“煤改電”工程實施前后農網負荷特性分析

王朋飛 朱垚 孫光磊

摘要：“煤改電”工程用電采暖替代企業和居民的冬季燃煤取暖，結合新一輪農村電網改造升級開展的機井通電、村村通動力電、小城鎮（中心村）電網改造升級等專項規劃，開展了“煤改電”工程實施后的電力需求預測，并對比了“煤改電”工程實施前后農網的負荷特性變化，分析了農村電力需求的適應能力。

關鍵詞：煤改電;農網;負荷預測;負荷特性

1 “煤改電”工程簡介

近幾年，我國遭遇了大范圍的霧霾天氣，有些北方城市更是達到了6級重度污染，迫使我國進入控煤階段，在京津冀等嚴重霧霾污染地區更必須實行嚴控措施。國務院頒布了《大氣污染防治行動計劃》，同年六部委頒布了考核最為嚴厲的《京津冀及周邊地區落實大氣污染防治行動計劃實施細則》，均提出“全面淘汰燃煤小鍋爐”的治理方針。在大氣污染防治和治理過程中，除了大規模淘汰燃煤小鍋爐，還需要保證居民用戶的冬季用熱取暖。為此，國家電網公司推出了“電能替代”發展戰略，其中“煤改電”工程是其最重要的部分。“煤改電”工程作為北京市冬季減污的重要政策，開始在市區試點，已正式推出實施，至今已經在東城、西城兩區的26.4萬戶居民家庭完成了“煤改電”的任務。以一年戶均燃燒0.8 t煤計算，“煤改電”工程每年可減排二氧化碳55萬t、二氧化硫179萬t、氮氧化物156萬t，對改善北京城區空氣質量、減少霧霾天氣發揮一定的作用。但在郊區和農村，采用原煤散燒的土暖氣和小鍋爐仍是絕大多數居民冬季取暖的唯一方式，原煤散燒會加重霧霾天氣的程度。因此，加快郊區及城市上風口的農村地區取暖“煤改電”工程建設，使電熱器變成居民冬季取暖的主要方式，是實現空氣治理行動計劃目標的重要環節。“煤改電”工程項目不能盲目推廣。

2 農村負荷類型及特點

農村居民用電按電價類別一般可分為農村居民生活、農業生產、農村一般工商業及其他3大類。根據農村發展水平差異，各類用電類別電量水平亦有相應不同，一般來講經濟發展水平相對較低的地區，居民生活用電所占比重較大。

1）農村負荷類型。（1）農村居民生活用電。農村居民生活用電可分為照明負荷和家用電器負荷。照明電器主要是白熾燈和日光燈，家用電器主要有電磁爐、空調、電冰箱、電視機、電暖氣等。隨著農村居民生活水平的不斷提高，居民生活用電迅猛增長。農村居民用電在一日內變化較大，白天和深夜用電量較小，而每天晚上八點左右用電量較大。農村居民用電季節用電量也變化很大。南方酷暑時節，通風降溫用電，如電風扇、大功率空調大量使用，使生活用電負荷大大增加。在北方地區，為實現《大氣污染防治行動計劃》目標，通過農村地區取暖“煤改電”工程建設，電熱器將成為居民冬季取暖的主要方式。在冬季，隨著部分電采暖設備的投入使用，將造成北方地區冬季負荷明顯增加。（2）農業生產用電。農業生產主要涵蓋農業排灌、大棚種植、農產品加工、畜牧業養殖等，其用電特征是時間集中、機械用電負荷大，季節性特征明顯，非生產季節設備閑置，用電負荷直線下降，供電設施投資回報率較低。①排灌用電。影響排灌用電的主要因素為氣候狀況，在風調雨順、氣候正常的情況下，排灌用電減少;反之，用電量增加。②農副業加工用電。農副業加工用電主要用于農村脫粒、糧食、飼料加工用電。脫粒的時間一般集中在5、7、10—11月份3個時期。③農村一般工商業。

鄉（鎮）村工業用電。在經濟發達的省（市、地區），鄉（鎮）村工業用電已發展為門類齊全的工業結構，成為農村經濟中的主要支柱。鄉（鎮）村工業用電量已在農村用電中占較大比重。一般擁有固定的組織、生產場所、生產設備和從業人員，常年從事生產經營活動，或從事季節性生產經營，全年開工時間在3個月以上。商業用電。商業負荷主要是指為從事商業經營或圍繞商業的一些其他服務行業（如餐飲、娛樂部門等）提供照明、動力、通風和空調等用電負荷。它的特點是用電增長平穩，具有季節性并且易受天氣變化影響。在節假日時，其他用電負荷基本上處于較低水平，而商業負荷卻正是處于最高用電階段。

2）農村負荷特點。綜上所述，根據農村電力負荷類型，農村電力負荷主要有以下特點：（1）季節性。農村主要以農耕為主，受到很強的季節性干擾。灌溉以及農產品的生產以及加工都主要集中在春秋兩季，從而使得這兩個季節的負荷相對較高，而淡季夏冬兩季負荷則較低。（2）功率因數低。農村用戶很少出現大型無功補償設備，都采用小型異步電動機，致使無功損失偏大，功率因數很低，致使網損較大。（3）農網結構改變較大。隨著新型城鎮化和美麗鄉村建設，將會帶來農村產業機構的變化，負荷情況也會發生改變。

3 案例分析

以北方某區為例，“煤改電”重點區域農網負荷特性分析。

1）年負荷特性。該城市“煤改電”實施重點區域農網2015年現狀年負荷曲線（）如圖1所示。可以看出，“煤改電”工程實施前，地區最大負荷出現在8月，為85萬kW，季不均衡系數為0.87。2017年，該地區“煤改電”工程實施后，預計新增電采暖負荷（灰影區域）主要集中在冬季1—3月和11—12月，1月達到峰值，為32.7萬kW，占其農網負荷的25%。2017年該地區年負荷預測曲線（）如圖1所示，“煤改電”工程實施后，最大負荷出現在1月，預計為129萬kW，季不均衡系數為0.8，負荷曲線波動程度增大。

2）年最大日負荷變化曲線。以現狀年（2015年）夏大和冬大日負荷曲線為基礎，結合新增“煤改電”、小城鎮（中心村）及其他自然增長負荷的日負荷特性曲線，疊加得到規劃年（2017年）夏大和冬大日負荷曲線數據。夏季典型日的最大負荷一般出現在上午的9∶00—11∶00，“煤改電”工程實施前后夏季最大日負荷曲線變化不大，而冬季典型日的最大負荷時刻發生變化。主要由于“煤改電”工程的電采暖負荷一般出現在冬季的采暖季，因此僅冬季典型日負荷曲線發生變化。

以日最大負荷為基準值，“煤改電”工程實施前，冬季典型日的最大負荷一般出現在上午的9∶00—11∶00;“煤改電”工程實施后，冬季典型日最大負荷一般出現在晚上的18∶00—20∶00。“煤改電”工程實施前后冬季典型日的最大負荷峰谷差率分別為40%和42%，平均負荷率分別為0.81和0.8，負荷曲線波動程度變化不大。

通過對“煤改電”實施后農網負荷特性開展分析研究，應統籌考慮“煤改電”工程實施的影響，科學開展配電網規劃和建設。從負荷預測結果來看，由于“煤改電”負荷增長較大，在開展配電網規劃時，“煤改電”工程地區建設規模基本能夠覆蓋農網其他專項工程建設需求。但考慮配電網負荷分散性特點，在“煤改電”工程未覆蓋到的農網地區，仍需考慮其他專項工程的建設需求。

參考文獻：

[1]李建.十三年“煤改電”見證幸福生活變遷[J].農電管理，2017（1）：21-22.

[2]吳巖.計及“煤改電”的農村低壓配電網規劃研究[J].電工電氣，2017（5）：1-5，14.