秦皇島地區(qū)電力負(fù)荷曲線拐點特性分析

徐 娟，李寶樹

（1.秦皇島電力公司，河北 秦皇島 066000；2.華北電力大學(xué)，河北 保定 071003）

負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)運行管理的一項基礎(chǔ)工作，電網(wǎng)安全校驗、安全運行、供需平衡都是以負(fù)荷為基礎(chǔ)的，因此在做負(fù)荷預(yù)測前,必須對本地區(qū)負(fù)荷特性進(jìn)行深入了解，才能開展一系列的工作。本文從秦皇島電網(wǎng)負(fù)荷拐點入手，分析了負(fù)荷曲線的6個關(guān)鍵點，從一定程度上揭示了該地區(qū)負(fù)荷的特點。

1 秦皇島地區(qū)負(fù)荷特點

1.1 秦皇島地區(qū)用電結(jié)構(gòu)

從用電口徑統(tǒng)計，秦皇島地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)用電量占全社會用電量的1%，第二產(chǎn)業(yè)占73.3%，第三產(chǎn)業(yè)占15.7%，居民用電占10%。占主導(dǎo)地位的工業(yè)負(fù)荷中，鋼鐵冶煉、加工，鐵礦相關(guān)生產(chǎn)負(fù)荷約占全社會用電量的65%。

1.2 年度負(fù)荷變化趨勢

秦皇島地區(qū)2006—2010年日總負(fù)荷曲線（全年每天的最大負(fù)荷依次連接起來構(gòu)成的曲線）如圖1所示。圖1曲線中●指示位置為小年（農(nóng)歷12月23日），▲指示位置為除夕，+指示位置為勞動節(jié)，◆指示位置為國慶節(jié)。

從日總負(fù)荷曲線看，地區(qū)負(fù)荷趨勢是從年頭至年尾呈振蕩上升趨勢，2個負(fù)荷高峰分別發(fā)生在夏季和冬季，且冬季最大負(fù)荷大于夏季最大負(fù)荷。

圖1 2006—2010年日總負(fù)荷曲線

2006年、2007年日總負(fù)荷曲線是在地區(qū)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展下的自然負(fù)荷曲線，該曲線沒有受到國家政策、金融危機(jī)等的影響。2008年9月至2009年10月，該地區(qū)經(jīng)濟(jì)受到全球金融風(fēng)暴影響，負(fù)荷一直處在較低迷水平。2009年10月以后，地區(qū)經(jīng)濟(jì)才開始恢復(fù)到平穩(wěn)發(fā)展的階段，負(fù)荷水平穩(wěn)步上升。2010年10月，在國家節(jié)能減排政策的號召下，該地區(qū)負(fù)荷迅速大幅降低，負(fù)荷水平和2009年同期持平。同年12月，該地區(qū)用電才逐步放開。

1.3 日負(fù)荷特性

秦皇島日負(fù)荷曲線呈M形，早高峰發(fā)生在上午11：30分左右，晚高峰發(fā)生在20：00左右，且晚高峰大于早高峰，日最低負(fù)荷發(fā)生在凌晨3：00點左右，中午最低負(fù)荷略高于日最低負(fù)荷。2010年年負(fù)荷率為74.77%，年最大峰谷差率為32%。由于秦皇島地區(qū)有電鐵牽引站，含有電鐵沖擊負(fù)荷，負(fù)荷曲線表面毛刺比較嚴(yán)重，負(fù)荷曲線個點沖擊幅度最大達(dá)70MW，因此在對尖峰負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測時應(yīng)考慮電鐵沖擊負(fù)荷的影響。

1.4 負(fù)荷曲線拐點

日總負(fù)荷曲線明顯的拐點：小年、春節(jié)、勞動節(jié)和國慶節(jié)為凹點，而盛夏和嚴(yán)冬為凸點。

2 負(fù)荷曲線拐點分析

2.1 農(nóng)歷小年（凹點）拐點分析

圖2選取了農(nóng)歷小年前3天和農(nóng)歷小年后第2天的日負(fù)荷曲線進(jìn)行對比。

圖2 農(nóng)歷小年前后負(fù)荷曲線

農(nóng)歷小年后，秦皇島地區(qū)的小加工作坊、小鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)都會放假，相應(yīng)減少的負(fù)荷約占地區(qū)負(fù)荷的5%。秦皇島近幾年經(jīng)濟(jì)總體保持平穩(wěn)較快發(fā)展，投資和消費穩(wěn)定增長，用電量增長率也較平穩(wěn)，此類負(fù)荷等相對于大工業(yè)負(fù)荷來說，負(fù)荷量小，可以看做是自然增長，因此在對此拐點的相關(guān)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測時，可以使用類比去年同期的比率增量法（用年負(fù)荷增長率作為比率增量）和類比節(jié)前的比率增量法。

2.2 春節(jié)（凹點）拐點分析

圖3選取了除夕前2天和正月初二的日負(fù)荷曲線進(jìn)行對比。考慮正月初一的負(fù)荷曲線干擾因素比較多，因而選擇正月初二做參考曲線來進(jìn)行分析。

圖3 春節(jié)前后負(fù)荷曲線

由于春節(jié)期間企業(yè)普遍放假，相應(yīng)減少的負(fù)荷約占節(jié)前地區(qū)負(fù)荷的14%，地區(qū)負(fù)荷運行到達(dá)全年最低水平，日最小負(fù)荷是全年最小基荷，也是連續(xù)生產(chǎn)負(fù)荷最小值。歷年數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，每年春節(jié)期間負(fù)荷變化規(guī)律性相似，且近幾年秦皇島產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，用類比去年同期的比率增量法進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測可取得較好的效果。

2.3 勞動節(jié)前后（凹點）拐點分析

圖4顯示的是4月1日至5月15日期間的負(fù)荷變化規(guī)律。

圖4 4月1日至5月15日日最大負(fù)荷曲線

勞動節(jié)小長假對地區(qū)負(fù)荷影響不是很大，因為很多中小企業(yè)在勞動節(jié)期間是不放假的。秦皇島地區(qū)在每年4月5日停止集中供暖，但此間日平均溫度還是較低，因而大量的電力取暖負(fù)荷開啟，并隨著氣溫的逐步上升而逐步遞減。勞動節(jié)過后，氣溫明顯回升，地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉負(fù)荷陸續(xù)開始增加。停止供暖后的電力取暖負(fù)荷是受天氣影響敏感量，因此掌握此時段天氣狀況對此負(fù)荷預(yù)測有重要作用，可以采用人體舒適度來分析電力取暖負(fù)荷和天氣的關(guān)系。

2.4 盛夏（凸點）拐點分析

6月中旬到9月中旬，秦皇島地區(qū)為夏季，約90天。地區(qū)電力降溫負(fù)荷開啟的時間點是在入夏時段（一般在6月中下旬），平均氣溫升到20℃以上，雨水增多。

7月到8月為盛夏，月平均氣溫24℃～25℃，氣候高溫高濕。據(jù)歷年統(tǒng)計，氣溫超過29℃，調(diào)溫負(fù)荷就會迅速大幅增加。因此，29℃可以作為秦皇島地區(qū)入夏電力制冷負(fù)荷大幅增加的啟動閥值。之后逐步增加，在連續(xù)幾天的高溫高濕天氣后，電力制冷負(fù)荷達(dá)到最大值，這時地區(qū)負(fù)荷達(dá)到夏季最大負(fù)荷。秦皇島氣候的明顯特點是入夏和出夏均很快，即入夏時溫度突然增加，空調(diào)負(fù)荷馬上開啟；出夏時溫度突然轉(zhuǎn)涼，空調(diào)負(fù)荷大幅關(guān)閉。入夏和出夏均沒有時間上和溫度上的過渡。如圖5所示。

夏季大負(fù)荷的發(fā)生都是電力制冷負(fù)荷逐步?jīng)_高造成的。夏季電力制冷負(fù)荷主要集中在商業(yè)辦公大樓空調(diào)制冷、商業(yè)店鋪空調(diào)制冷、居民降溫等，因此人體舒適度指數(shù)對夏季最大負(fù)荷的產(chǎn)生有直接作用，研究溫濕指數(shù)和夏季負(fù)荷的關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行夏季相關(guān)負(fù)荷預(yù)測會取得較好的預(yù)測效果。

圖5 夏季不同月份溫度及制冷負(fù)荷水平對比曲線

2.5 國慶節(jié)（凹點）拐點分析

國慶長假企業(yè)辦公、市政辦公負(fù)荷降低，負(fù)荷曲線如圖6所示。若國慶期間天氣狀況比較穩(wěn)定，負(fù)荷也將保持較穩(wěn)定水平運行。據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計可得，因放長假導(dǎo)致減少的負(fù)荷占節(jié)前負(fù)荷的12%。每年企業(yè)辦公、市政辦公負(fù)荷的增長可以參考地區(qū)的自然增長來對該類負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，且在預(yù)測國慶節(jié)期間用電負(fù)荷時可以用比率增量法（類比歷年同期）。

圖6 2010年國慶節(jié)前后日連續(xù)負(fù)荷曲線

2.6 嚴(yán)冬（凸點）拐點分析

秦皇島地區(qū)冬季長達(dá)140天，當(dāng)?shù)囟救∨?fù)荷多是由鍋爐集體供暖和商業(yè)辦公大樓空調(diào)供暖來表現(xiàn)，這種特點使冬季取暖負(fù)荷隨著溫度的逐步降低而逐步增加，當(dāng)溫度低到一定程度，取暖負(fù)荷全部打開，這時取暖負(fù)荷達(dá)到最大；當(dāng)溫度繼續(xù)降低時，取暖負(fù)荷不再繼續(xù)升高，就維持在全開水平；當(dāng)溫度逐步回暖，取暖負(fù)荷逐步降低。冬季溫度與冬季取暖負(fù)荷變化趨勢規(guī)律繪制成階段性曲線，如圖7所示。

圖7 冬季不同月份溫度及取暖負(fù)荷水平對比曲線

3 結(jié)束語

在掌握秦皇島地區(qū)負(fù)荷結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，找出了地區(qū)影響負(fù)荷變化的典型負(fù)荷，通過對負(fù)荷拐點的分析，描述了秦皇島地區(qū)負(fù)荷變化的季節(jié)性和規(guī)律性特征，給出了適合該拐點時段的負(fù)荷預(yù)測方法。

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