考虑电力市场需求侧的电力负荷错峰管理

成慧娟，李文转，许田阳，苗亚男，范凯迪

（国网山西省电力公司营销服务中心，山西 太原 030000）

0 引 言

在电力企业中，电力生产与消费同步，可以保证企业稳定的供需平衡。电力市场中包括生产、传输、使用、销售等4个方面，是企业经济发展的重要基础[1]。由于电力需求侧可以将供应侧转移到需求侧，缓解了电力企业的供需矛盾。在电力市场需求侧不断加大的情况下，电力短缺现象增加，电网调峰困难、供电稳定性下降等问题，均成为电力企业亟需解决的问题[2]。以电力市场需求侧为基础，设计了电力负荷错峰管理方法，节约电力生产资源。

本文设计的电力负荷错峰管理方法，是在省级市场化售电系统的基础上，针对发电侧交易合约清分进行管理[3]。同时，研究发电侧交易耗电量结算，并支持在特殊情况下的重算及退补结算。本文依据辅助服务市场规则，完善辅助服务市场，并利用调频辅助服务结算包括服务收益计算、考核、分摊及返还等费用。并根据电力市场的实际需求，逐步完善售电公司的基础档案，新增市场主体、增量配电网用户基础档案建设部门，增量配网用户电费结算流程管理部门，新增并完善相关表卡单据、报表查询、与财务业务接口管理部门[4]。通过以上设计，旨在高效管理电力负荷，节约电能资源，为电力企业的发展提供保障。

1 基于电力市场需求侧的电力负荷错峰管理方法设计

1.1 提取电力用户用电行为特征

本文在设计电力负荷错峰管理方法的过程中，首先，对用户用电行为特征进行提取。本文将用户用电类型分为A～F共6类，分别为独居老人、上班族、退休老人、退休老人+上班族、闲置老房子以及无业游民等[5]。具体用电行为特征如表1所示。

表1 用户用电行为特征

表1中上述6类电力用户日用电量为E＜B＜C＜A＜D＜F。对于独居老人与退休老人而言，早晨为出门晨练的时间，夜晚为睡觉的时间，白天普遍在看电视、听广播，用电量较多。对于上班族而言，白天上班，早、晚为集中用电时间段，用电量低于独居老人与退休老人类用户。对于闲置老房子而言，全天无人，仅有几个用电器在使用，用电量最低。对于无业游民而言，全天都在用电，电视、电脑、手机等电器的使用使其用电量最大。

1.2 基于电力市场需求侧划分电力负荷时段

根据用户用电行为特征，本文对电力负荷时段进行划分。本文根据电力市场需求、电力用户需求等两方面，将电力负荷时段划分为尖峰时段、高峰时段、平期时段、低谷时段等4个方面[6]。其中，尖峰时段为A+B+C+D+E+F，高峰时段为B+D+F，平期时段为A+C+E，低谷时段为B+E。本文根据电力市场需求侧，对电力负荷时段进行错峰管理。对于A、C、D类用户而言，主要用电时间为白天，晚间负荷不大。也就是说，该类用户的电力需求较低，具备较大的调整潜力。对于B、D、F类用户而言，主要用电时间为早晨与夜晚[7]。因此，本文将A、C、D类用户的用电高峰时段转移到低谷时段内使用，在低谷时段使用低功率家电，鼓励居民参与到错峰管理的模式中，提升用户负荷率。同时，将B、D、F类用户的用电高峰时段调整至尖峰时段，有效避免负荷过大，供需矛盾的问题。

1.3 转移峰期负荷

为了实现电力负荷错峰节能管理，本文在划分出电力负荷时段的基础上，对峰期进行合理的预测、推理预计拟合。在获得居民日用电量、日用电负荷等物理量时，将峰值的取值范围设定为m1，m2，…，mn，并对峰值的取值范围进行合理预测，预测公式为

式中：M为用电峰值的合理预测结果；F为位置时段的预测向量；m为峰值的取值范围；n为常数。当预测结果M呈线性状态时，则可以计算出各个时段的预测值大小，计算公式为

式中：为各个电力负荷时段的预测值；X、Y为A、B、C、D、E、F等不同电力用户，在尖峰时段、高峰时段、平期时段、低谷时段等时段的预测序列；t为电力负荷的预测时间。在为定值的基础上，本文对峰期负荷进行拟合，拟合公式为

式中：H为峰期负荷拟合方差；V为拟合系数；Xn、Yn为电力负荷时段的预测系数。根据峰期负荷拟合结果，对尖峰时段的负荷进行转移，公式为

式中：δ为转移后的电力负荷。将电力负荷作出合理转移之后，电力负荷得到进一步划分。在早晨早高峰阶段，将电力负荷转移至白天，使早晨出行的居民得到稳定供电的环境。在白天用电的居民，可以正常使用；在夜晚用电阶段，将电力负荷转移至周围用电量较少的居民处，如此即可实现错峰管理。

2 实例分析

2.1 企业概况

为了验证本文设计的基于电力市场需求侧的电力负荷错峰管理方法是否具有实用价值，本文以X电力企业为例，对上述方法进行实例分析验证。X电力企业供电范围较大，可以达到7.82×104 km2，涉及城镇、乡村、市区等区域，总共约1.5×106名居民，供电用户超过55×104户。该企业在当地建设了较多的变电站，500 kV、220 kV、110 kV等变电站若干，常用220 kV变电站的容量超过8.0×106kVA，为当地居民提供了较为稳定的供电条件。X电力企业月平均用电比重如图1所示。

图1 X电力企业月平均用电比重

图1中a为居民生活用电，b为一般工商业用电，c为大工业用电，d为高耗能用电，e为农业生产用电。由图1可知：高耗能用电比重较大，在整个电力企业中的耗电量最高；居民生活用电比重较小，在整个电力企业中的耗电量最低。根据电力市场的需求，电价开始出现变化。本文将电力市场需求考虑在内，将电力负荷进行分析，如图2所示。

图2 用电需求量

图2中售电量与耗电量相差较小，在2018年与2019年，售电量与耗电量保持一致，电力需求较为稳定。由此看出，X电力企业整体用电需求量处于较为稳定的态势，高峰用电时间段与低峰用电时间存在一定的平衡。当电价合理时，电力生产的成本较低，需求量较高，电力企业可以获得较高的收益；当电价不合理时，电力生产的成本较高，需求量较低，电力企业无法获得较高的收益。因此，将本文设计的错峰管理方法应用到X电力企业上，将高峰、低峰的负荷转移，最大限度地提高企业节能效果。

2.2 应用结果

在上述条件下，本文以X电力企业一年耗电量为例，分别对1月份～12月份全年进行电力负荷与耗电量分析。并将正常情况未使用错峰管理方法的耗电量，与本文设计的基于电力市场需求侧的电力负荷错峰管理方法的耗电量进行对比，应用结果如表2所示。

表2 应用结果

表2中X电力企业在1月份～12月份全年的电力负荷总量为12.88 GW，电力负荷最大在8月份，达到1.86 GW。由于1月份、2月份、11月份、12月份较冷，使用空调次数较多，电力负荷较高，其余月份电力负荷较低。在其他条件均一致的情况下，不使用电力负荷错峰管理方法的耗电总量约119.30 TW·h，耗电量较多，电力企业的成本支出较大。因此，不使用错峰管理方法时，电力市场需求侧并未做到科学管理，无法在负荷一致的前提下，节约电能资源。而本文设计的基于电力市场需求侧的电力负荷错峰管理方法的耗电量相对较低，耗电总量约55.06 TW·h，相比于常规情况下的耗电量降低了一倍左右，耗电量较低，电力企业的成本支出较小。因此，使用本文设计的错峰管理方法之后，电力市场需求侧可以做到科学管理，在负荷一致的前提下，能够节约电能资源，符合本文研究目的。

3 结 论

近些年来，电力企业处于供需平衡的状态，在满足社会用电需求的基础上，为电力企业提供了全新的发展契机。随着用电用户增加，用电需求量持续攀升，在冬夏两季，尤其容易出现用电紧缺的现象，打破了电力企业的供需平衡，使电力系统安全稳定运行面临了重大的挑战。因此，本文以电力市场需求侧为基础，设计电力负荷错峰管理方法。从提取用电行为特征、划分负荷时段、转移峰期负荷等方面，实现电力负荷的错峰节能管理。将供电侧转移到需求侧，从根本上解决供需矛盾，旨在提高电力企业的节能效果，最大限度地提高供电稳定性。