（技术经济及管理专业论文）电力需求侧管理在焦作地区的应用研究.pdf

a b s t r a c t 。本文分析了焦作地区经济发 同负荷特点以及电力需求侧管 对焦作电网进行分产业中长期 焦作地区现行的峰谷分时电价 进行分析，提出了新的分时电 电网的实际情况，并借鉴国外 究。 分时电价 p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n ti sa ne f f e c t i v em e t h o dt os o l v et h ep o w e rs h o r t a g e p r o b l e mi nc h i n a t h i sa r t i c l ea n a l y z e se c o n o m i cs i t u a t i o n ，p o w e rc o n s u m p t i o ns t r u c t u r e ， t h ep r o f e s s i o ne l e c t r i c i t ys i t u a t i o n ，c h a r a c t e r so fy e a rp o w e rl o a da n dc h a r a c t e r so fd a y p o w e rl o a da n dt h es i t u a t i o no fp o w e r d e m a n ds i d em a n a g e m e n ti nj i a o z u oa r e a an e w l o a df o r e c a s t i n gm e t h o di sp r o p o s e dt om a k et h em i da n dl o n gt e r ml o a df o r e c a s t i n g b a s e do nd i f f e r e n ti n d u s t r i e s ，i ti sa ni m p o r t a n tc o m p l e m e n tt ot h ep o w e rd e m a n ds i d e m a n a g e m e n t a n da l s oa n a l y z e st h ee x i s t i n gp r o b l e m so ft h et i m e v a r y i n gp r i c ea b o u t j i a o z u o ，t h e np r o p o s e st h en e wt i m e v a r y i n gp r i c ea n ds u g g e s t i o nb a s e do nd a t am o d e l f i n a l l y , t h ec o n f i n e dm e c h a n i s ma n ds t i m u l a t i o np o l i c i e sa r ep r o p o s e dt h r o u g ht h es t u d y a b o u ts i t u a t i o no fj i a o z u op o w e rn e t w o r k a n dt h ea d v a n c e de x p e r i e n c ei n f o r e i g n c o u n t r i e s c h e nw e i ( t e c h n o l o g ye c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f z h a n gf u w e i k e yw o r d s ：p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ，s u p p o r tv e c t o rm a c h i n e s ，l o a d f o r e c a s t i n g ，t i m e - v a r y i n gp r i c e 华北电力人学硕十学位论文 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1 本课题研究的背景及意义1 1 1 1 选题背景1 1 1 2 选题意义1 1 2 电力需求侧管理的国内外研究现状2 1 3 课题研究的内容及意义4 第二章焦作地区实施d s m 环境分析5 2 1 经济发展情况分析5 2 2 电力发展情况分析6 2 3 电网负荷特性现状分析8 2 3 1 负荷特性指标分析8 2 3 2 负荷曲线分析8 2 3 3 影响负荷特性主要因素分析1 1 2 4 电力需求侧管理工作丌展情况1 2 2 4 1 电价构成和执行情况1 2 2 4 2 节能工作开展情况1 5 2 4 3 目前已经采取的有效措施和取得的成果1 6 2 4 4 电力需求侧管理工作面临的困难1 7 第三章焦作电网的电力负荷预测研究1 8 3 1 统计学习理论与支持向量机1 9 3 1 1 学习问题的数学表达1 9 3 1 2 统计学习理论1 9 3 1 3 支持向量机的原理2 3 3 1 4 最小二乘支持向量机原理2 6 3 2 灰色g m ( 1 ，1 ) 模型2 7 3 3 灰色l s - s v b l 预测模型2 8 3 4 实证分析2 9 第四章焦作市峰谷分时电价的研究3 2 4 1 峰谷分时电价的理论3 2 4 1 1 峰谷分时电价的含义3 2 华北电力人学硕十学位论文 4 1 2 峰谷分时电价的作用3 2 4 2 峰谷时段划分的模型3 3 4 3 峰谷分时电价的现状3 4 4 4 峰谷分时电价方案的研究3 4 4 4 1 峰谷时段的划分问题3 4 4 4 2 峰谷电价比建议3 9 第五章需求侧管理激励机制研究4 0 5 1 制定需求侧管理激励机制政策的必要性4 0 5 2 需求侧管理激励机制研究4 0 5 2 1 短期激励机制解决资金来源、适当奖励4 1 5 2 2 中期激励机制成本资本化机制4 3 5 2 3 长期激励机制售电收入脱离机制4 4 第六章结论与展望4 6 6 1 结论4 6 6 2 展望4 6 参考文献4 7 致谢4 9 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 0 华北电力人学硕士学位论文 1 1 本课题研究的背景及意义 1 1 1 选题背景 第一章引言 、 - 随着我国经济的发展，能源瓶颈问题将更加突出，但如果只增加电力基础设施 投资，不进行节能，将造成能源的极大浪费。特别是近几年以来，负荷的增长速度 大于电量的增长，使得电网的负荷率下降，峰谷差加大，为电网调峰及经济运行带 来困难，并且也影响了电网运行的可靠性及经济性。随着经济的发展及生活水平的 提高，这一趋势将继续发展。当前国内各大中城市均出现了电力紧张的情况，这一 方面是国民经济快速增长的反映；另一方面，也反应出电力工业的发展与限制的矛 盾日益显现，电力工业的发展越来越受到现有资源和环境保护因素的制约。从实现 电力工业的可持续发展和电力资源的最优配置出发，必须高度重视电力需求侧管理 ( d s m ) 的研究和开发，加大d s m 的运用和发展。 2 0 0 4 年5 月，国家发展改革委和国家电力监管委员会联合发出加强电力需求 侧管理工作的指导意见，指导意见要求：各地政府负责主持、推动本地区电力 需求侧管理工作，组织制订有关电力需求侧管理的法规、政策、标准和规划，并积 极筹措资金，推动需求侧管理工作。电监会协助政府开展工作，并监督核查落实情 况。各地电网经营企业是电力需求侧管理工作的主体，在电力系统规划、生产和运 行管理中落实电力需求侧管理的各项具体措施，保障居民生活、交通信号灯、农业 灌溉以及其他重要用户的用电。电力用户要优化用电方式，制订节电规划，配合政 府落实各项电力负荷管理措施。这是指导我国全面开展电力需求侧管理工作的纲领 性文件，也是将电力需求侧管理纳入到法律框架中的基础性文件。电力需求侧管理 是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的系统工程，涉及到政府、电力企业及 广大电力用户的许多方面，这一文件的出台，将指导各地区尽快制定电力需求侧管 理的实施细则，规范电力需求侧管理的活动，推进和全面开展需求侧管理工作。该 文件在充分肯定电力需求侧管理对缓解当前电力短缺的作用的同时，也强调电力需 求侧管理是国家能源战略的重要组成部分，确立了需求侧管理在我国可持续发展中 的战略地位。 1 1 2 选题意义 电力需求侧管理在缓解电力短缺中的作用已经显现。2 0 0 3 年4 月以来，国务院 办公厅、国家发改委、国家电监会及国家电网公司相继出台了一系列文件，并召开 会议部署工作，提出要采用电力需求侧管理的办法，科学合理地引导电力消费，降 l 华北电力大学硕十学位论文 低高峰电力需求，以缓解电力供应紧张的局面。各地政府部门与供电企业共同协作： 在努力增加供电能力的同时，积极开展需求侧管理工作。如通过组织供电企业与电 力用户充分协商等办法，提前制定错峰、避峰措施；通过调整企业生产作息时间、 周轮休时间、设备检修时问等，转移部分高峰负荷；积极推广制冰蓄冷空调、节能 灯、变频调速等高效用电设备。同时，部分省广开渠道积极筹措资金，对可中断负 荷的用户给予补偿，以经济手段引导用户主动参与需求侧管理，调节电力供求关系， 提高资源利用率和能源效率。此外，政府充分发挥引导、规范、舆论作用，为广大 用户提供电力供需形势信息，争取全社会的理解和支持。实践证明：需求侧管理在缓 解电力短缺中发挥了很大的作用因此，对我国实施电力需求侧管理的对策与措施 进行研究能够对缓解我国当前电力紧张形势及我国经济社会可持续发展，特别是电 力企业的可持续发展起到积极的指导意义。 为了确保河南电网安全、经济、优质运行，满足区域经济快速可持续发展和人 民生活水平不断提高对电力的需求，贯彻执行国家发改委国家发展改革委关于加 强用电侧管理的通知和国家电网公司国家电网公司关于加强电力需求侧管理的 实施办法，在省市政府有关部门的领导下做好d s m 工作，河南电网公司将实施电 力需求侧管理作为保证电力供应和促进电力可持续发展的重要内容，并出台了一系 列相应文件。电网公司要在政府有关部门的领导下开展d s m ： 作，需对d s m 实施 过程中存在的问题进行研究，对各项措施进行经济社会效益评价，择优方案实施， 以配合政府部门做好电力需求侧管理的宣传和落实，做到有序用电、节能降耗。通 过本课题研究成果，也可为焦作供电公司与河南电网公司在制订电网发展规划、电 网调度运行、电力供需平衡及电力市场营销管理等工作中，考虑实施相应d s m 措 施的效果。 1 2 电力需求侧管理的国内外研究现状 电力需求侧管理( d s m ) 是指在保证供电质量的前提下，提高用电效率和优化 用电方式，移峰填谷，采取有效的激励措施，引导电能消费者改变用电方式，使电 力资源得到优化配置，达到节约能源、保护环境的用电管理活动。争取做到所有主 体包括政府、发电公司、电网公司和用户都在这个目标中收益。开展d s m 研究主 要目的是为了提高用电效率，以节约能源，合理使用自然资源及环保为最终目标。 电力需求侧管理首先强调电力公司的主体作用。实施这一技术主要靠电力公司的组 织协调，最终最大收益者也是电力公司。从我国电力供应的严重不足和使用的巨大 浪费、用电效率低、节电潜力巨大及目前电力经营政策看，强调这一点尤其重要。 其次强调电力公司与用户的伙伴合作关系。要达到需求侧管理技术所要求的电力公 司与用户共付代价、共担风险、共享利益，电力公司只有转变职能观念，与用户建 2 华北电力大学硕士学位论文 立伙伴合作关系，用户才可能最大限度从节能角度出发改变需求方式，与电力公司 真诚合作，电力公司的技术措施才会有效。第三，需求侧管理强调的是采用先进技 术和科学管理来节约资源，是基于用户利益基础上的能源服务，而不是改变正常生 产秩序和生活节奏乃至降低生活质量如强行拉闸限电、多上夜班等来达到此目的。 第四，电力需求侧管理顺利有效实施的保障在于电力政策的制定。如果节电政策和 电力价格不能有效地刺激节约，用户对需求侧管理反应不积极，这项工作就可能容 易流于形式。 需求侧管理理念最早起源于美国【1 3 1 ，由最小成本规划和综合资源规划而来【4 】。 “需求侧管理”的概念在1 9 8 1 年由美国学者c w g e l l i n g s 提出f 5 】，其主要含义是， 电力公司作为电力的供应方，可以采取各种有效的激励和诱导措施，用适宜的运作 方式鼓励用户节约电量消耗【6 】。供应侧通过需求侧管理达到减少或延缓新建电厂、 节约或推迟投资的目的，需求侧则在保持用电水平的前提下节省了电费。 传统规划侧重于考虑供应侧，着眼于以电源、电网的建设来满足用户的电力需 求。需求侧管理则使电力供应方对传统规划手段作了反省，将需求侧管理与传统规 划结合起来【7 1 ，产生了一系列新概念、新方法【8 】【引，如最小成本规划【1 0 】【l l 】、综合资 源规划【i2 j 等。 目前，大约3 0 多家北美的电力公司已经积极实施需求侧管理规划【l 引，美国等 国家的某些电力公司已经开始获得需求侧管理的实效。进入8 0 年代中期后，许多 发展中国家( 或地区) ，如印度、马来西亚、泰国、巴西及我国的台湾也开始实施d s m ， 并已取得了一定的效果。 ” 电力需求侧管理主要包括电力负荷调荷的技术手段和经济手段、节能、能源替 代和新能源应用三方面内容。其中，电力负荷调荷的技术手段和经济手段是最早实 施的电力需求侧管理，它开始于2 0 世纪3 0 年代的法国、德国等国家，采用开关钟控 制负荷和实施分时电价制度【l4 1 。2 0 世纪4 0 年代以后，西欧工业发达国家开发了音频 电力负荷控制系统，并实施多种电价制度，使负荷率提高了1 0 左右。到2 0 世纪6 0 年代，西欧各国开始大力推进各种节能产品的推广应用，以降低电力建设投资，减 少能源消耗和保护环境。文献 1 5 研究了可蓄能工业用户对实时电价的响应，并建 立了此类用户的数学模型，提出了相应的算法，并仿真出用户响应需求侧管理可以 节约的电费以及可以采取的措施，不过此模型过于笼统，从中无法看出其是如何对 用户进行具体描述的。文献 1 6 提出一种有效的负荷模型，利用峰负荷、谷负荷、 总消耗电量来描述反转负荷持续曲线，因此需求侧管理实施的效果可以很明显方便 的通过反转负荷持续曲线表示出来，从而进行多项内容分析，这一模型的提出，对 于需求侧管理实施效果的分析有着重要的理论价值。文献 1 7 通过优化负荷调度的 方法来最小化工业用户的费用，利用每小时边际电价持续曲线来决定是否对实时电 3 华北电力人学硕士学位论文 价进行响应，并建立了响应模型来计算由于实施需求侧管理而节省的费用 从1 9 9 2 年开始，d s m 技术被陆续介绍到我国，并且应用日益广泛【l 引。 总结了中国一些地区开展需求侧管理在削峰填谷、节约电能、能源替代方 措施和应用实效，说明了需求侧管理在开发低谷电力市场、改善环境、减 面有着显著效果，同时对供、用电双方均有显著的经济效益。文献 2 0 分 开放的竞争环境下用户的用电特点和用电成本，总结了工、农、居民用电 一表达式，并在用户用电成本的基础上研究了用户的用电管理和用户的用 通过研究表明，对用户加强用电管理并采取适当的用电策略在一定程度上可以降低 用户用电成本。文献 2 1 对依靠技术手段，转移高峰负荷的紧迫性进行了分析，对 转移高峰负荷的技术手段和策略的可行性进行了研究。文献 2 2 对电力公司适应需 求侧管理的策略进行了研究，提出了三种贯彻需求侧管理的策略。文献 2 3 分析了 东北电网调峰所面临的困难，阐述了实行d s m 的必要性，并对东北电网实行d s m 的技术手段进行了研究。 1 3 课题研究的内容及意义 ： 本课题来源于河南焦作供电公司委托的一项软科学研究项目，主要任务是分析 焦作电网企业实施d s m 的困难及对其实施d s m 进行能源环境分析和前景分析；研 究焦作地区实施d s m 应采取的手段与对策。主要内容有以下几点： ( 1 ) 分析了焦作地区经济发展状况、用电结构、各产业用电状况、年负荷特 点和日负荷特点以及电力需求侧管理现状。 ( 2 ) 提出了一种新的负荷预测方法，并对焦作电网进行分产业中长期负荷预 测，能为需求侧管理的实施起到很好的辅助作用。 ( 3 ) 针对焦作地区现行的峰谷分时电价进行了分析，并采用数据模型对近几 年的同负荷数据进行分析，提出了新的分时电价划分时段及相应的分时电价比建 议。 ( 4 ) 对于需求侧管理的激励机制问题进行了研究，对于需求侧管理的资金来 源、成本资本化机制、售电收入脱离机制以及d s m 效益分享机制进行了分析并提 出了相应的政策建议。 通过本课题的研究工作，使得焦作供电公司进一步了解了需求侧管理的理论和 国内外发展的现状，进一步明确了本地区实施需求侧管理的实际情况，发现存在的 问题，并找到进一步改进和提高需求侧管理水平的政策措施和技术手段。这必将对 企业未来经济效益和管理水平的提高，以及本地区的经济发展、节能降耗和环境保 护等起到积极的促进作用。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章焦作地区实施d s m 环境分析 2 1 经济发展情况分析 2 0 0 4 - 2 0 0 8 五年期间，焦作市经济连续5 年稳步增长，结构调整成效显著，经 济运行质量和效益不断提高，按可比价格计算，2 0 0 4 年焦作g d p 比上年增长2 0 5 ， 为1 9 9 6 年以来的最高增速，实现了经济的快速增长；2 0 0 5 2 0 0 7 年全市经济持续快 速增长，较2 0 0 4 年虽有所回落，但增速一直保持在1 6 左右；2 0 0 8 年，在严峻的 金融危机影响下经济增长速度有所放缓，但仍保持较高水平，g d p 增幅仍然达到了 1 2 6 。从总体角度来看，全市经济在2 0 0 4 - 2 0 0 8 五年期间连续五年保持了1 2 以上 的增长速度，年均增幅达到1 6 4 ，正处于新一轮经济周期的上升期。 2 0 0 4 - 2 0 0 8 五年期问焦作市的主要经济指标情况见表2 1 。 表2 - 1 焦作市社会经济主要指标 注：数据由焦作市统计年鉴相关资料计算得出 2 0 0 4 - 2 0 0 8 五年期间，焦作市经济发展呈现以下特点： ( 1 ) 产业结构比重从2 0 0 4 年的1 2 ：5 7 ：3 l 调整为2 0 0 7 的8 ：6 6 ：2 6 ，第二 产业尤其是工业持续快速增长，是焦作经济增长的主要推动力。 ( 2 ) 对焦作市工业增长起主要拉动作用的非金属矿、有色金属、化学、橡胶、 食品、造纸等1 0 大行业实现增加值所占比重达7 1 2 ，对焦作市工业增长的贡献 率为7 1 7 。 ( 3 ) 第一产业比重逐步缩小并保持这种发展趋势，第二产业比重逐步增加并 不断得到巩固和加强，第三产业没有明显的增加较为滞后，还有很大的发展空间。 焦作工业经济的快速增长，其方式还带有粗放性的特点，目前的工业经济中，重工 5 业 的 投 长 长 通 其 固 扣 增 引 比 略 的 推进改革开放，力争实现国民经济又好又快发展。 2 2 电力发展情况分析 2 0 0 4 - 2 0 0 8 五年期间，随着经济和社会发展，全社会用电需求也在不断增长， 全社会用电量增长速度分别为2 3 ，1 0 ，7 ，3 6 ，1 7 ，其增长速度要高于经济增 长速度。 2 0 0 4 - 2 0 0 8 五年期间，焦作市电力需求总体水平增长较快，年均增长速度达到 了1 5 6 ，但是各产业，各部门的用电需求增长却存在较大差异。2 0 0 4 2 0 0 8 年焦 作市电力市场发展主要指标如表2 2 所示。 6 华北电力火学硕士学位论文 表2 2 焦作市用电情况表 项目 2 0 0 4 2 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 0 0 8 鬻增长率 总需求( 万k w h ) 第一产业用电量 2 7 3 4 93 9 3 4 14 3 3 9 24 7 0 8 13 5 8 5 26 2 第二产业用电量 9 4 5 8 7 9 11 21 2 2 3 11 8 0 6 9 51 4 8 9 0 3 01 6 7 7 8 1 91 6 9 第三产业用电量 3 3 3 9 64 9 0 0 75 3 8 9 65 6 3 3 36 6 6 7 41 9 8 城乡居民生活用电量4 9 7 4 7 5 8 5 3 76 7 2 2 97 7 3 0 18 4 7 9 41 4 2 全社会用电量 1 0 5 6 3 7 11 2 6 8 1 0 81 3 4 5 2 1 21 6 6 9 7 4 51 8 6 5 1 3 91 6 7 用电结构( ) 第一产业用电比重 2 5 93 13 2 32 8 21 9 2 第二产业用电比重8 9 5 48 8 4 28 7 7 78 9 1 88 9 9 6 第三产业用电比重 3 1 63 8 64 o l3 3 73 5 7 城乡居民生活用电比重 4 7 14 6 24 9 94 6 34 5 5 用电单耗( k w h 万元) g d p 综合电耗 2 6 4 62 7 1 92 4 9 12 6 5 72 6 3 5 第一产业电耗 5 8 77 9 28 1 48 4 66 1 3 第二产业电耗4 1 6 7 4 0 5 23 5 8 23 7 7 83 6 9 5 第三产业电耗 2 6 53 5 13 4 63 1 53 4 5 注：a 用电单耗按2 0 0 0 年司比价格计算 b 表中数据由焦作供电公司提供的相关数据计算得出 从表2 2 中统计数据可见，2 0 0 4 2 0 0 8 年焦作市电力市场发展呈现以下特征： ( 1 ) 用电需求增速呈快速上升态势，主要是因为工业用电的快速增长。其中， 第二产业用电增长速度很快，年均增长率达到1 6 9 ，高于全社会用电增长速度。 同时，第三产业迅速发展起来，用电年均增长率达到1 9 8 ；第一产业用电增长速 度相对较慢，甚至呈下降趋势。 ( 2 )从用电结构看，第二产业的用电比重一直保持在8 8 左右，其用电主导 地位更为突出，也是电力需求增长的主要动力。 ( 3 )“十五”期间随着工业的快速发展，g d p 电耗开始呈现上升的趋势；“十 五 末期，在国家大力倡导建设节约型社会，积极推广实施电力需求侧管理和推广 节能用电设备的影响下，各产业电耗增速回落。总体水平上，2 0 0 4 - 2 0 0 8 期间，g d p 综合电耗呈下降趋势。 ( 4 ) 工业用电增速继续高于全社会用电，重工业用电增速继续明显高于轻工 业用电。2 0 0 8 年，工业用电量同比增长1 2 7 ，其中重工业用电增长1 4 9 ，分 7 华北电力人学硕十学位论文 别高于全社会用电增速1 1 和3 2 个百分点，重工业对全社会用电增长的贡 一步提高。 ( 5 ) 高耗电行业用电继续保持快速增长。2 0 0 8 年，黑色金属、有色金 材和化工四大高耗电行业用电合计增长1 7 2 ，增速同比提高1 6 个百分点 有色金属用电增长2 5 1 ，增速同比提高1 2 个百分点；建材行业用电增长l 增速同比提高2 2 个百分点；黑色金属用电增长1 9 6 ，增速同比提高1 7 点；化工行业用电增长1 0 3 ，增速同比提高1 2 个百分点。 2 3 电网负荷特性现状分析 2 3 1 负荷特性指标分析 随着经济和产业结构的调整，全市负荷构成和用电模式发生相应的变化，这些 变化最终表现在负荷特性的变化上。焦作电网负荷特性参数见表2 3 。 表2 - 32 0 0 4 - 2 0 0 8 年负荷特性指标 注：表中数据由焦作供电公司提供的相关数据计算得出 由上表可以得出以下负荷特性特点： ( 1 ) 焦作地区工业用电比重很大，负荷率水平较高，近几年工业用电比重一 直保持在8 8 左右； ( 2 ) 最大负荷增长较快，由2 0 0 4 年的9 1 3 m w 增加到2 0 0 8 年的1 9 4 6 m w ，年均增 长2 0 8 ，大于年均用电增长速度，尤其是2 0 0 7 年的最大负荷上升到1 7 4 9 m w ，比 2 0 0 6 年增加7 3 ； ( 3 ) 在负荷快速增长的同时，年最大峰谷差逐年拉大，由2 0 0 4 年的6 2 9 m w 增 加到2 0 0 8 年的1 0 5 8 m w ，年均增长1 3 9 ； ( 4 ) 年平均日负荷率水平保持在8 3 以上的较高水平。 2 3 2 负荷曲线分析 电力系统的负荷特性又称电力系统的负荷方式，它每时每刻都在发生变化，通 8 从图2 1 可以看出如下特点： a 、夏季日负荷曲线由于受到降温负荷的影响，峰谷差率大于冬、春季日负荷曲 线。 b 、夏季日负荷曲线最高负荷出现在早高峰( 1 0 ：0 0 1 2 ：0 0 ) 之间，春、秋、冬 季负荷曲线最大负荷通常出现在晚高峰( 1 8 ：0 0 2 2 ：0 0 ) 之间。 2 周、月负荷曲线分析 周负荷曲线反映一周内日最大负荷的变化。由于存在周末与工作日用电负荷的 差别，日最高负荷存在以周为周期的波动。但是，由于负荷还受气候等因素影响， 特别是近年来由于夏季空调负荷的增加，气温的变化对负荷的影响更大了，超过了 周末与工作日用电负荷的差别，使电网在夏季周负荷波动规律不明显了。 月负荷曲线反映一个月内日最大负荷的变化。2 0 0 7 年夏季最大负荷出现在8 月， 冬季最大负荷出现在1 2 月。图2 2 表示焦作电网2 0 0 7 年8 月、1 2 月的月负荷曲线。 9 冬 主 影 2 一 图2 - 3 年负荷曲线 年负荷曲线表示一年内逐月最高负荷的变化。从图2 - 3 可以看出，焦作电网负 荷近年来呈整体上升的趋势，而各年中的负荷变化趋势基本相同，2 0 0 8 年9 月份往 后由于受金融危机影响比较严重，所以负荷呈下降趋势。负荷曲线形状呈现出一峰 一谷每年的6 - 9 月为负荷高峰期；2 、3 月则出现明显的负荷低谷。0 6 年的年 l o 华北电力人学硕十学位论文 平均日负荷率8 3 8 左右，受实施限电措施的影响，0 7 年上升为8 9 4 ，0 8 年的年 负荷率9 0 3 。 年内最高负荷相差较大，通常2 3 月的最高负荷为全年最高负荷的6 4 一7 6 ， 年间有升有降，但总体变化不大。全年最大负荷一般出现在夏季的8 月份或冬季的 1 2 月份，即全年会出现夏季高峰或冬季高峰，这是由空调负荷大量增加或电力采暖 负荷引起的，春秋季节负荷较低。 图2 42 0 0 4 2 0 0 8 年最大负荷增长 图2 4 中从最大负荷增长情况来看，焦作电网2 0 0 4 2 0 0 8 年最大负荷年均增长 2 0 8 ，高于年均用电增长速度5 个百分点，且最大负荷一般出现在夏季或冬季， 年最大峰谷差逐年增大。焦作地区最大负荷快速增长的主要原因有： ( 1 ) 经济的快速发展，工业负荷增长是影响负荷增长的主要原因，尤其是高 耗能行业的发展； ( 2 ) 夏季持续高温，使得空调负荷猛增； ( 3 ) 需求侧管理措施还不完善，峰谷电价对最高负荷的增长没有起到很好的 。 抑制作用。 2 3 3 影响负荷特性主要因素分析 影响负荷特性变化的因素错综复杂，主要有：产业结构、需求侧管理、气温、 电力供应等。 1 产业结构调整对负荷特性的影响 焦作市经济发展正处在工业化中期阶段，第二、第三产业比重持续上升，经济 结构由重工业为主体向轻重工业并重迈进。在重工业化初期，由于连续生产的重工 业发展较快，负荷率水平相对较高，峰谷差较小；随着第三产业和居民生活用电比 重的提高，日负荷曲线波动将增大，负荷率水平将趋于下降，系统峰谷差增大。 华北i 乜力人学硕l ：学位论文 2 需求侧管理对负荷特性的影响 需求侧管理目前采取的主要措施是推行峰谷电价政策。峰谷电价政策对不同行 业的用电将产生不同的影响，其影响程度取决于生产过程、电能占生产成本的比例 等因素。近年来焦作市有色金属、钢铁等高耗能行业发展较快，这些行业的用电成 本占总成本比重较大，因此峰谷电价的执行将抑制全市高峰负荷增长，同时拉高负 荷率。其它需求侧措施的实施力度和范围目前还比较局限，因此近期对全网负荷特 性的影响作用并不明显。 3 气温对负荷特性的影响 气温对负荷特性的影响主要体现在夏季降温负荷上。近年来随着人民生活水平 的提高和气温的升高，居民空调拥有量快速增长，空调器的普及使夏季空调负荷急 剧上升，使全省尖峰负荷问题更加突出。 4 电力供应对负荷特性的影响 由于全市电力供需情况近几年都比较紧张，因此大力开展了避峰错峰、移峰填 谷，有时甚至拉闸限电等措施削减了日高峰负荷、提高日负荷率。 2 4 电力需求侧管理工作开展情况 2 4 1 电价构成和执行情况 焦作供电公司严格按照国家发展改革委关于运用价格杠杆调节电力供应促进 合理用电有关问题的通知( 发改价格 2 0 0 3 ) 1 4 1 号等文件精神，在地区发改委的 指导下，推行合理的电价制度，引导需求、规范电价管理，并认真执行电价文件。 1 焦作市2 0 0 5 年电价调整情况 焦作市2 0 0 5 年6 月根据豫发改价管 2 0 0 5 4 9 9 号河南省发展和改革委员会关 于实施煤电价格联动调整全省电价的通知和豫电财 2 0 0 5 3 5 1 号转发河南省发 展和改革委员会关于实施煤电价格联动调整全省电价的通知两部文件，再次调整 全市销售电价，调整后，全市电价水平处于全国平均水平。 2 焦作市现行销售电价执行情况 ( 1 ) 现行销售电价组成 现行电价由电度电价、基本电价、城市建设附加费、三峡工程建设基金四部分 组成。现行直供销售电价表如表2 4 所示。 1 2 华北电力人学硕：1 ：学位论文 注：a 数据来源于焦作市近年出台的各电价文件 b 一部分电价包含可再生能源电价附加，三峡工程建设基金，城市公用事业附加费，大型 水库移民后期扶持基金，小型水库移民后期扶持基金 1 3 月抄 分时 置、 上网 及以 划分 1 8 ：0 0 2 2 ：0 0 为尖峰时段，尖峰电价= 目录电价x1 7 ( 合成氨，5 万吨以上电 解铝、氧化铝，3 力吨以上氯碱生产用电按1 5 ) ； 8 ：0 0 1 2 ：0 0 为高峰时段，高峰电价= 目录电价1 5 ； 0 ：0 0 8 ：0 0 为低谷时段，低谷电价= 目录电价0 5 ； 1 2 ：0 0 - 1 8 ：0 0 和2 2 ：0 0 - 2 4 ：0 0 为平段，平段电价= 目录电价。 尖峰平谷电价比为1 - 7 ：1 5 ：l ：0 5 。 3 上网电价执行情况 ( 1 ) 2 0 0 5 年5 月份以前上网电价分为基数内( 5 5 0 0 小时) 和基数外超发电量 电价，超发电量电价较基数内电价低为o 2 6 元千瓦时，2 0 0 5 年5 月份后取消超发 电价，基数内外统一价格。 对于新机组出台标杆电价。目前常规燃煤机组标杆电价水平，非脱硫机组o 3 2 1 元千瓦时，脱硫机组0 3 3 6 元千瓦时。 ( 2 ) 上网侧峰谷分时电价 根据豫计价管 2 0 0 3 1 1 4 8 号文件关于实行峰谷分时电价的通知对上网电量 实施峰谷分时电价。具体实施范围为除热电联产和综合利用电厂以外的为省电力公 司统一调度的火电企业和水电企业及地方火电厂全部上网电量。发电企业执行峰谷 电价后，尖峰及高峰时段的上网电价按平段电价的1 3 3 5 倍执行；低谷时段的上网 电价按平段电价的0 5 倍执行。2 0 0 5 年电价调整后，低谷时段的上网电价按平段电 价的0 5 5 倍执行，其余不变。 由于发电侧( 1 3 3 5 ：1 ：0 5 5 ) 全部实行峰谷电价，用电侧( 1 7 ：1 5 ：1 ： 1 4 华北电力人学硕 ：学位论文 0 5 ) 部分实行，因此设计了系数差距。 ( 3 ) 2 0 0 5 年调价后对于自备电厂上网电价进一步明确，根据前一年的全省上 网平均电价加煤电联动电价作为自备电厂当年上网电价，比以前定价有所提高。 4 上网电价与销售电价联动的意义 上网电价与销售电价的联动，主要是上网峰谷分时电价与销售峰谷分时电价的 联动。上网侧实施峰谷分时电价的目的，一是调度发电企业的调峰积极性，二是推 动销售侧峰谷电价的深入开展，在负荷侧削峰填谷；销售侧实施峰谷分时电价的主 要目的是减少电网负荷的峰谷差，使负荷最大程度的趋于平稳；而其最大的意义在 于减少系统高峰备用装机容量，节省社会资源；减少机组启停，提高机组的使用效 率，降低发电成本。可见，实施销售峰谷分时电价的受益者是发电厂而非电网公司。 但是，实施峰谷分时电价的投入一一包括技术研究、设备投入、理论研究及试验、 对用户的宣传推广和电价策略实施的投入却由电网公司和电力销售部门承担。同时 为了保证用户参与移峰填谷的积极性，销售侧不能提高电价平均水平以增加其收 益，所以就造成了实施销售峰谷分时电价时销售侧和上网侧之间利益的不平衡，限 制了销售侧推广峰谷分时电价的积极性。 为了平衡销售侧和上网侧之间的利益，应该对上网电价进行调整。在我国电力 市场发展的现阶段，竞价上网在很长一段时间内还不能普遍实施的情况下，被认为 合理的和普遍应用的方法是对上网电价也实施相应的峰谷分时电价，其峰谷分时电 价的时段和销售侧峰谷时段一致。在制定上网峰谷分时电价时，与制定销售峰谷分 时电价相适应，要考虑到上网侧、销售侧、用户侧及社会资源配置效益的均衡。 2 4 2 节能工作开展情况 1 用户侧自发开展的节能情况 用户侧的节能情况有两种：一种是新装用户在建厂时就直接采用节能装置，另 一种是由于改造资金通常比较大，已有用户为降低电力成本逐步进行了节能改造。 分析走访的地区用户情况： ( 1 ) 工业用户特别是外商或合资独资的用户节能意识强，相比之下国有企业 或者私营的其他工业用户节能改造的意识薄弱。 ( 2 ) 非工业用户中的垄断型行业节能意识差，而诸如学校、医院等部门由于 内部考核和成本内部独立核算的因素节能意识好一些。 ( 3 ) 商业用户由于电价高，用户的节能意识稍好，有些用户苦于没有资金， 仍处于观望状态。 2 用户侧没有进行节能改造的原因分析 一是改造的费用比较高，资金来源问题不能解决；二是部分用户不知道本企业 1 5 华北电力人学硕十学位论文 的节能潜力在哪里，对节电技术和效果不了解；三是对现有各种节电设备 效果持怀疑态度，这种情况的用户通常希望电力公司能够通过示范工程等 择是否采用；四是有些场所目前的节能设备无法满足要求，如宾馆业通常 较高的要求，而现有节能灯的式样不够美观新颖、光源亮度不能调整；五 节电效益没有和个人利益完全挂钩。 2 4 3 目前已经采取的有效措施和取得的成果 焦作电网2 0 0 3 年起出现时段性、季节性、局部性缺电，面对地区经 需求的快速增长，焦作电网认真落实国家发改委有关文件精神( 关于进 错峰用电和计划用电管理的紧急通知、国办发 4 7 号文件做好电力迎 作的通知、保证居民生活和重要单位用电的紧急通知、国家发改委 用电侧管理的通知等) ，在努力增加供电能力包括大力组织外援，从周 可能多购电的同时，结合各地市实际情况，多措并举，为保障居民、重点 靠供电以及其他行业用户有序用电，稳定社会秩序、保障电网安全、保证电力供需 平衡，保证地区经济增长做出了贡献。 1 有序崩电 进入2 0 0 8 年以来，由于电煤供应紧张等因素，焦作地区电力供应出现了严重 紧张局面，焦作地区用电最大缺额约6 0 力千瓦，日最大压限负荷5 5 力千瓦。截止 6 月中旬，市地调累计拉闸限电1 1 9 7 条次，损失电量约1 9 3 亿千瓦时。为保证迎 峰度夏和奥运会期间电力有序供应，焦作供电公司制定了焦作市有序用电方案， 电力供应首先保证居民生活用电，其次保证党政机关、军队、医院、学校等重点单 位用电，再次保证农业生产、农业生产资料生产用电，最后序位才是工业企业生产 用电，确保电力的有序供应。 2 负荷管理系统的应用 公司于2 0 0 8 年7 月成立了需求侧管理中心，中心自成立以来完成了多系统数据 整合软件的开发和应用，取得了较明显的应用效果。 公司负荷管理系统目前已形成集负荷控制、远程抄表、电量分析、预购电、线 损分析等一体的综合性系统。截至2 0 0 8 年底，共安装各类负荷管理终端1 7 3 0 台， 可监测负荷8 2 4 万千瓦，可控制负荷7 4 万千瓦。在用户需求侧管理和降低线损 率等方面发挥着越来越重要的作用。负控装置的有效推广和使用，大大减少了“限 电拉路 和“无序供电 现象的发生，为需求侧管理工作的开展提供了强有力的技 术保障。 3 实施峰谷分时电价等经济措施 焦作市自2 0 0 3 年7 月起对销售侧和上网侧实施新的峰谷分时电价，销售侧峰 1 6 华北电力人学硕士! 学位论文 谷分时电价实施范围为大工业和容量1 0 0 千伏安及以上非普通工业。焦作市工业 用电达到7 0 以上，对大工业用户实行峰谷分时电价，引导用电大户移峰填谷，取 得了良好的效果。由于峰谷分时电价的影响，电网用电峰谷差大大降低，消减了高 峰负荷，改善了电网运行条件，降低发电煤耗，减缓供电能力不足的矛盾发挥了显 著作用。 4 政策引导 认真贯彻国家的节约能源管理办法，对新装、增装、增容用户要求必须使用节 能设备，否则不予受理等。 5 与科研院校合作，开展需求侧管理研究。 2 4 4 电力需求侧管理工作面临的困难 1 目前焦作市推行需求侧管理缺乏政府部门有效的法律、法规和政策上的支 持和健全的运行机制，难以保证规范、有效、长远发展。 2 组织体系不健全 虽然焦作供电公司已经按照文件要求建立了需求侧管理中心，但是中心的组织 机构的建立还是初始阶段，各方面还不太完善，更多的是利用行政手段应对目前的 缺电状况。依靠上述的机构和有限的人员很难开展越来越复杂的需求侧管理工作。 3 资金缺乏 目前焦作供电公司没有从政府处争取到资金，缺乏畅通的资金渠道，阻碍了需 求侧管理工作的开展。 4 行政手段难以适应市场经济的需求 目前限电和控电还是应对当前形势的主要手段，但是很难判断其公正性和公平 性，容易引起用户的抵触情绪，另外依靠行政手段也存在需求侧管理难以执行到位 的问题，特别是对于私营企业经济比重大的地区。 5 由于现行电价机制的奖励作用不明显，无法调动用户参与需求侧管理的积 极性，因此很难通过需求侧管理手段达到削峰填谷、转移峰荷及节约电能的目标。 6 技术运用存在的问题 ( 1 ) 焦作市面临地方无线电管理委员会乱收费问题，有些委员会没有按照国 家政策收取频点使用费，而是随意收取费用，已经影响到电力公司负荷管理系统的 应用推广。 ( 2 ) 需求侧管理作为一门现代管理科学，先进的技术必不可少。而焦作供电 公司在这方面的应用研究还有很长的路要走。 ( 3 ) 节能产品质量问题带来的实施障碍。 1 7 华j 匕电力大学硕士学位论文 第三章焦作电网的电力负荷预测研究 负荷预测是电力需求侧管理的一项重要工作，精确的负荷预测是做好电力需求 侧管理工作的前提。负荷预测是电力系统运行和规划的依据，准确的负荷预测有利 于提高电力系统运行的经济性和可靠性。需求侧管理的主要目标是用户电力和电量 的节约。电力负荷预测是从已知的经济、社会发展和电力需求情况出发，通过对历 史数据的分析和研究，对电力需求预先做出推测。根据这些预测结果，有针对性地 采取技术措施，如进行可中断负荷控制，增添低谷用电设备，采用蓄冷蓄热技术等， 改变电力需求在时序上的分布，将用户的电力需求从电网高峰期消减、转移或增加 电网低谷期的用电，以提高系统运行的经济性和可靠性。在规划的电网中，还可以 减少新增装机容量和节省电力建设投资，从而降低预期的供电成本。 中长期负荷预测工作直接影响电力规划、生产和运行等工作，是电力科学研究 的重要课题之一。与超短期、短期电力负荷预测工作相比，中长期电力负荷预测研 究，更能与电力工程项目建设相适应，更好地为输变电工程建设规划和配电规划及 其他与电力发展有关的经济研究提供依据。电力负荷预测是计划用电管理、合理安 排电网运行方式和制定机组检修计划的前提。它对需求侧管理的实旋起到了很好的 辅助作用，对电网的安全、经济运行具有重要意义，也是电网营销决策时必须考虑 的因素。 用于中长期负荷预测的方法众多1 2 引，支持向量机( s v m ) 是v a p n i k 等人根据统 计学理论提出的一种新的预测方法【25 1 ，它是建立在统计学习理论【