电力需求侧负荷的形态分析及评估

电力需求侧负荷的形态分析及评估

马燕军1陈嘉曦2华亮亮3刘明昌3

(1.北京国电龙高科环境工程技术有限公司设计部，北京 100085；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；

3.国网蒙东电力通辽供电公司生产技术部，内蒙古 通辽 028000)

摘要：结合用电负荷等多信息源数据，进行了杭州萧山区多用户负荷形态分析，其表现为高负荷率型负荷、峰平型负荷、单峰型负荷、避峰型负荷、双峰型负荷。在对单用户负荷进行分析时，发现杭州永昌锦纶有限公司等用户负荷率高，峰谷差率低，调峰潜力较低，属于高负荷率型负荷；浙江汉欣家具工业有限公司等用户负荷率低，峰谷差率高，调峰潜力较大，属于双峰型负荷。基于规划型指标分析后，发现杭州永昌锦纶有限公司出现了明显的负荷增长现象，此时应该重点考虑相应线路及变电设备的增容问题。

关键词：电力需求侧；多元回归法；多信息源；指标

收稿日期：2015-06-29

作者简介：马燕军(1974—)，男，山西代县人，工学硕士，工程师，从事电站技术改造及节能减排工作。

1用户电负荷特性指标

在负荷特性分析过程中，评价体系可按多个负荷特性指标来实现评价，分为日负荷特性指标、周负荷特性指标、月负荷特性指标、年(季)负荷特性指标等。

1.1日负荷特性指标

典型日最大(小)负荷即典型日记录的负荷中数值最大(小)的一个。记录时间间隔可以为1 h、0.5 h、15 min或瞬时。典型日一般选取最大负荷日，也可选最大峰谷差日，还可以根据各地区的情况选不同季节的某一代表日。日平均负荷为日电量除以24或每日所有负荷点的平均值。典型日负荷曲线，为典型日按一天中逐小时(0.5 h、15 min)负荷变化绘制的曲线。该指标用于描述日负荷曲线特性，表征一天中负荷分布的不均衡性，较高的负荷率有利于电力系统的经济运行。

日最小负荷率为日最小负荷与日最大负荷的比值。日负荷率和日最小负荷率的数值大小，与用户性质和类别、组成、生产班次及系统内各类用电(生活用电、动力用电、工艺用电)所占的比重有关，还与调整负荷的措施有关。准确把握其变化趋势，可以为错峰限电及实施峰谷电价提供有利依据。日峰谷差为日最大负荷与日最小负荷之差。日峰谷差率为日峰谷差与日最大负荷的比值。峰谷差的大小直接反映了电网所需要的调峰能力。峰谷差率主要用于安排调峰措施、调整负荷及电源规划的研究。

1.2月负荷特性指标

月最大(小)负荷为每月最大(小)负荷日的最大(小)负荷。月平均日负荷为每月日平均负荷的平均值。月平均日负荷率为每月日负荷率的平均值。月最小负荷率为每月中日最小负荷率的最小值。月负荷率，又称月不均衡系数，是月平均负荷与月最大负荷日平均负荷的比值。该指标是研究电量在月内分布的重要指标，主要与用电构成、季节性变化和节假日有关。

1.3年负荷特性指标

年最大(小)负荷为全年各月最大(小)负荷的最大(小)值。年最大峰谷差为全年各日峰谷差的最大值。年最大峰谷差率为全年各日峰谷差率的最大值。年负荷曲线为按全年逐月最大负荷绘制的曲线。年平均日负荷率是一年内日负荷率的平均反映，主要反映了第三产业负荷的影响，但并不是所有日负荷率的平均值，而是全年各月最大负荷日的平均负荷之和与各月最大负荷日最大负荷之和的比值。

年平均月负荷率为一年内12个月各月平均负荷之和与各月最大负荷日平均负荷之和的比值。季负荷率又称季不平衡系数，即一年内12个月各季最大负荷日的最大负荷之和的平均值与年最大负荷的比值。它反映用电负荷的季节性变化，包括用电设备的季节性配置、设备的年度大修及负荷的年增长等因素造成的影响。年负荷率与三类产业的用电结构变化有关，它通常情况下随着第二产业用电比重的增加而增大，随着第三产业用电和居民生活用电所占比重的增加而降低。

1.4规划型负荷特性指标

在电网规划、增容和改建或是变电机组安装与扩建的过程中，需要评估或预测未来一段时间内该地区用电负荷或用电量的变化情况。此时需要根据历史数据的统计规律，计算增长型的负荷特性指标，并在此基础上结合社会经济参数对中长期的负荷变动情况加以预测，从而为合理安排电源和电网的建设进度提供宏观决策依据。

2多用户负荷特性分析

2.1多用户负荷形态

对杭州萧山区182个用户进行负荷形态分析时，涉及化工、市政、学校、政府等多个行业用户用电。负荷每隔15 min采集一次，每天采集96点。根据负荷曲线特点，可把用电负荷分为如下几种情况。

2.1.1峰平型负荷

此类用户特点为在每日8：00左右负荷开始增大，12：00左右负荷略降低后反弹，18：00过后负荷开始降低。此类用户主要包括制衣厂等公司，一般白天用电量较大，中午考虑员工休息等负荷稍有波动。该类型负荷如图1(a)所示。

2.1.2双峰型负荷

此类用户在10：00与13：00出现两个波峰，17：00负荷开始下降，第二天8：00左右负荷开始上升。此类用户主要包括汽配厂等公司，通常上下班时间比较规律，中午休息时间较长。该类型负荷如图1(b)所示。

2.1.3避峰型负荷

此类用户在本次分析样本中所占比例较少，用电集中在18：00至第二天6：00。该类型负荷如图1(c)所示。

2.1.4高负荷率型负荷

此类用户全天用电波动不大，多为三班制生产工厂，包括针织、塑胶等生产厂家。该类型负荷如图1(d)所示。

2.1.5单峰型负荷

此类用户峰值集中在10：00—20：00，凌晨5：00左右负荷达到波谷。此类用户主要包括金属制品、医药物流等公司。该类型负荷如图1(e)所示。

(a) 峰平型负荷

(b) 双峰型负荷

(c) 避峰型负荷

(d) 高负荷率型负荷

(e) 单峰型负荷

2.2典型多负荷曲线特性分析

针对图1中的用电负荷曲线情况，可作出相应的负荷分析，如表1所示。

表1　各负荷类型负荷特性分析结果

负荷率由大到小依次为：高负荷率型负荷、峰平型负荷、单峰型负荷、避峰型负荷、双峰型负荷。说明高负荷率型负荷的负荷分布均衡性最高，有利于电力系统的经济运行；而双峰型负荷的负荷分布均衡性最低，不有利于电力系统的经济运行。

最小负荷率由大到小依次为：高负荷率型负荷、峰平型负荷、单峰型负荷、双峰型负荷、避峰型负荷。排序情况与负荷率排序情况相近。

峰谷差的大小直接反映了电网所需要的调峰能力，峰谷差率由大到小依次为：避峰型负荷、双峰型负荷、单峰型负荷、峰平型负荷、高负荷率型负荷。说明避峰型负荷的调峰潜力较大，高负荷率型负荷基本没有调峰能力，在实际安排中可以考虑忽略此种类型负荷。

3单一用户负荷特性分析

对杭州永昌锦纶有限公司、浙江汉欣家具工业有限公司、浙江佳彩印务有限公司、杭州萧山华义塑胶有限公司、杭州宇隆纺织有限公司、杭州港佳纺织仪器有限公司、浙江凯达文具用品有限公司等7个典型用户进行负荷分析。以2014年9月25日为例，各用户负荷特性指标如表2所示。

表2　各用户负荷特性指标

3.1杭州永昌锦纶有限公司

该公司主要生产锦纶单六和锦纶双六等产品。客户比较稳定，生产比较连续，工人24 h进行倒班作业。该公司日负荷曲线如图2所示。平均负荷为4 958.08 kW，用电量较大。负荷率为0.95，峰谷差率为0.10，属于高负荷率型负荷，负荷均衡性较强，有利于电网的经济性运行，调峰潜力较低。

图2　杭州永昌锦纶有限公司日负荷曲线

3.2浙江汉欣家具工业有限公司

该公司主要生产铝、塑、钢等户外家具，根据目前订单情况，现在大多为白天生产，中午及周末停工休息，偶尔会有夜班。该公司日负荷曲线如图3所示，属于双峰型负荷。平均负荷为535.51 kW，负荷率为0.40，峰谷差率为0.95，如果有政策性文件下达削减负荷要求，公司会进行相应的安排，比如将部分生产过程安排到晚班等，因此，该公司调峰潜力较大。

图3　浙江汉欣家具工业有限公司日负荷曲线

3.3浙江佳彩印务有限公司

该公司主要进行各种中高档烟标、包装盒的印刷，也承接各种外包业务，生产基本在白天上班时间进行，晚上不开工，其日负荷曲线如图4所示，属于双峰型负荷。平均负荷为47.27 kW，负荷率为0.35，峰谷差率为0.90，如果有政策性文件下达削减负荷要求，公司会进行相应的安排，比如将部分生产过程安排到晚班等，也具有一定的调峰潜力。

图4　浙江佳彩印务有限公司日负荷曲线

3.4杭州萧山华义塑胶有限公司

该公司主要生产自动麻将机的塑料配件。公司24 h生产，工人分两班倒班，基本所有设备均运行生产，其日负荷曲线如图5所示，属于高负荷率型负荷。生产具有比较明显的节假日特点。平均负荷为481.95 kW，负荷率为0.79，峰谷差率为0.38，负荷具有一定波动性，均衡性较好。

图5　杭州萧山华义塑胶有限公司日负荷曲线

3.5杭州宇隆纺织有限公司

该公司负荷曲线如图6所示，为高负荷率型。平均负荷为955.09 kW，负荷率为0.76，峰谷差率为0.40，负荷具有一定波动性，均衡性较好。

图6　杭州宇隆纺织有限公司日负荷曲线

3.6杭州港佳纺织仪器有限公司

该公司负荷曲线如图7所示，为高负荷率型。平均负荷为1 089.71 kW，负荷率为0.88，峰谷差率为0.30，负荷均衡性较好。

图7　杭州港佳纺织仪器有限公司日负荷曲线

3.7浙江凯达文具用品有限公司

该公司负荷曲线如图8所示，为单峰型。平均负荷为357.33 kW，负荷率为0.71，峰谷差率为0.54。

图8　浙江凯达文具用品有限公司日负荷曲线

4规划型负荷指标评价分析与评估

针对杭州永昌锦纶有限公司、浙江汉欣家具工业有限公司、杭州萧山华义塑胶有限公司、浙江佳彩印务有限公司4个典型用户，以及盛东922线、鸿新920线、鸿华919线3条馈线进行负荷增长率分析。分析2014年的9月、10月、11月相对于2013年同期的月平均日负荷以及月最大负荷的变化情况，如表3、表4所示。

表3　典型用户的月平均日负荷增长率　单位：%

表4　典型用户的月最大负荷增长率　单位：%

由表3与表4可以看出，典型用户的月平均日负荷增长率与月最大负荷增长率的变化趋势大体一致。

4.1典型用户负荷增长分析

杭州永昌锦纶有限公司目前产品客户比较稳定，投入生产后用电负荷比较平稳，2014年与2013年同期对比月平均日负荷略有提高，9月、10月的月最大负荷上升较为明显，说明企业目前处于发展期，用电负荷有进一步增大的趋势。

浙江汉欣家具工业有限公司主要生产铝、塑、钢等户外家具，用电负荷主要为挤压机、喷涂线等，产品全部出口海外。该公司2014年与2013年同期对比月平均日负荷增长幅度较大，说明企业目前的发展情况良好，生产进一步扩大。而月最大负荷变化不大，说明用户用电较为平稳，增长的负荷主要位于原来的用电低谷时段。

杭州萧山华义塑胶有限公司与浙江佳彩印务有限公司两家企业的增长率情况较为相似。二者在2014年与2013年的同期对比中均出现程度较大的负增长情况，说明两家企业的业务规模正在逐步缩减，用电负荷将会进一步降低。

通过对四家用户的横向对比可以看出，杭州永昌锦纶有限公司与浙江汉欣家具工业有限公司月平均日负荷增长率为正值，用电负荷将会进一步上升。尤其是杭州永昌锦纶有限公司出现了明显的月最大负荷的增长现象，此时应该重点考虑相应线路及变电设备的增容问题。而杭州萧山华义塑胶有限公司与浙江佳彩印务有限公司的用电负荷呈下降趋势，也为相应的输电线路提供了负荷裕量，在进行安全性分析或负荷分布分析时应该予以考虑。

4.2馈线负荷增长分析

针对鸿达变电站下属的3条馈线，进行了2014年相对于2013年同期的月平均日负荷以及月最大负荷的变化情况分析，如表5、表6所示。

表5　典型馈线的月平均日负荷增长率　单位：%

表6　典型馈线的月最大负荷增长率　单位：%

根据表5和表6中数据可以看出，盛东922线的月平均日负荷增长率及月最大负荷增长率均为负值，说明该馈线下负荷出现了下降的趋势，用户用电量也会相应减少。鸿新920线两项指标均有增长，但变化幅度不大。而鸿华919线两项指标均呈现出较大程度的增长。对比3条馈线可以看出，鸿华919线下负荷多处于快速增长期，在未来的供电规划中应考虑其较高的增长速度，扩容量应留有增长裕度。鸿新920线下负荷多处于稳定期，负荷增长速度放缓，用电量变化不大，在进行用电规划时留有的裕量可以相对减少。盛东922线下负荷多处于衰退期，用电量在未来可能进一步减少，在进行中长期规划时可以放缓该地区的扩容速度，或将其他区域负荷向该馈线转移。

5结语

本文研究了基于评价指标的负荷特性及用电量受外界因素的影响程度，并在不同时间尺度上提出了用户用电特性的分析指标。对萧山地区多用户进行了用户电负荷形态分析。另外，在分析单一用户负荷受外界因素影响程度时，分析得出浙江汉欣家具工业有限公司等用户负荷率低，峰谷差率高，属于双峰型负荷，调峰潜力较大；杭州永昌锦纶有限公司等用户负荷率高，峰谷差率低，属于高负荷率型负荷，调峰潜力较低，同时，依据其增长率特性确定需要增容改造。

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