江苏省重点行业用电负荷特性比较——基于某时段用电负荷数据

金　农，丁　晓，杨　斌，薛溟枫，徐金玲（江苏省电力公司，江苏　南京　210024）



江苏省重点行业用电负荷特性比较
——基于某时段用电负荷数据

金农，丁晓，杨斌，薛溟枫，徐金玲（江苏省电力公司，江苏南京210024）

在经济和全社会用电量新形势下，跟踪研究用电负荷特性有重要实践意义。本文利用江苏省2013年4月1日～2014年4月30日每日分时用电负荷数据研究了交通运输、电气、电子设备制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、金属制品业、纺织业与批发和零售业的负荷特性。

江苏省；重点行业；用电负荷；特性

准确把握负荷特性是做好电力规划、计划、生产运行工作的重要基础，也为电网企业实施需求侧管理、有序用电提供依据。目前，我国经济进入“新常态”，产业结构在发生调整，过剩产能亟需化解，与此同时电力行业也面临“新常态”挑战。

本文利用江苏省2013年4月1日～2014年4月30日行业日分时用电负荷数据，按照分季节、分电压等级比较分析不同行业典型日的负荷特性，不仅可为江苏电网公司实施有针对性的需求侧管理、有序用电提供依据，也给与江苏经济特征相近省份需求侧管理提供参考。

1　行业、指标、典型日选择

1.1行业选择

这里行业选择的原则是：①用电量占全省用电量比重较高；②负荷特性具有一定的代表性，具有季节或者电压等级间相似负荷曲线的行业将不再选择。通过比较，我们选择的行业为：交通运输、电气、电子设备制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、金属制品业、纺织业、批发和零售业。

1.2指标选择

目前，涉及负荷特性的指标有15个，根据需要本文使用日用电最大负荷、日用电平均负荷、日用电负荷率、日用电峰谷差、日用电峰谷差率。这些指标含义与《电力工业生产统计指标解释》相同，这里不再赘述。

1.3典型日选取

各季度（春季为3～5月、夏季为6～8月、秋季为9～11月、冬季为12月和次年1～2月）典型日选择方法为：选取各季节第二个月份第三周的第三个工作日作为典型日。因此春、夏、秋、冬四季典型日分别是2013年4月17日，2013年7月17日，2013年10月16日，2014年1月15日。

1.4电压等级

根据江苏省用电统计，各电压等级区间为：高压 110～220kV，中压20～35kV，低压＜10kV。

2　重点行业用电负荷特性

2.1交通运输、电气、电子设备制造业

交通运输、电气、电子设备制造业是为国民经济发展中重要的基础工业，是能耗较高的行业之一。2014年，江苏省该行业用电量为569.5亿kWh，占全社会用电量的11.4%；日负荷率在84～86%之间，峰谷差率在22～26%之间，日负荷曲线比较平稳。因全年用电高峰主要在夏冬二季且篇幅所限，这里仅给出夏季和冬季的图示，如图1～2。

2.1.1夏季典型日

夏季典型日中、高压用电负荷曲线相似，都在上下午出现峰值，但是峰谷差较小（分别为0.186、0.121），波动较平稳。低压用电负荷曲线波动起伏非常明显，呈明显上、下午高峰现象，其中最高负荷出现在10点，为400.71万kW。

图1　夏季交通运输、电气、电子设备制造业高、中、低压典型日负荷

2.1.2冬季典型日

冬季典型日低压用电负荷曲线呈深M状，上午高峰出现在10点，峰值为386.03万kW，高于下午高峰 （14点的365.6万kW）；中压和高压用电负荷曲线变动趋势相近，平均负荷水平相差约80万kW，二者上下午高峰分别出现在10点和14点。

图2　冬季交通运输、电气、电子设备制造业高、中、低压典型日负荷

总之，高、中、低压负荷曲线的形状季节差异不明显，低压负荷率较低，负荷曲线呈深M状，中压负荷曲线呈浅M状，高压负荷曲线近似直线，负荷率为95%左右。

2.1.3季度比较

交通运输、电气、电子设备制造业四个季度典型日的负荷特性指标显示，夏季典型日负荷最高，最大负荷为753.48万kW，而且负荷率也最小，说明夏季日用电负荷波动较大；四个季度负荷高峰都出现在白天，负荷曲线呈或深或浅M状；春季典型日的峰谷差率最小；春季典型日负荷率与秋季相同，冬季负荷率最低，峰谷差率最高。

表1　四季度交通运输、电气、电子设备制造业典型日负荷特性指标

2.2黑色金属冶炼及压延加工业

黑色金属冶炼及压延加工业作为重要的基础工业部门，是国民经济发展的重要物质基础，同时它也是四大高耗能行业之一。2014年江苏省该行业用电量为508.8亿kWh，占工业用电量13.0%（全国平均为13.7）；日负荷率在78～80%之间，峰谷差率季节性明显，在22～41%之间波动。该行业属于高耗能行业，用电量较大，因此利用峰谷电价有利于降低其生产成本。

2.2.1夏季典型日

图3　夏季黑色金属冶炼及压延加工业高、中、低压典型日负荷

图3显示，夏季典型日中压用电负荷曲线较春季起伏更强烈，白天用电负荷与晚上用电负荷差距拉大，晚上用电负荷高峰持续到凌晨4点开始下降。高压用电负荷总体水平较春季上升，晚上负荷高峰持续的时间没有变化。因为该行业用电负荷以高压为主，因此夏季典型日负荷变化趋势变化不大。

2.2.2冬季典型日

冬季典型日高压用电负荷曲线呈深W状，晚高峰持续得时间较其他季节短；中压用电负荷曲线呈浅W状，其中，午高峰持续4h；低压用电负荷曲线波动趋势不明显。

图4　冬季黑色金属冶炼及压延加工业高、中、低压典型日负荷

上述分季度高、中、低压负荷曲线显示，黑色金属行业主要是高压用电，用电时间集中在晚上，持续时间约9h。三类电压负荷曲线都呈W型，相对而言，低压用电峰谷差最大，负荷率最小。

2.2.3季度比较

黑色金属冶炼及压延加工业在春、夏、秋、冬的四个典型日中，最大负荷出现在秋季，为578.82万kW，其负荷率78.9，也是季度中最小的；冬季典型日的最大负荷、平均负荷、最小负荷均是四个典型日中最低，同时负荷率最大，峰谷差率最小；四个季度中晚上用电负荷高于白天，其中低压负荷曲线不存在季节差异。各季度典型日平均负荷相差很小，主要由该行业以高压用电为主，而高压负荷变化较小。

表2　四季度黑色金属冶炼及压延加工业典型日负荷特性指标

2.3金属制品业

金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造等。2014年，江苏金属制品业用电量为277.8亿kWh，分别占全社会用电量和工业用电量比重为5.6%、7.1%。相对四大高耗能行业，金属制品业日负荷率较低，但是比较稳定，在78～80%之间；峰谷差率较大，在47～61%之间。

2.3.1夏季典型日

图5　夏季金属制品业高、中、低压典型日负荷

从图5中发现，金属制品业的低中高压用电负荷曲线有基本相同的波动趋势，呈W状。相对于其他季节，夏季典型日没有出现大量新增负荷，季节性不明显。

2.3.2冬季典型日

冬季典型日低压用电负荷曲线呈锯齿状，晚高峰持续时间有所缩短，存在上、下午高峰，峰值分别是10点的206.06 万kW，14点的202.52万kW；中压用电负荷曲线呈浅W状，白天高峰时段为13～16点；高压用电负荷曲线只有晚高峰，且持续时间较长，从午夜23点至明晨7点。

图6　冬季金属制品业高、中、低压典型日负荷

总之，上述分季度高、中、低压负荷曲线图显示，金属制品业以低压用电为主，低压用电负荷曲线多呈现不规则锯齿状，负荷率在85～87%之间，负荷曲线没有显著季节差异；中、高压负荷曲线多呈浅W状，负荷率低于80%；不同电压等级都存在白天高峰和晚上持续高峰，导致该行业耗电量较高。

2.3.3季度比较

表3显示，金属制品业春、夏、冬四个季节典型日的用电负荷曲线比较相近，负荷特性指标也不存在显著差异。秋季的峰谷差率明显高于其他三个季节。。总体上，金属制品业用电负荷存在晚高峰和下午高峰，前者持续时间为9h，后者持续时间为下午4h。

表3　四季度金属制品业典型日负荷特性指标

2.4纺织业

纺织工业是我国国民经济的传统支柱产业，改革开放以来世界最大的纺织品服装生产国地位，尤其是江浙等沿海省份保持着生产优势。2014年，江苏省纺织业用电量为417.4亿kWh，占全社会用电量和工业用电量的比重分别为8.3%、10.6%；属于劳动密集型行业，三班倒工作制，负荷率较高，在90～92%之间，峰谷差率在14～18%之间。

2.4.1夏季典型日

夏季典型日低压用电负荷高峰持续的时间较长，从上午10点几乎持续到下午4点，而且总体负荷水平提高了；中压和高压用电负荷曲线变动趋势一致，且中压负荷高峰出现在白天，比春节更明显（见图7）。

2.4.2冬季典型日

图7　夏季纺织业高、中、低压典型日负荷

冬季典型日低压用电负荷曲线呈M状，上、下午负荷高峰分别出现在10点和14点；中压用电负荷曲线总波动趋势与低压一致，但是波幅很小；高压用电负荷曲线总体平稳，但在12～15点之间存在低谷。中压和高压用电负荷率分别为94%、96%。

图8　冬季纺织业高、中、低压典型日负荷

总之，上述分季度高、中、低压负荷曲线图显示，纺织业以低压用电为主，低压用电负荷呈浅M型，低压负荷率在90%左右，小于中、高压。中压和高压用电负荷曲线比较平稳高压用电高峰出现在晚上，并且持续时间较长。

2.4.3季度比较

纺织业用电最大负荷出现在夏季典型日，为609万kW，与其他季节典型日最大负荷相差约50万kW。春季和秋季典型日各类负荷特性指标非常相近；冬季平均负荷水平最低，负荷率最小，峰谷差最大。此外，低压各季节下午高峰负荷持续的时间较长。

表4　四季度纺织业典型日负荷特性指标

2.5批发和零售业

该行业是国内商业的主要构成部分，其活跃程度可直接显示经济发展的起落。2013年，江苏批发和零售业用电量约占全社会用电量的2.2%。批发和零售业与白天人流密切相关，用电负荷波动较大，日负荷率较低，在60～63%之间；峰谷差率较大，在78～82%之间。

2.5.1夏季典型日

夏季高压用电负荷曲线的波动性较强烈，三种电压用电负荷曲线都呈倒U型。高、中、低压用电都在夏季用电高峰，即相对其他季节用电负荷水平有较高提升，典型日低压用电负荷峰值为11点的168.33万kW，较春季典型日11时峰值高85.22万kW。

图9　夏季批发和零售业高、中、低压典型日负荷

2.5.2冬季典型日

该行业用电以低压为主，低压负荷曲线呈现比较深的倒U型，峰谷差较大；中压用电比例较小，呈比较浅的倒U型，峰谷差较小，高压用电比例很小，平均负荷为0.37万 kW，其负荷曲线比较平稳。

图9　夏季批发和零售业高、中、低压典型日负荷

总之，分季节高、中、低压用电负荷曲线基本都呈倒U型，而且，负荷高峰持续的时间较长，一般从上午10点持续至下午4点，且高压持续时间更长。

2.5.3季度比较

如表5所示，夏季、冬季典型日最大负荷和平均负荷都显著高于春季、秋季典型日，同时，夏季负荷率最小、峰谷差率最大。另外，秋季典型日平均负荷高于春季，负荷率和峰谷差率则较小。

表5　四季度批发和零售业典型日负荷特性指标

3　结论

目前，经济和全社会用电量都进入了新常态，跟踪研究用电需求特性具有重要现实意义。本文利用江苏省2013年4月1日～2014年4月30日每日分时用电负荷数据研究了代表性行业的负荷特性。

比较不同行业的日负荷率，重工业的负荷率较高，服务业的负荷率偏低。按照负荷率平均情况从高到低依次是：交通运输、电气、电子设备制造业日负荷率在84～86%之间；金属制品业日负荷率较低，在78～80%之间；黑色金属冶炼及压延加工业日负荷率在78～80%之间；批发和零售业与白天人流密切相关，用电负荷波动较大，日负荷率较低，在60～63%之间，峰谷差较大，在78～82%之间。

由于峰谷时段不同，各行业负荷曲线形状有不同的特点：①“M”型：交通运输、电气、电子设备制造业呈现白天双高峰负荷曲线变化趋势，日负荷曲线比较平稳；纺织业以低压用电为主，呈浅M型，中、高压用电比较平稳，而高压用电负荷晚上相对较高，属于劳动密集型行业，便于实现三班倒工作制。②“W”型：黑色金属冶炼及压延加工业以高压用电为主，用电集中在晚上且持续时间长，负荷曲线呈W型，日负荷率在78～80%之间；金属制品业以低压用电为主，低压用电负荷曲线多呈现深W状，负荷率在85～87%之间，中、高压负荷曲线多呈浅W状，负荷率低于80%。③倒“U”型：批发和零售业分季节高、中、低压用电负荷曲线基本都呈倒“U”型，而且，负荷高峰持续的时间较长，一般从上午10点持续至下午4点。④三峰型：城镇居民用电的负荷曲线有早高峰、午高峰和晚高峰三个峰值，其中晚高峰持续时间最长、负荷水平最高。

分季节比较，各行业的负荷特性均存在一定的季节差异。交通设备制造业夏季、冬季的最大负荷、平均负荷都高于春季、秋季，负荷率低于春季、秋季；黑色金属冶炼业夏季、秋季的峰谷差率显著高于春季、冬季；金属制品业秋季的峰谷差率明显高于其他三个季节；纺织业冬季平均负荷水平最低，负荷率最小，峰谷差率最大；批发与零售业夏季、冬季典型日最大负荷和平均负荷都显著高于春季、秋季典型日，同时，夏季负荷率最小、峰谷差率最大。

分电压等级比较，通常各行业主要集中于某一个电压等级，并且在这个电压等级上负荷曲线呈现出波动更显著的形态特点。例如交通设备制造业低压负荷率较低，负荷曲线呈深M状，中压负荷曲线呈浅M状，高压负荷曲线近似直线，负荷率为95%左右。

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2016-4-7

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2095-2066（2016）12-0031-04