電力需求側負荷的形態分析及評估

電力需求側負荷的形態分析及評估

馬燕軍1陳嘉曦2華亮亮3劉明昌3

(1.北京國電龍高科環境工程技術有限公司設計部，北京 100085；2.華北電力大學電氣與電子工程學院，北京 102206；

3.國網蒙東電力通遼供電公司生產技術部，內蒙古 通遼 028000)

摘要：結合用電負荷等多信息源數據，進行了杭州蕭山區多用戶負荷形態分析，其表現為高負荷率型負荷、峰平型負荷、單峰型負荷、避峰型負荷、雙峰型負荷。在對單用戶負荷進行分析時，發現杭州永昌錦綸有限公司等用戶負荷率高，峰谷差率低，調峰潛力較低，屬于高負荷率型負荷；浙江漢欣家具工業有限公司等用戶負荷率低，峰谷差率高，調峰潛力較大，屬于雙峰型負荷。基于規劃型指標分析后，發現杭州永昌錦綸有限公司出現了明顯的負荷增長現象，此時應該重點考慮相應線路及變電設備的增容問題。

關鍵詞：電力需求側；多元回歸法；多信息源；指標

收稿日期：2015-06-29

作者簡介：馬燕軍(1974—)，男，山西代縣人，工學碩士，工程師，從事電站技術改造及節能減排工作。

1用戶電負荷特性指標

在負荷特性分析過程中，評價體系可按多個負荷特性指標來實現評價，分為日負荷特性指標、周負荷特性指標、月負荷特性指標、年(季)負荷特性指標等。

1.1日負荷特性指標

典型日最大(小)負荷即典型日記錄的負荷中數值最大(小)的一個。記錄時間間隔可以為1 h、0.5 h、15 min或瞬時。典型日一般選取最大負荷日，也可選最大峰谷差日，還可以根據各地區的情況選不同季節的某一代表日。日平均負荷為日電量除以24或每日所有負荷點的平均值。典型日負荷曲線，為典型日按一天中逐小時(0.5 h、15 min)負荷變化繪制的曲線。該指標用于描述日負荷曲線特性，表征一天中負荷分布的不均衡性，較高的負荷率有利于電力系統的經濟運行。

日最小負荷率為日最小負荷與日最大負荷的比值。日負荷率和日最小負荷率的數值大小，與用戶性質和類別、組成、生產班次及系統內各類用電(生活用電、動力用電、工藝用電)所占的比重有關，還與調整負荷的措施有關。準確把握其變化趨勢，可以為錯峰限電及實施峰谷電價提供有利依據。日峰谷差為日最大負荷與日最小負荷之差。日峰谷差率為日峰谷差與日最大負荷的比值。峰谷差的大小直接反映了電網所需要的調峰能力。峰谷差率主要用于安排調峰措施、調整負荷及電源規劃的研究。

1.2月負荷特性指標

月最大(小)負荷為每月最大(小)負荷日的最大(小)負荷。月平均日負荷為每月日平均負荷的平均值。月平均日負荷率為每月日負荷率的平均值。月最小負荷率為每月中日最小負荷率的最小值。月負荷率，又稱月不均衡系數，是月平均負荷與月最大負荷日平均負荷的比值。該指標是研究電量在月內分布的重要指標，主要與用電構成、季節性變化和節假日有關。

1.3年負荷特性指標

年最大(小)負荷為全年各月最大(小)負荷的最大(小)值。年最大峰谷差為全年各日峰谷差的最大值。年最大峰谷差率為全年各日峰谷差率的最大值。年負荷曲線為按全年逐月最大負荷繪制的曲線。年平均日負荷率是一年內日負荷率的平均反映，主要反映了第三產業負荷的影響，但并不是所有日負荷率的平均值，而是全年各月最大負荷日的平均負荷之和與各月最大負荷日最大負荷之和的比值。

年平均月負荷率為一年內12個月各月平均負荷之和與各月最大負荷日平均負荷之和的比值。季負荷率又稱季不平衡系數，即一年內12個月各季最大負荷日的最大負荷之和的平均值與年最大負荷的比值。它反映用電負荷的季節性變化，包括用電設備的季節性配置、設備的年度大修及負荷的年增長等因素造成的影響。年負荷率與三類產業的用電結構變化有關，它通常情況下隨著第二產業用電比重的增加而增大，隨著第三產業用電和居民生活用電所占比重的增加而降低。

1.4規劃型負荷特性指標

在電網規劃、增容和改建或是變電機組安裝與擴建的過程中，需要評估或預測未來一段時間內該地區用電負荷或用電量的變化情況。此時需要根據歷史數據的統計規律，計算增長型的負荷特性指標，并在此基礎上結合社會經濟參數對中長期的負荷變動情況加以預測，從而為合理安排電源和電網的建設進度提供宏觀決策依據。

2多用戶負荷特性分析

2.1多用戶負荷形態

對杭州蕭山區182個用戶進行負荷形態分析時，涉及化工、市政、學校、政府等多個行業用戶用電。負荷每隔15 min采集一次，每天采集96點。根據負荷曲線特點，可把用電負荷分為如下幾種情況。

2.1.1峰平型負荷

此類用戶特點為在每日8：00左右負荷開始增大，12：00左右負荷略降低后反彈，18：00過后負荷開始降低。此類用戶主要包括制衣廠等公司，一般白天用電量較大，中午考慮員工休息等負荷稍有波動。該類型負荷如圖1(a)所示。

2.1.2雙峰型負荷

此類用戶在10：00與13：00出現兩個波峰，17：00負荷開始下降，第二天8：00左右負荷開始上升。此類用戶主要包括汽配廠等公司，通常上下班時間比較規律，中午休息時間較長。該類型負荷如圖1(b)所示。

2.1.3避峰型負荷

此類用戶在本次分析樣本中所占比例較少，用電集中在18：00至第二天6：00。該類型負荷如圖1(c)所示。

2.1.4高負荷率型負荷

此類用戶全天用電波動不大，多為三班制生產工廠，包括針織、塑膠等生產廠家。該類型負荷如圖1(d)所示。

2.1.5單峰型負荷

此類用戶峰值集中在10：00—20：00，凌晨5：00左右負荷達到波谷。此類用戶主要包括金屬制品、醫藥物流等公司。該類型負荷如圖1(e)所示。

(a) 峰平型負荷

(b) 雙峰型負荷

(c) 避峰型負荷

(d) 高負荷率型負荷

(e) 單峰型負荷

2.2典型多負荷曲線特性分析

針對圖1中的用電負荷曲線情況，可作出相應的負荷分析，如表1所示。

表1　各負荷類型負荷特性分析結果

負荷率由大到小依次為：高負荷率型負荷、峰平型負荷、單峰型負荷、避峰型負荷、雙峰型負荷。說明高負荷率型負荷的負荷分布均衡性最高，有利于電力系統的經濟運行；而雙峰型負荷的負荷分布均衡性最低，不有利于電力系統的經濟運行。

最小負荷率由大到小依次為：高負荷率型負荷、峰平型負荷、單峰型負荷、雙峰型負荷、避峰型負荷。排序情況與負荷率排序情況相近。

峰谷差的大小直接反映了電網所需要的調峰能力，峰谷差率由大到小依次為：避峰型負荷、雙峰型負荷、單峰型負荷、峰平型負荷、高負荷率型負荷。說明避峰型負荷的調峰潛力較大，高負荷率型負荷基本沒有調峰能力，在實際安排中可以考慮忽略此種類型負荷。

3單一用戶負荷特性分析

對杭州永昌錦綸有限公司、浙江漢欣家具工業有限公司、浙江佳彩印務有限公司、杭州蕭山華義塑膠有限公司、杭州宇隆紡織有限公司、杭州港佳紡織儀器有限公司、浙江凱達文具用品有限公司等7個典型用戶進行負荷分析。以2014年9月25日為例，各用戶負荷特性指標如表2所示。

表2　各用戶負荷特性指標

3.1杭州永昌錦綸有限公司

該公司主要生產錦綸單六和錦綸雙六等產品。客戶比較穩定，生產比較連續，工人24 h進行倒班作業。該公司日負荷曲線如圖2所示。平均負荷為4 958.08 kW，用電量較大。負荷率為0.95，峰谷差率為0.10，屬于高負荷率型負荷，負荷均衡性較強，有利于電網的經濟性運行，調峰潛力較低。

圖2　杭州永昌錦綸有限公司日負荷曲線

3.2浙江漢欣家具工業有限公司

該公司主要生產鋁、塑、鋼等戶外家具，根據目前訂單情況，現在大多為白天生產，中午及周末停工休息，偶爾會有夜班。該公司日負荷曲線如圖3所示，屬于雙峰型負荷。平均負荷為535.51 kW，負荷率為0.40，峰谷差率為0.95，如果有政策性文件下達削減負荷要求，公司會進行相應的安排，比如將部分生產過程安排到晚班等，因此，該公司調峰潛力較大。

圖3　浙江漢欣家具工業有限公司日負荷曲線

3.3浙江佳彩印務有限公司

該公司主要進行各種中高檔煙標、包裝盒的印刷，也承接各種外包業務，生產基本在白天上班時間進行，晚上不開工，其日負荷曲線如圖4所示，屬于雙峰型負荷。平均負荷為47.27 kW，負荷率為0.35，峰谷差率為0.90，如果有政策性文件下達削減負荷要求，公司會進行相應的安排，比如將部分生產過程安排到晚班等，也具有一定的調峰潛力。

圖4　浙江佳彩印務有限公司日負荷曲線

3.4杭州蕭山華義塑膠有限公司

該公司主要生產自動麻將機的塑料配件。公司24 h生產，工人分兩班倒班，基本所有設備均運行生產，其日負荷曲線如圖5所示，屬于高負荷率型負荷。生產具有比較明顯的節假日特點。平均負荷為481.95 kW，負荷率為0.79，峰谷差率為0.38，負荷具有一定波動性，均衡性較好。

圖5　杭州蕭山華義塑膠有限公司日負荷曲線

3.5杭州宇隆紡織有限公司

該公司負荷曲線如圖6所示，為高負荷率型。平均負荷為955.09 kW，負荷率為0.76，峰谷差率為0.40，負荷具有一定波動性，均衡性較好。

圖6　杭州宇隆紡織有限公司日負荷曲線

3.6杭州港佳紡織儀器有限公司

該公司負荷曲線如圖7所示，為高負荷率型。平均負荷為1 089.71 kW，負荷率為0.88，峰谷差率為0.30，負荷均衡性較好。

圖7　杭州港佳紡織儀器有限公司日負荷曲線

3.7浙江凱達文具用品有限公司

該公司負荷曲線如圖8所示，為單峰型。平均負荷為357.33 kW，負荷率為0.71，峰谷差率為0.54。

圖8　浙江凱達文具用品有限公司日負荷曲線

4規劃型負荷指標評價分析與評估

針對杭州永昌錦綸有限公司、浙江漢欣家具工業有限公司、杭州蕭山華義塑膠有限公司、浙江佳彩印務有限公司4個典型用戶，以及盛東922線、鴻新920線、鴻華919線3條饋線進行負荷增長率分析。分析2014年的9月、10月、11月相對于2013年同期的月平均日負荷以及月最大負荷的變化情況，如表3、表4所示。

表3　典型用戶的月平均日負荷增長率　單位：%

表4　典型用戶的月最大負荷增長率　單位：%

由表3與表4可以看出，典型用戶的月平均日負荷增長率與月最大負荷增長率的變化趨勢大體一致。

4.1典型用戶負荷增長分析

杭州永昌錦綸有限公司目前產品客戶比較穩定，投入生產后用電負荷比較平穩，2014年與2013年同期對比月平均日負荷略有提高，9月、10月的月最大負荷上升較為明顯，說明企業目前處于發展期，用電負荷有進一步增大的趨勢。

浙江漢欣家具工業有限公司主要生產鋁、塑、鋼等戶外家具，用電負荷主要為擠壓機、噴涂線等，產品全部出口海外。該公司2014年與2013年同期對比月平均日負荷增長幅度較大，說明企業目前的發展情況良好，生產進一步擴大。而月最大負荷變化不大，說明用戶用電較為平穩，增長的負荷主要位于原來的用電低谷時段。

杭州蕭山華義塑膠有限公司與浙江佳彩印務有限公司兩家企業的增長率情況較為相似。二者在2014年與2013年的同期對比中均出現程度較大的負增長情況，說明兩家企業的業務規模正在逐步縮減，用電負荷將會進一步降低。

通過對四家用戶的橫向對比可以看出，杭州永昌錦綸有限公司與浙江漢欣家具工業有限公司月平均日負荷增長率為正值，用電負荷將會進一步上升。尤其是杭州永昌錦綸有限公司出現了明顯的月最大負荷的增長現象，此時應該重點考慮相應線路及變電設備的增容問題。而杭州蕭山華義塑膠有限公司與浙江佳彩印務有限公司的用電負荷呈下降趨勢，也為相應的輸電線路提供了負荷裕量，在進行安全性分析或負荷分布分析時應該予以考慮。

4.2饋線負荷增長分析

針對鴻達變電站下屬的3條饋線，進行了2014年相對于2013年同期的月平均日負荷以及月最大負荷的變化情況分析，如表5、表6所示。

表5　典型饋線的月平均日負荷增長率　單位：%

表6　典型饋線的月最大負荷增長率　單位：%

根據表5和表6中數據可以看出，盛東922線的月平均日負荷增長率及月最大負荷增長率均為負值，說明該饋線下負荷出現了下降的趨勢，用戶用電量也會相應減少。鴻新920線兩項指標均有增長，但變化幅度不大。而鴻華919線兩項指標均呈現出較大程度的增長。對比3條饋線可以看出，鴻華919線下負荷多處于快速增長期，在未來的供電規劃中應考慮其較高的增長速度，擴容量應留有增長裕度。鴻新920線下負荷多處于穩定期，負荷增長速度放緩，用電量變化不大，在進行用電規劃時留有的裕量可以相對減少。盛東922線下負荷多處于衰退期，用電量在未來可能進一步減少，在進行中長期規劃時可以放緩該地區的擴容速度，或將其他區域負荷向該饋線轉移。

5結語

本文研究了基于評價指標的負荷特性及用電量受外界因素的影響程度，并在不同時間尺度上提出了用戶用電特性的分析指標。對蕭山地區多用戶進行了用戶電負荷形態分析。另外，在分析單一用戶負荷受外界因素影響程度時，分析得出浙江漢欣家具工業有限公司等用戶負荷率低，峰谷差率高，屬于雙峰型負荷，調峰潛力較大；杭州永昌錦綸有限公司等用戶負荷率高，峰谷差率低，屬于高負荷率型負荷，調峰潛力較低，同時，依據其增長率特性確定需要增容改造。

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