預測并提前采取相應應對措施，在最大程度上保證居民的用電安全。為保證分析結果的準確性，下一步還應該繼續對分析判斷的方法進行摸索，對原有的方法進行優化改進，在保證安全供電的同時，還能使供電更加經濟化，為企業創造出更大的效益，為城市經濟發展提供更有力的保障。

[1]童雅芳，丁珩，黃澤琦，等.基于溫度累積效應的湖北省負荷及電量對氣溫的敏感性分析[J].湖北電力，2015，39(10):29-32.

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