“煤改電”工程實施前后農(nóng)網(wǎng)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(yè)和居民的冬季燃煤取暖，結(jié)合新一輪農(nóng)村電網(wǎng)改造升級開展的機井通電、村村通動力電、小城鎮(zhèn)（中心村）電網(wǎng)改造升級等專項規(guī)劃，開展了“煤改電”工程實施后的電力需求預(yù)測，并對比了“煤改電”工程實施前后農(nóng)網(wǎng)的負荷特性變化，分析了農(nóng)村電力需求的適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：煤改電;農(nóng)網(wǎng);負荷預(yù)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(qū)更必須實行嚴控措施。國務(wù)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(qū)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(guī)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(wǎng)公司推出了“電能替代”發(fā)展戰(zhàn)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(qū)試點，已正式推出實施，至今已經(jīng)在東城、西城兩區(qū)的26.4萬戶居民家庭完成了“煤改電”的任務(wù)。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(qū)空氣質(zhì)量、減少霧霾天氣發(fā)揮一定的作用。但在郊區(qū)和農(nóng)村，采用原煤散燒的土暖氣和小鍋爐仍是絕大多數(shù)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(qū)及城市上風(fēng)口的農(nóng)村地區(qū)取暖“煤改電”工程建設(shè)，使電熱器變成居民冬季取暖的主要方式，是實現(xiàn)空氣治理行動計劃目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。“煤改電”工程項目不能盲目推廣。

2 農(nóng)村負荷類型及特點

農(nóng)村居民用電按電價類別一般可分為農(nóng)村居民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村一般工商業(yè)及其他3大類。根據(jù)農(nóng)村發(fā)展水平差異，各類用電類別電量水平亦有相應(yīng)不同，一般來講經(jīng)濟發(fā)展水平相對較低的地區(qū)，居民生活用電所占比重較大。

1）農(nóng)村負荷類型。（1）農(nóng)村居民生活用電。農(nóng)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(diào)、電冰箱、電視機、電暖氣等。隨著農(nóng)村居民生活水平的不斷提高，居民生活用電迅猛增長。農(nóng)村居民用電在一日內(nèi)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(nóng)村居民用電季節(jié)用電量也變化很大。南方酷暑時節(jié)，通風(fēng)降溫用電，如電風(fēng)扇、大功率空調(diào)大量使用，使生活用電負荷大大增加。在北方地區(qū)，為實現(xiàn)《大氣污染防治行動計劃》目標(biāo)，通過農(nóng)村地區(qū)取暖“煤改電”工程建設(shè)，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(shè)備的投入使用，將造成北方地區(qū)冬季負荷明顯增加。（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要涵蓋農(nóng)業(yè)排灌、大棚種植、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等，其用電特征是時間集中、機械用電負荷大，季節(jié)性特征明顯，非生產(chǎn)季節(jié)設(shè)備閑置，用電負荷直線下降，供電設(shè)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(fēng)調(diào)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(nóng)副業(yè)加工用電。農(nóng)副業(yè)加工用電主要用于農(nóng)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(nóng)村一般工商業(yè)。

鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村工業(yè)用電。在經(jīng)濟發(fā)達的省（市、地區(qū)），鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村工業(yè)用電已發(fā)展為門類齊全的工業(yè)結(jié)構(gòu)，成為農(nóng)村經(jīng)濟中的主要支柱。鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）村工業(yè)用電量已在農(nóng)村用電中占較大比重。一般擁有固定的組織、生產(chǎn)場所、生產(chǎn)設(shè)備和從業(yè)人員，常年從事生產(chǎn)經(jīng)營活動，或從事季節(jié)性生產(chǎn)經(jīng)營，全年開工時間在3個月以上。商業(yè)用電。商業(yè)負荷主要是指為從事商業(yè)經(jīng)營或圍繞商業(yè)的一些其他服務(wù)行業(yè)（如餐飲、娛樂部門等）提供照明、動力、通風(fēng)和空調(diào)等用電負荷。它的特點是用電增長平穩(wěn)，具有季節(jié)性并且易受天氣變化影響。在節(jié)假日時，其他用電負荷基本上處于較低水平，而商業(yè)負荷卻正是處于最高用電階段。

2）農(nóng)村負荷特點。綜上所述，根據(jù)農(nóng)村電力負荷類型，農(nóng)村電力負荷主要有以下特點：（1）季節(jié)性。農(nóng)村主要以農(nóng)耕為主，受到很強的季節(jié)性干擾。灌溉以及農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)以及加工都主要集中在春秋兩季，從而使得這兩個季節(jié)的負荷相對較高，而淡季夏冬兩季負荷則較低。（2）功率因數(shù)低。農(nóng)村用戶很少出現(xiàn)大型無功補償設(shè)備，都采用小型異步電動機，致使無功損失偏大，功率因數(shù)很低，致使網(wǎng)損較大。（3）農(nóng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變較大。隨著新型城鎮(zhèn)化和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，將會帶來農(nóng)村產(chǎn)業(yè)機構(gòu)的變化，負荷情況也會發(fā)生改變。

3 案例分析

以北方某區(qū)為例，“煤改電”重點區(qū)域農(nóng)網(wǎng)負荷特性分析。

1）年負荷特性。該城市“煤改電”實施重點區(qū)域農(nóng)網(wǎng)2015年現(xiàn)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(qū)最大負荷出現(xiàn)在8月，為85萬kW，季不均衡系數(shù)為0.87。2017年，該地區(qū)“煤改電”工程實施后，預(yù)計新增電采暖負荷（灰影區(qū)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(nóng)網(wǎng)負荷的25%。2017年該地區(qū)年負荷預(yù)測曲線（）如圖1所示，“煤改電”工程實施后，最大負荷出現(xiàn)在1月，預(yù)計為129萬kW，季不均衡系數(shù)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(xiàn)狀年（2015年）夏大和冬大日負荷曲線為基礎(chǔ)，結(jié)合新增“煤改電”、小城鎮(zhèn)（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(guī)劃年（2017年）夏大和冬大日負荷曲線數(shù)據(jù)。夏季典型日的最大負荷一般出現(xiàn)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(fā)生變化。主要由于“煤改電”工程的電采暖負荷一般出現(xiàn)在冬季的采暖季，因此僅冬季典型日負荷曲線發(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(nóng)網(wǎng)負荷特性開展分析研究，應(yīng)統(tǒng)籌考慮“煤改電”工程實施的影響，科學(xué)開展配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)。從負荷預(yù)測結(jié)果來看，由于“煤改電”負荷增長較大，在開展配電網(wǎng)規(guī)劃時，“煤改電”工程地區(qū)建設(shè)規(guī)模基本能夠覆蓋農(nóng)網(wǎng)其他專項工程建設(shè)需求。但考慮配電網(wǎng)負荷分散性特點，在“煤改電”工程未覆蓋到的農(nóng)網(wǎng)地區(qū)，仍需考慮其他專項工程的建設(shè)需求。

參考文獻：

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