基于國網“一庫三中心”的衢州化工新材料產業集聚區電網負荷分析

王春蕓+鄭建鋒+李俊

摘 要：利用國網內部的“一庫三中心”中的統一數據資源庫得到企業電力負荷曲線，再用數理統計分析中心的數學模型和工具以及模糊C均值聚類算法對區域企業電力負荷曲線進行分析，可以對同一行業不同企業進行分類及負荷特性研究。

關鍵詞：一庫三中心 衢州 化工材料產業集聚區 負荷預測

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）01（b）-0045-02

10多年來，國家電網一直致力于電能質量的提高和主配網的改造升級。為了提高投資有效性，優化電網拓撲，不同類型和區域的電網負荷研究就成為其中的關鍵問題。根據《浙江省產業集聚區發展總體規劃》，在“十二五”和“十三五”期間，浙江省將集中力量推進集聚區的建設和發展，而在衢州市“十三五”規劃中，衢州化工新材料產業集群發展的趨勢將進一步加強。因此，有必要對其負荷特性和發展變化趨勢進行研究，對地區電網進行優化研究，為地區經濟建設和發展提供保障。

1 典型化工生產企業負荷特性分析

1.1 模糊C均值聚類算法用于企業負荷分類

將衢州市本級20家規模以上化工企業2014年的負荷數據作為研究對象，數據格式為每日24點采樣，作歸一化處理后，得到20條曲線。通過模糊C均值聚類算法，當將負荷曲線分為兩類時，類內部的負荷曲線隸屬度較高，而類間的隸屬度較低。模糊C均值聚類結果如圖1所示。

由圖1可知，兩類企業負荷曲線整體均較為平穩。第一類曲線在的負荷從早晨8點開始上升，至11時左右達到早高峰，隨后在15點左右負荷率略有下降，但仍處于較高水平，直至晚19時左右，隨后呈下降趨勢，但整體負荷曲線變化幅度不大；第二類曲線從早晨8點左右開始突然下降，在9點左右開始緩慢上升，高峰在下午13點左右，然后略有下降，從晚上19點左右又開始下降。

通過分析這兩類化工企業，發現是由于企業的生產周期不同導致的差異。第一類企業包括浙江中硝康鵬化學有限公司和浙江藍蘇氟化有限公司，他們的生產工藝決定了他們往往不間斷生產，生產周期較長，往往只有停機檢修時負荷才會變化較大。第二類企業包括浙江中天氟硅材料有限公司和浙江中寧硅業有限公司等企業，企業仍然是流水線生產，但生產過程劃分為不同工序，包括石頭加工、酸洗、切方等，具有明顯的短周期特征。

通過用模糊聚類方法，原本不同企業的用戶在負荷特性上會有較大的相似性，也就是可能會屬于一個類，使得不同企業的用戶之間本來潛在的一些共性和聯系可以被發掘。

1.2 化工企業負荷特性分析

根據模糊C均值聚類的結果，將衢州化工企業按照生產工藝劃分長周期和短周期為兩類。以藍蘇氟化有限公司和中寧硅業有限公司為研究對象，對他們的負荷特性進行對比分析。

浙江藍蘇氟化有限公司現有2萬噸/年無水氫氟酸生產線和國內規格的5 000噸/年電子級氫氟酸生產線，是一家典型的長周期化工生產企業。浙江中寧硅業有限公司是一家大型單晶硅生產企業，生產過程具有短周期的特征。上述兩家化工企業規模較大，企業訂單穩定，生產過程具有典型性，適合作為研究對象。

（1）當前衢州化工企業的最大負荷利用小時一般在5 700小時左右，而工業的最大負荷利用小時往往在6 000小時左右；年負荷率基本穩定在65%左右；這表明衢州化工企業的產能并沒有完全釋放。

（2）中寧硅業用電2015年與2014年相比，雖然最大負荷差異不大，但總用電量出現下滑，2015年最大負荷利用小時在5 000以下，年負荷率也有所下降。之所以出現這種情況，是因為單晶硅行業受國際經濟環境和國家去產能政策的影響較大，在“十三五”期間，應該不會增加該類型企業。

（3）由于化工企業生產工藝的原因，自動化程度高，往往是連續生產。項目投產后，除非停機檢修，否則整條生產線都必須持續運行，因此，即便未來產值下降，最大負荷也不會有明顯變化。

（4）無論哪種類型的化工企業，其季不均衡系數較高，表明化工企業受季節變化的影響較小。

1.3 新投產化工企業負荷特性分析

在“十三五”期間，衢州將以巨化為龍頭引進并建立一批化工新材料生產企業，這些企業規模普遍較大，了解新投產化工企業的負荷特性和用電規律，對合理預測“十三五”期間負荷變化具有借鑒作用。

以衢州華友鈷新材料有限公司作為對象，對其負荷特性進行了研究。該公司是中國最大的鈷化學品生產商，是一家鈷新材料產品深加工的高新技術企業。

2 結論

通過模糊C均值聚類算法，可以通過選擇分類數，將負荷特性接近的企業放置在同一類別中，有助于發現這些企業間的共性和聯系。

對衢州一些規模上化工企業進行分析，根據生產的周期性，劃分為長周期和短周期兩類。其中長周期以化工原料生產企業為代表，而短周期以單晶硅生產企業作為研究對象。通過比較其負荷特性，得到以下結論。

（1）就負荷曲線而言，衢州化工企業的負荷曲線較平穩，最大負荷利用小時在5 700左右，負荷率在0.6～0.8之間，仍有進一步提高的空間。

（2）就最大負荷利用小時而言，單晶硅行業因受國際經濟環境和國家去產能政策的影響較大，故最大負荷利用小時有所下降；其他化工原料生產企業則較為穩定。

（3）就年負荷率而言，已有化工企業年負荷率基本穩定；新建化工企業從投產到正式運行，調試周期較長，所以投產當年的負荷率較低，投產當年的負荷率在0.3～0.6之間。

（4）單晶硅受國家政策影響，在“十三五”期間，新建同類企業的可能性不大。

（5）化工企業受季節影響較小。

3 結語

針對產業集聚區域電力負荷特性研究問題，該文提出了通過模糊C均值聚類算法對企業負荷曲線進行分析，自動將負荷特性接近的企業放置在同一類別中進行分析的方法。分析的結果表明，該算法的分析結果能夠基本吻合近年實際的發展情況，具有可推廣性。

參考文獻

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