春節假期對江蘇電網負荷及電量影響研究

楊俊義，周　琪，趙宏大，談　健

（1.江蘇省電力公司 電力經濟技術研究院，南京　210008；2.江蘇省電力公司，南京　210024）

春節假期對江蘇電網負荷及電量影響研究

楊俊義1，周琪2，趙宏大1，談健1

（1.江蘇省電力公司 電力經濟技術研究院，南京210008；2.江蘇省電力公司，南京210024）

春節是我國最重要、最隆重的傳統節日。春節期間，江蘇電網的負荷特性以及用電量較平時將發生非常大的變化［1-2］。加強春節期間的電網負荷特性分析和電力需求預測，將對保障春節期間的電力供應具有十分重要的意義。本文對2008—2015年春節期間江蘇電網的負荷特性進行了分析，重點分析了春節假期對江蘇電網負荷和電量的影響時長，并且對春節期間的負荷和電量的曲線進行了建模，為春節期間的負荷和電量預測提供了有益的參考。最后對建立的電量模型進行了誤差分析，結果顯示，2008—2014年春節期間共41天的累計用電量誤差不超過4%，2015年由于經濟形勢下行壓力較大，導致春節期間企業開工不足，預測誤差達到了5.7%。

1　2008—2015年春節期間電網負荷特性分析

2008—2015年春節期間最高用電負荷標、日用電量幺值曲線如圖1、圖2所示。歷年春節期間，江蘇電網最高用電負荷、日電量曲線均呈“V”字形狀［3，4］，其最高用電負荷和日電量均經歷了先下降再上升的過程，并且下降速度快于回升速度。隨著春節假期日趨臨近，學生、農民工等探親返鄉潮的影響加劇，企事業單位陸續放假停工，日最大負荷和日電量逐日下降，正月初一或者初二降至春節期間的最低點，隨后，日最大負荷和日電量逐日回升，正月初八大部分單位恢復正常上班，但由于人們心理和工作安排上還有一個調整過程，尚未恢復到正常生產、生活狀態，日最大負荷和日電量仍未恢復到正常水平。

春節期間，最大用電負荷的最低點一般出現在初二，偶爾出現在初一或者初三，約為平時最小負荷的一半，電量曲線也滿足這一規律。2014年春節當天最大用電負荷標幺值較低，表明2014年春節期間最大負荷的變化較往年高，其主要原因是當年春節期間溫度較高，空調負荷較低，導致春節期間的用電負荷較低。2015年春節期間最大用電負荷標幺值曲線較往年整體偏低，這跟當期經濟不景氣有較大關系，很多工業企業春節期間停工減產，放假時間較往年變長，與2014年很多企業春節期間不放假、連續生產有較大差別。

圖1　2008—2015年春節期間最大用電負荷標幺值曲線

圖2　2008—2015年春節期間日用電量標幺值曲線

2015年春節期間，江蘇電網日最大負荷和日電量均受到了影響，其曲線形狀均呈現“V”字形狀，且曲線變化趨勢一致，如圖3所示（橫坐標為日期，從1月1日元旦到3月31日，縱坐標分別為日最大負荷和日電量）。周六、周日2天的負荷和電量值較工作日低，負荷和電量曲線的形狀以周為單位，在周末形成一個低谷。

圖3　2015年春節期間負荷、電量變化曲線

2　春節假期影響負荷和電量時長分析

為研究春節假期對江蘇省負荷和電量的影響時長和程度，需要首先定義一個準則，即影響程度超過多少為受影響。一般而言，距離春節的時間越長，可認為其受春節影響的程度越小，只要時間距離足夠遠，受春節假期的影響即可忽略。但另一方面，由于負荷和電量也同時受季節性的影響，因此，選擇的基準距離春節假期也不能太遠。本文中觀察了春節前、后各2個月的日最大負荷和日電量曲線，選擇距離春節最近的、但幾乎不受影響的一周作為基準周。根據圖2所示，春節對負荷、電量的影響前、后均不超過一個月，本文對春節前一個月、后一個月共2個月的時間進行研究春節假期的影響時長及其影響程度，為春節期間的負荷和電量預測提供參考。

首先對數據進行預處理，將周末和奇異點進行平滑處理，平滑處理的公式為

Xsat=Xfri+（Xmon-Xfri）/3（1）

Xsun=Xfri+2（Xmon-Xfri）/3（2）

在春節前、后各選一周不太受影響的負荷和電量的均值分別作為春節前、后的負荷和電量的基準數據，計算春節前一個月和后一個月每天的日最大負荷和日電量相對該基準數據的誤差，誤差大于5%即認為是受春節假期影響。利用該準則分別進行計算，得出2008—2015年春節影響天數如表1所示，春節假期對負荷和電量的影響天數為24—35天。

表1　春節假期影響負荷、電量天數天

3　春節期間負荷、電量曲線擬合

根據第2部分中春節影響時長的研究結論，初步認為，春節前后受春節假期影響的時間分別不超過20天，其它時間可認為不受其影響。本文將詳細研究春節前后20天的負荷和電量曲線，為以后春節期間的負荷和電量預測作參考。

對2008—2015年春節前后20天共41天的負荷和電量數據進行研究（橫坐標按順序編為1，2，…，41），首先對周末的負荷、電量數據進行平滑，進行歸一化處理，然后將2008—2013年歸一化的負荷和電量數據進行疊加，得到春節期間的負荷和電量的一般曲線，分別畫出累計1年（2013年）、2年（2012—2013年）、…、6年（2008—2013年）的負荷和電量曲線，圖4所示為電量曲線。

圖4　春節期間累計1—6年電量變化曲線

從圖4中可以看出，除2013年1年的電量曲線外，累計2年、3年、…、6年的電量曲線基本一致。本文以6年的累計曲線作為春節期間電量曲線的一般曲線，對負荷曲線進行同樣處理。

以第1天的數據為基準作歸一化處理，然后進行曲線擬合。

對春節前和春節后分別作曲線擬合，如圖5、圖6所示，春節前和春節后的負荷和電量擬合曲線公式分列如下。

負荷曲線擬合多項式為

y=-0.000 86x2-0.002 34x+1.015 82；R2=0.996 83，

其中：x=1，2，3，…，21；

y=-0.000 91x2+0.081 24x-0.826 84；R2=0.972 90，

其中：x=21，22，23，…，41。

電量曲線擬合多項式為

y=-0.001 14x2+0.001 22x+1.004 32；R2=0.997 26，

其中：x=1，2，3，…，21；

y=-0.001 02x2+0.091 44x-1.064 66；R2=0.977 07，

其中：x=21，22，23，…，41。

圖5　春節期間累計6年負荷曲線擬合

圖6　春節期間累計6年電量曲線擬合

4　誤差分析

利用第3部分中得出的電量擬合多項式以及春節前第20天的電量數據，即可計算出春節前后20天共41天的電量曲線。以對2014年電量數據進行預測為例，其春節前第20天的電量數據為13.7億kWh，對應擬合多項式x=1時的電量數值，即可求出剩下40天的電量數值，如表2、表3所示。

計算得出江蘇2014年春節前后共41天的電量總和為448.9億kWh，比實際值447.6億kWh（經過周末平滑）多1.3億kWh，誤差率為0.28%。同理，計算得出江蘇2015年春節前后共41天的電量總和為468.8億kWh，比實際值443.7億kWh（經過周末平滑）多25.1億kWh，誤差率為5.65%。誤差率偏大的原因主要是當期經濟形勢較差，導致春節期間工業企業停工減產多，停工時間長。

用第3部分中的模型計算出2008—2013年春節期間的用電量，其與實際值的誤差率如表4所示。結果顯示該方法計算出的電量值與實際值的誤差小于4%，達到較高的精度，驗證了該模型的有效性。經調研，由于2015年經濟形勢下行壓力進一步加大，因此，春節期間很多工業企業選擇了提前放假，延后開工，導致春節期間的日電量標幺值曲線較往年偏低較多，從而產生較大的誤差。

表2　2014年春節前后20天電量預測值億kWh

表3　2015年春節前后20天電量預測值億kWh

表4　電量預測誤差分析

5　結論

春節期間江蘇電網最大負荷和日電量曲線均呈現“V”字形狀，先下降再回升，最大負荷和日電量的最低值一般出現在正月初二，偶爾出現在初一和初三。本文重點研究了春節假期的影響時長，從2008—2015年，春節假期的影響時長為24—35天不等，在后續的負荷和電量曲線擬合中分別取春節前后各20天作為擬合范圍。經曲線擬合，春節期間的負荷和電量均為2個半段拋物線組成。用電量擬合曲線對2008—2013年春節期間共41天的日電量進行了模型驗證，與實際比較，其總的日電量誤差率均小于4%，達到了較高的精度，驗證了模型的有效性。對2014、2015年的春節電量進行了預測，2014年誤差率較小，僅為0.3%，2015年誤差率相對較大，達到了5.7%，其原因主要是2015年經濟形勢下行壓力大。

負荷和電量曲線擬合均是在周末數據平滑后進行的，在下一步的研究中，將對負荷和電量的“周末”效應進行深入分析，此外，還需進一步考慮當年的經濟形勢、氣溫降雨情況，對預測模型進行修正，將春節假期對負荷和電量的影響研究透徹，進一步提高春節假期期間最大負荷和日電量的預測精度。D

［1］ 姜勇.南京地區春節負荷特性分析及其預測方法［J］.電網技術，2003，27（5）：72-73.

［2］ 東明辰，楊同賀.冀南電網春節假日期間電力負荷預測方法［J］.華北電力技術，1997（2）：6-7.

［3］ 牛東曉，曹樹華，趙磊，等.電力負荷預測技術及其應用［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［4］ 葉常青，王煒.春節期間電網負荷特性分析［J］.農村電氣化，2008（1）：8-9.

（本欄責任編輯袁飛管永麗）

AffectionstudyonloadandelectricityconsumptionofJiangsupowergridduringSpringFestival

YANG Jun?yi1，ZHOU Qi2，ZHAO Hong?da1，TAN Jian1
（1.Electricity and Economy Research Institute，Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210008，China；2.Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210024，China）

江蘇電網春節期間的負荷特性和日電量曲線較平時有較大差異，準確而細致的分析以及預測工作對保障春節期間的電力供應具有十分重要的意義。通過對2008—2015年春節負荷和電量數據進行分析得出：最大負荷和日電量的最小值一般出現在正月初二，春節假期的影響天數約為24～35天。對負荷和電量分春節前和春節后2段分別進行建模，并且對建立的模型進行了誤差分析，結果顯示，2008—2014年春節期間共41天的累計用電量誤差不超過4%。2015年，由于經濟形勢下行壓力較大，導致春節期間企業開工不足，預測誤差達到了5.7%。總體而言，該模型為春節期間的負荷和電量預測提供了參考。

春節假期；負荷預測；電量預測；江蘇電網

The load characteristic and daily electricity con?sumption curve of Jiangsu power grid is quite different from usual during the Spring Festival.Accurate and detailed analysis and fore?casting is very important for the security of supply of electricity dur?ing the Spring Festival.Through analyzing the load and consumption data of the Spring Festival from 2008 to 2015，it shows that the mini?mum value of the maximum load and daily consumption data appears in the first two days of the Chinese New Year holiday，and the impact last about 24 to 35 days.The model of the load and consumption data are made before and after Chinese New Year holiday.Error analysis shows that the error of 41 days of cumulative electricity consumption are less that 4%from 2008 to 2014.In 2015，due to the economic sit?uation downward pressure，lead to many enterprises underemploy?ment during the Spring Festival.The prediction error is up to 5.7%. As a result，the model provides a good reference for the forecasting of load and consumption data during Spring Festival.

Spring Festival；load forecast；energy consump?tion forecast；Jiangsu power grid

TM714

B

2015-06-08；

2015-09-18

楊俊義（1987），男，江蘇鹽城人，研究生，工程師，研究方向為電力市場分析預測；周琪（1968），女，江蘇南通人，研究生，高級工程師，研究方向為電網企業經營計劃及市場預測分析；趙宏大（1980），男，遼寧沈陽人，研究生，高級工程師，研究方向為電網規劃；談?。?974），男，江蘇常州人，研究生，高級工程師，研究方向為負荷預測。