考慮電力市場需求側的電力負荷錯峰管理

成慧娟，李文轉，許田陽，苗亞男，范凱迪

（國網山西省電力公司營銷服務中心，山西 太原 030000）

0 引 言

在電力企業中，電力生產與消費同步，可以保證企業穩定的供需平衡。電力市場中包括生產、傳輸、使用、銷售等4個方面，是企業經濟發展的重要基礎[1]。由于電力需求側可以將供應側轉移到需求側，緩解了電力企業的供需矛盾。在電力市場需求側不斷加大的情況下，電力短缺現象增加，電網調峰困難、供電穩定性下降等問題，均成為電力企業亟需解決的問題[2]。以電力市場需求側為基礎，設計了電力負荷錯峰管理方法，節約電力生產資源。

本文設計的電力負荷錯峰管理方法，是在省級市場化售電系統的基礎上，針對發電側交易合約清分進行管理[3]。同時，研究發電側交易耗電量結算，并支持在特殊情況下的重算及退補結算。本文依據輔助服務市場規則，完善輔助服務市場，并利用調頻輔助服務結算包括服務收益計算、考核、分攤及返還等費用。并根據電力市場的實際需求，逐步完善售電公司的基礎檔案，新增市場主體、增量配電網用戶基礎檔案建設部門，增量配網用戶電費結算流程管理部門，新增并完善相關表卡單據、報表查詢、與財務業務接口管理部門[4]。通過以上設計，旨在高效管理電力負荷，節約電能資源，為電力企業的發展提供保障。

1 基于電力市場需求側的電力負荷錯峰管理方法設計

1.1 提取電力用戶用電行為特征

本文在設計電力負荷錯峰管理方法的過程中，首先，對用戶用電行為特征進行提取。本文將用戶用電類型分為A～F共6類，分別為獨居老人、上班族、退休老人、退休老人+上班族、閑置老房子以及無業游民等[5]。具體用電行為特征如表1所示。

表1 用戶用電行為特征

表1中上述6類電力用戶日用電量為E＜B＜C＜A＜D＜F。對于獨居老人與退休老人而言，早晨為出門晨練的時間，夜晚為睡覺的時間，白天普遍在看電視、聽廣播，用電量較多。對于上班族而言，白天上班，早、晚為集中用電時間段，用電量低于獨居老人與退休老人類用戶。對于閑置老房子而言，全天無人，僅有幾個用電器在使用，用電量最低。對于無業游民而言，全天都在用電，電視、電腦、手機等電器的使用使其用電量最大。

1.2 基于電力市場需求側劃分電力負荷時段

根據用戶用電行為特征，本文對電力負荷時段進行劃分。本文根據電力市場需求、電力用戶需求等兩方面，將電力負荷時段劃分為尖峰時段、高峰時段、平期時段、低谷時段等4個方面[6]。其中，尖峰時段為A+B+C+D+E+F，高峰時段為B+D+F，平期時段為A+C+E，低谷時段為B+E。本文根據電力市場需求側，對電力負荷時段進行錯峰管理。對于A、C、D類用戶而言，主要用電時間為白天，晚間負荷不大。也就是說，該類用戶的電力需求較低，具備較大的調整潛力。對于B、D、F類用戶而言，主要用電時間為早晨與夜晚[7]。因此，本文將A、C、D類用戶的用電高峰時段轉移到低谷時段內使用，在低谷時段使用低功率家電，鼓勵居民參與到錯峰管理的模式中，提升用戶負荷率。同時，將B、D、F類用戶的用電高峰時段調整至尖峰時段，有效避免負荷過大，供需矛盾的問題。

1.3 轉移峰期負荷

為了實現電力負荷錯峰節能管理，本文在劃分出電力負荷時段的基礎上，對峰期進行合理的預測、推理預計擬合。在獲得居民日用電量、日用電負荷等物理量時，將峰值的取值范圍設定為m1，m2，…，mn，并對峰值的取值范圍進行合理預測，預測公式為

式中：M為用電峰值的合理預測結果；F為位置時段的預測向量；m為峰值的取值范圍；n為常數。當預測結果M呈線性狀態時，則可以計算出各個時段的預測值大小，計算公式為

式中：為各個電力負荷時段的預測值；X、Y為A、B、C、D、E、F等不同電力用戶，在尖峰時段、高峰時段、平期時段、低谷時段等時段的預測序列；t為電力負荷的預測時間。在為定值的基礎上，本文對峰期負荷進行擬合，擬合公式為

式中：H為峰期負荷擬合方差；V為擬合系數；Xn、Yn為電力負荷時段的預測系數。根據峰期負荷擬合結果，對尖峰時段的負荷進行轉移，公式為

式中：δ為轉移后的電力負荷。將電力負荷作出合理轉移之后，電力負荷得到進一步劃分。在早晨早高峰階段，將電力負荷轉移至白天，使早晨出行的居民得到穩定供電的環境。在白天用電的居民，可以正常使用；在夜晚用電階段，將電力負荷轉移至周圍用電量較少的居民處，如此即可實現錯峰管理。

2 實例分析

2.1 企業概況

為了驗證本文設計的基于電力市場需求側的電力負荷錯峰管理方法是否具有實用價值，本文以X電力企業為例，對上述方法進行實例分析驗證。X電力企業供電范圍較大，可以達到7.82×104 km2，涉及城鎮、鄉村、市區等區域，總共約1.5×106名居民，供電用戶超過55×104戶。該企業在當地建設了較多的變電站，500 kV、220 kV、110 kV等變電站若干，常用220 kV變電站的容量超過8.0×106kVA，為當地居民提供了較為穩定的供電條件。X電力企業月平均用電比重如圖1所示。

圖1 X電力企業月平均用電比重

圖1中a為居民生活用電，b為一般工商業用電，c為大工業用電，d為高耗能用電，e為農業生產用電。由圖1可知：高耗能用電比重較大，在整個電力企業中的耗電量最高；居民生活用電比重較小，在整個電力企業中的耗電量最低。根據電力市場的需求，電價開始出現變化。本文將電力市場需求考慮在內，將電力負荷進行分析，如圖2所示。

圖2 用電需求量

圖2中售電量與耗電量相差較小，在2018年與2019年，售電量與耗電量保持一致，電力需求較為穩定。由此看出，X電力企業整體用電需求量處于較為穩定的態勢，高峰用電時間段與低峰用電時間存在一定的平衡。當電價合理時，電力生產的成本較低，需求量較高，電力企業可以獲得較高的收益；當電價不合理時，電力生產的成本較高，需求量較低，電力企業無法獲得較高的收益。因此，將本文設計的錯峰管理方法應用到X電力企業上，將高峰、低峰的負荷轉移，最大限度地提高企業節能效果。

2.2 應用結果

在上述條件下，本文以X電力企業一年耗電量為例，分別對1月份～12月份全年進行電力負荷與耗電量分析。并將正常情況未使用錯峰管理方法的耗電量，與本文設計的基于電力市場需求側的電力負荷錯峰管理方法的耗電量進行對比，應用結果如表2所示。

表2 應用結果

表2中X電力企業在1月份～12月份全年的電力負荷總量為12.88 GW，電力負荷最大在8月份，達到1.86 GW。由于1月份、2月份、11月份、12月份較冷，使用空調次數較多，電力負荷較高，其余月份電力負荷較低。在其他條件均一致的情況下，不使用電力負荷錯峰管理方法的耗電總量約119.30 TW·h，耗電量較多，電力企業的成本支出較大。因此，不使用錯峰管理方法時，電力市場需求側并未做到科學管理，無法在負荷一致的前提下，節約電能資源。而本文設計的基于電力市場需求側的電力負荷錯峰管理方法的耗電量相對較低，耗電總量約55.06 TW·h，相比于常規情況下的耗電量降低了一倍左右，耗電量較低，電力企業的成本支出較小。因此，使用本文設計的錯峰管理方法之后，電力市場需求側可以做到科學管理，在負荷一致的前提下，能夠節約電能資源，符合本文研究目的。

3 結 論

近些年來，電力企業處于供需平衡的狀態，在滿足社會用電需求的基礎上，為電力企業提供了全新的發展契機。隨著用電用戶增加，用電需求量持續攀升，在冬夏兩季，尤其容易出現用電緊缺的現象，打破了電力企業的供需平衡，使電力系統安全穩定運行面臨了重大的挑戰。因此，本文以電力市場需求側為基礎，設計電力負荷錯峰管理方法。從提取用電行為特征、劃分負荷時段、轉移峰期負荷等方面，實現電力負荷的錯峰節能管理。將供電側轉移到需求側，從根本上解決供需矛盾，旨在提高電力企業的節能效果，最大限度地提高供電穩定性。