“煤改电”工程实施前后农网负荷特性分析

王朋飞 朱垚 孙光磊

摘要：“煤改电”工程用电采暖替代企业和居民的冬季燃煤取暖，结合新一轮农村电网改造升级开展的机井通电、村村通动力电、小城镇（中心村）电网改造升级等专项规划，开展了“煤改电”工程实施后的电力需求预测，并对比了“煤改电”工程实施前后农网的负荷特性变化，分析了农村电力需求的适应能力。

关键词：煤改电;农网;负荷预测;负荷特性

1 “煤改电”工程简介

近几年，我国遭遇了大范围的雾霾天气，有些北方城市更是达到了6级重度污染，迫使我国进入控煤阶段，在京津冀等严重雾霾污染地区更必须实行严控措施。国务院颁布了《大气污染防治行动计划》，同年六部委颁布了考核最为严厉的《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》，均提出“全面淘汰燃煤小锅炉”的治理方针。在大气污染防治和治理过程中，除了大规模淘汰燃煤小锅炉，还需要保证居民用户的冬季用热取暖。为此，国家电网公司推出了“电能替代”发展战略，其中“煤改电”工程是其最重要的部分。“煤改电”工程作为北京市冬季减污的重要政策，开始在市区试点，已正式推出实施，至今已经在东城、西城两区的26.4万户居民家庭完成了“煤改电”的任务。以一年户均燃烧0.8 t煤计算，“煤改电”工程每年可减排二氧化碳55万t、二氧化硫179萬t、氮氧化物156万t，对改善北京城区空气质量、减少雾霾天气发挥一定的作用。但在郊区和农村，采用原煤散烧的土暖气和小锅炉仍是绝大多数居民冬季取暖的唯一方式，原煤散烧会加重雾霾天气的程度。因此，加快郊区及城市上风口的农村地区取暖“煤改电”工程建设，使电热器变成居民冬季取暖的主要方式，是实现空气治理行动计划目标的重要环节。“煤改电”工程项目不能盲目推广。

2 农村负荷类型及特点

农村居民用电按电价类别一般可分为农村居民生活、农业生产、农村一般工商业及其他3大类。根据农村发展水平差异，各类用电类别电量水平亦有相应不同，一般来讲经济发展水平相对较低的地区，居民生活用电所占比重较大。

1）农村负荷类型。（1）农村居民生活用电。农村居民生活用电可分为照明负荷和家用电器负荷。照明电器主要是白炽灯和日光灯，家用电器主要有电磁炉、空调、电冰箱、电视机、电暖气等。随着农村居民生活水平的不断提高，居民生活用电迅猛增长。农村居民用电在一日内变化较大，白天和深夜用电量较小，而每天晚上八点左右用电量较大。农村居民用电季节用电量也变化很大。南方酷暑时节，通风降温用电，如电风扇、大功率空调大量使用，使生活用电负荷大大增加。在北方地区，为实现《大气污染防治行动计划》目标，通过农村地区取暖“煤改电”工程建设，电热器将成为居民冬季取暖的主要方式。在冬季，随着部分电采暖设备的投入使用，将造成北方地区冬季负荷明显增加。（2）农业生产用电。农业生产主要涵盖农业排灌、大棚种植、农产品加工、畜牧业养殖等，其用电特征是时间集中、机械用电负荷大，季节性特征明显，非生产季节设备闲置，用电负荷直线下降，供电设施投资回报率较低。①排灌用电。影响排灌用电的主要因素为气候状况，在风调雨顺、气候正常的情况下，排灌用电减少;反之，用电量增加。②农副业加工用电。农副业加工用电主要用于农村脱粒、粮食、饲料加工用电。脱粒的时间一般集中在5、7、10—11月份3个时期。③农村一般工商业。

乡（镇）村工业用电。在经济发达的省（市、地区），乡（镇）村工业用电已发展为门类齐全的工业结构，成为农村经济中的主要支柱。乡（镇）村工业用电量已在农村用电中占较大比重。一般拥有固定的组织、生产场所、生产设备和从业人员，常年从事生产经营活动，或从事季节性生产经营，全年开工时间在3个月以上。商业用电。商业负荷主要是指为从事商业经营或围绕商业的一些其他服务行业（如餐饮、娱乐部门等）提供照明、动力、通风和空调等用电负荷。它的特点是用电增长平稳，具有季节性并且易受天气变化影响。在节假日时，其他用电负荷基本上处于较低水平，而商业负荷却正是处于最高用电阶段。

2）农村负荷特点。综上所述，根据农村电力负荷类型，农村电力负荷主要有以下特点：（1）季节性。农村主要以农耕为主，受到很强的季节性干扰。灌溉以及农产品的生产以及加工都主要集中在春秋两季，从而使得这两个季节的负荷相对较高，而淡季夏冬两季负荷则较低。（2）功率因数低。农村用户很少出现大型无功补偿设备，都采用小型异步电动机，致使无功损失偏大，功率因数很低，致使网损较大。（3）农网结构改变较大。随着新型城镇化和美丽乡村建设，将会带来农村产业机构的变化，负荷情况也会发生改变。

3 案例分析

以北方某区为例，“煤改电”重点区域农网负荷特性分析。

1）年负荷特性。该城市“煤改电”实施重点区域农网2015年现状年负荷曲线（）如图1所示。可以看出，“煤改电”工程实施前，地区最大负荷出现在8月，为85万kW，季不均衡系数为0.87。2017年，该地区“煤改电”工程实施后，预计新增电采暖负荷（灰影区域）主要集中在冬季1—3月和11—12月，1月达到峰值，为32.7万kW，占其农网负荷的25%。2017年该地区年负荷预测曲线（）如图1所示，“煤改电”工程实施后，最大负荷出现在1月，预计为129万kW，季不均衡系数为0.8，负荷曲线波动程度增大。

2）年最大日负荷变化曲线。以现状年（2015年）夏大和冬大日负荷曲线为基础，结合新增“煤改电”、小城镇（中心村）及其他自然增长负荷的日负荷特性曲线，叠加得到规划年（2017年）夏大和冬大日负荷曲线数据。夏季典型日的最大负荷一般出现在上午的9∶00—11∶00，“煤改电”工程实施前后夏季最大日负荷曲线变化不大，而冬季典型日的最大负荷时刻发生变化。主要由于“煤改电”工程的电采暖负荷一般出现在冬季的采暖季，因此仅冬季典型日负荷曲线发生变化。

以日最大负荷为基准值，“煤改电”工程实施前，冬季典型日的最大负荷一般出现在上午的9∶00—11∶00;“煤改电”工程实施后，冬季典型日最大负荷一般出现在晚上的18∶00—20∶00。“煤改电”工程实施前后冬季典型日的最大负荷峰谷差率分别为40%和42%，平均负荷率分别为0.81和0.8，负荷曲线波动程度变化不大。

通过对“煤改电”实施后农网负荷特性开展分析研究，应统筹考虑“煤改电”工程实施的影响，科学开展配电网规划和建设。从负荷预测结果来看，由于“煤改电”负荷增长较大，在开展配电网规划时，“煤改电”工程地区建设规模基本能够覆盖农网其他专项工程建设需求。但考虑配电网负荷分散性特点，在“煤改电”工程未覆盖到的农网地区，仍需考虑其他专项工程的建设需求。

参考文献：

[1]李建.十三年“煤改电”见证幸福生活变迁[J].农电管理，2017（1）：21-22.

[2]吴岩.计及“煤改电”的农村低压配电网规划研究[J].电工电气，2017（5）：1-5，14.