（电力系统及其自动化专业论文）无锡市电力负荷特性及dsm分析.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t h lr e c e n ty e a r s ，t h ep o w e rd e m a n dh a sb e e nd r i v e nb yf a s ti n c r e a s i n go f j i a n g s u se c o n o m i c t h eh i g hr e c o r do fs o c i a le l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o na n di t sr i s e nr a t eh a sb e e nu p d a t e df o rs e v e r a l t i m e s i t sab i g c h a l l e n g ef o rp o w e rs u p p l yi no r d e r t h ec o n f l i c tb e t w e e ns u p p l y i n ga n d d e m a n d i n gs i d ec e n t r a l i z e si nl a c k i n g - p o w e rt h r o u g hw h o l ey e a r , s p e c i a l l yi ns u m m e rw h i l eo n l y p a r t l yo rs e a s o n a ll a c k i n g - p o w e ri n2 0 0 2 t h ei n c r e a s i n go f i n d u s t r i a la n dr e s i d e n t i a lc o n s u m p t i o n c a u s e st h es i t u a t i o n t h ep r o b l e m so fh o wt op r o m o t eu s i n ge f f i c i e n c yo fp o w e ri ss t i l le x i s t i n g s os o m em e a s u r e si n v o l v i n ge c o n o m i c a la n dt e c h n o l o g i c a lo n e sa r en e c e s s a r yf o rf u l f i l l i n gt h e g o a l ss u c ha sp r o m o t er e l i a b i l i t ya n de f f i c i e n c yo fp o w e rs y s t e ma n ds oo n i no r d e rt oh e l p a d m i n i s t r a t o r sm a k ed e c i s i o n sa n a l y z i n gt h el o c a ll o a dc h a r a c t e r i s t i c so fw u x it h e n t a k i n g e f f i c i e n tm e a s u r e si sr e q i l i r e d t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to fg d pa n dp o w e rs u p p l yi nw u x if t r s t l y t h e ni t a n a l y s e st h el o a dc h a r a c t e r i s t i c so f w u x i ，m a i n l yo nl o a d - r a t eo f y e a r sa n dt y p i c a ld a i l yl o a dd a t a o rc u r v e ss ot h a tw ec a nf i n dt h em a i ns p e c i a l t yo f t h el o c a ll o a d a r e rt h a t ，t h er e l a t i v i t ya n a l y s i so nt e m p e r a t u r ea n dl o a dc h a r a c t e r i s t i c sc a r r i e so n , e s p e c i a l l y o nt y p i c a ld a ya n ds e n s i t i v i t yb e t 、v e e nt e m p e r a t u r ea n dm a x i m o l l ld a i l yl o a di ns u n l m e ra n d w i n t e r f i n a l l ya n a l y z i n gt h er e l a t i v i t yo fp r i c ea n dl o a dc h a r a c t e r i s t i c s c o n f i r m i n ga n dc a l c u l a t i n g t h er e l a t i v i t yb yc o m p a r e dt h es i t u a t i o no f6m a i ni n d u s t r i e sb e f o r et h em e a s u r e st a k e na n d a t t e r w a r d k e yw o r d s ：p o w e rl o a d ，l o a dc u r v e s ，c h a r a c t e r i s t i c sa n a l y z i n g ，t h er e l a t i v i t ya n a l y z i n g 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：姐日期： 扣6 j 毒j j 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生基名：尚龉师签名：扭日期：剐，丛z 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 近年来，江苏经济持续快速发展拉动了电力需求的强劲增长“，全省全社会用电量增幅 大大超过“十五”计划年均增长6 5 的预测水平，2 0 0 1 年全社会用电量首次突破千亿大关， 达1 0 7 8 4 亿千瓦时，增幅为1 1 ；2 0 0 2 年的增幅攀升至1 5 5 ；2 0 0 3 年同比增幅高达2 0 9 ， 2 0 0 4 年同比增幅高达2 0 9 3 ，创造了改革开放2 5 年来的最高记录。与此相应的是，江苏省 用电负荷屡创新高，且由于电力供应增幅明显小于用电需求增幅，夏季用电高峰时电力供应 出现缺口。2 0 0 3 年江苏电网最大电力需求2 5 1 0 万千瓦，电力缺口4 0 0 万千瓦；2 0 0 4 年江苏 电网最大电力需求3 1 5 0 万千瓦，电力缺口超过8 0 0 万千瓦。2 0 0 4 年7 月中旬出梅后，江苏 全省气温快速窜升，连续多天保持在3 5 以上，最高气温接近3 9 c 。与此同时，江苏经济 特别是工业经济提速增效，全省电力需求迅猛增长，全省统调最高用电负荷己达2 4 5 3 5 万 千瓦，同比增长1 0 5 9 ，统调最高用电需求达到3 1 4 7 万千瓦，同比增长2 5 3 8 ，最大错峰 限电7 8 9 万千瓦，同比增长1 0 2 6 。此外，统调日用电量也创下历史新高，达到5 3 7 亿 千瓦时。全年性缺电已经成为较为普遍的现象，夏季高温期间缺电现象更为严重。工业用电 大幅增长，城乡居民用电总体上升，正在成为新一轮电力缺口的主因。 具体到无锡市，2 0 0 4 年全社会用电量2 8 9 7 亿千瓦时，同比增长2 1 2 7 。2 0 0 4 年夏 季无锡地区最高负荷达4 4 5 3 万千瓦，同比增长1 8 4 5 ，错峰1 6 9 万千瓦。同时，与温度 等气象因子有关的空调负荷所占比例逐年增大，2 0 0 4 年夏最高温时居民空调负荷约占全市 总负荷的l 3 。然而，客户端用电不合理、电能得不到有效利用问题仍然非常严重，因此 就有必要进行引导，采用经济、技术等电力需求侧管理措施将用户的电力需求从电网负荷高 峰期削减，转移至电网低谷期，以达到改变电力需求在时序上的分布，降低电网日峰荷或季 节性峰荷，以期提高系统运行的可靠性和经济性。这就要求充分了解无锡地区的负荷特性， 分析影响负荷特性的主要因素，从而提出改善电力供需状况和负荷特性的有效措施，供政府 和有关部门进行决策。 1 2 负荷特性及负荷特性指标体系简介 所谓负荷特性就是负荷随时间变化所呈现的规律。其特征有以下几方面： 1 ) 季节性( 气候、生产安排) ； 2 ) 地区性( 用电结构差异、气候) ； 3 ) 行业性( 用电结构差异) ； 4 ) 政策性( 电价、工业结构调整、城市规划) ； 5 ) 随机性( 气候、突发事件) ； 6 ) 可调性( 需求弹性) 。 科学、规范的负荷特性指标体系是负荷特性研究的基础。1 9 8 9 年原能源部颁发了电 力工业生产统计解释，其中涉及负荷特性的指标有最高负荷、最低负荷、平均负荷、负荷 曲线、负荷率、平均日负荷率、最小负荷率、峰谷差率等。主要指标定义如下： 1 ) 最高负荷：报告期( 日、月、季，年) 内记录的负荷中，数值最大的一个： 2 ) 最低负荷：报告期( 日、月、季、年) 内记录的负荷中，数值最小的一个； 3 ) 平均负荷：报告期内瞬间负荷的平均值，即负荷时间数列时序平均数； 4 ) 负荷曲线：将各发电厂、供电地区或电力系统所承担的有功或无功负荷，按时间序 列绘制成的图形，称为负荷曲线。按时间分类，有日负荷曲线( 标示出一天内每小时的负荷， 反映一天内负荷动态) 和年负荷曲线( 标示出一年内每月的最高负荷值，观察一年内各月负 东南大学工程硕士学位论文 荷动态) 等，按用电性质分类，有农业负荷曲线、工业负荷曲线和居民生活负荷曲线等： 5 ) 负荷率：平均负荷与最高负荷的比率； 6 ) 平均日负荷率：将报告期每日的负荷率相加，除以报告期的日历日数； 7 ) 峰谷差：最高负荷与最低负荷之差； 8 ) 峰谷差率：报告期日峰谷差最大值与当日最高负荷的比率。 负荷特性研究主要着重于： 1 ) 各地区负荷特性变化的主要特点； 2 ) 负荷特性指标的规范和体系的建立； 3 ) 影响负荷特性的主要因素及其影响程度分析； 4 ) 负荷特性变化的总体趋势。 1 3 影响负荷变化的相关因素分析 在各种因素影响下，不同行业将显现不同的变化特性，因而必须重点研究各种相关因素 对各行业负荷变化的影响。其相关因素包括：气象、电价、需求侧管理、经济发展水平及经 济结构调整、收入和生活水平提高及消费观念变化等。 1 ) 经济发展对电力需求的影响 经济发展的不同阶段，对电力的需求也不相同，一个地区经济越发达，用电水平越高， 用电量也越多；反之，那些经济欠发达地区用电水平相对较低，用电量也较少。随着经济发 展水平的提高，电气化程度也随之提高，居民生活用电和第三产业用电将快速增长，也是拉 动电力增长的重要动力。总之，经济发展是电力需求增长的根本原因。 2 ) 经济结构调整对电力需求的影响 随着国民经济产业结构的调整，用电结构也随之发生变化。这表现在第一、二产业用电 比例不断下降，第三产业用电比例明显上升：同时产业结构的调整使得用电单耗不断下降， 电力需求的增速将减缓。 3 ) 居民生活用电对电力需求的影响 通过大量的调查分析得出，2 0 世纪9 0 年代以来城乡居民生活用电量与人均收入和城镇 化水平密切相关，尤其是与家用电器拥有结构和拥有率有直接关系。近年来，随着农民收入 的增长，彩色电视机、冰箱和空调开始进入，但电炊具、电热水器、抽油烟机等电器拥有量 还比较少。随着农村经济的发展和农民收入的提高，将有更多的家用电器进入农村家庭，促 进农村居民生活用电的增长。另外，城市居民家用电器的拥有率较高，这与城镇的经济发达 程度有密切联系。随着城镇人民生活水平的不断提高，家用电器价格水平的降低，城镇居民 家用电器的拥有率将有更大的提高，城镇居民生活用电也将会保持较快的增长速度。 4 ) 气温气候对电力需求的影响 近几年的数据资料表明，气候、气温等自然因素对电网最高负荷的影响越来越大，但对 用电量的影响相对较小。主要表现在气候、气温对第一、第三产业和居民生活用电负荷的影 响较大，而第二产业的用电负荷及用电量相对稳定。 气温对第三产业和居民生活用电的影响主要体现在空调负荷上，尤其对负荷特性影响显 著。以无锡市为例，2 0 0 4 年夏季最高温时居民空调负荷约为全市总负荷的1 3 。因此，随着 空调负荷的增长，这些自然因素对电力需求的影响日趋加大，并具有较大的不确定性。 5 ) 电价水平对电力需求的影响 在市场经济条件下，电价对电力需求的影响越来越大。电价结构扭曲，工业电价偏高， 居民生活电价偏低，两部制电价使用范围窄，基本电价偏低，电度电价偏高，峰谷电价拉不 开差距，在一定程度上制约了用电量的增长。 从不同类型的用户来看：对于农业生产来说，目前在农村排灌中，柴油机的使用还比较 2 第一章绪论 广泛，挤占了部分用电市场，但柴油机广泛使用的重要原因还在于其方便性，电价对排灌用 电的影响关键还在于扩大农网覆盖面，在此基础上降低电价，将会刺激排灌用电的增长。但 由于我国农业机械化电气化水平较低，用电量相对较小，农业生产电价的变化对全社会用电 量的影响短时间不会很明显。对于工业用户，尤其是高耗能工业用户。其电费占生产总成本 比重很高( 超过2 0 ) ，如黑色金属冶炼加工业、化学工业等，其用电量对电价的变化十分 敏感；而对于电费占生产成本比重较轻的行业( 低于8 ) ，电价变化对其用电量的影响则 相对较小。从全国范围来看，高耗能行业比重越大的地区，电价变化对其用电量的变化影响 越大。同时峰谷电价对电费占生产总成本比重高的企业的负荷特性影响也很大，如化工和建 材行业，会尽量将生产安排在电价低谷时段以减少电费支出。对于第三产业用户，电价水平 的高低对其用电量影响不大。目前，城乡居民生活用电已经同价，由于城镇居民的承受能力 相对较高，电价的升高对其电力需求的影响不大；而农村居民对电价的承受能力相对较低， 电价的降低将刺激其对电力的需求，用电量增长将会有所加快。 总之，在目前的电价机制和电价水平情况下，电价水平的高低主要对工业用电影响较大， 其次是农村用电，对城镇居民和第三产业影响不很明显。 6 ) 能源替代对电力需求的影响分析 ， 环境问题是当前国际社会普通关注的重大问题之一，发展清洁能源，改善环境，逐步增 加清洁能源的消费比重，减少终端煤炭消费，是我国能源发展的必然趋势。随着国家对环境 污染问题越来越重视，人们的环保意识逐渐增强，电力、天然气等清洁能源受到重视，煤炭 在终端消费中的比重将会不断下降。在环保对能源消费约束力日益增强的情况下，电力作为 优质、清洁的能源具有较强的替代其它能源的潜力。 1 4 相关问题的研究内容及现状 电力市场中的需求侧管理，首先必须开展的工作就是负荷特性分析。电力市场的改革将 会带来国家政策的重大变化，以致使计划经济体制下的用电负荷变化规律被破坏，在各种因 素影响下，不同行业将显现不同的变化规律。 影响负荷特性的相关因素较多，研究早已开展。经济发展水平及经济结构调整、收入和 生活水平提高及消费观念变化、电力消费结构变化、气温的影响、电价的影响、需求侧管理 措施影响、电力供应侧影响等等。 气象与人们的生活、工作等息息相关，直接影响着用户的用电情况和负荷曲线的形状， 因此气象因素成为影响负荷特性因素中的一个非常重要的部分。这方面主要从温度、湿度、 降雨量、日照情况、天气状况等进行分析研究。 电价是市场中最灵敏的调节杠杆，它的变化直接影响着各参与方的经济利益，从而也影 响着各方的供用电方式。目前大多对峰谷分时电价展开分析。 需求侧管理措施的实施主要为了缓解电网紧张运行局面，优化利用资源，提高整体社会 效益。目前重点实施的目标是为了调峰和节电，从而在一定程度上改变负荷曲线形状。主要 从需求侧管理各项措施实施具体所产生的负荷或电量的变化来分析。 文献 3 从上海市市区供电范围电力负荷变化趋势、季节性负荷变化的来源以及气温对 季节性负荷的影响等方面，系统分析了该供电范围内1 9 9 2 1 9 9 8 年季节性负荷的特征；文 献 4 以武汉市实际负荷情况为基础，重点分析了气温与负荷的关系；文献 5 分析了南京市 1 9 9 6 - - 1 9 9 9 年夏季典型日负荷曲线、夏季日峰荷与温度因子的相关性，并对温度因子的热 累积效应进行了研究；文献 6 简单分析了华中电网用电负荷与气温变化的关系；文献 7 对北京地区1 9 9 7 - - 2 0 0 0 年夏季负荷的变化状况及其与气温的变化关系进行了分析，同时采 用相关与回归的理论，建立了关于夏季上升段与下降段单位温升负荷效应模型i 文献 8 分 析了电力系统日峰荷与最高温度的关系，并在此基础上给出了最高日峰荷的预测模型；文献 3 东南大学工程硕士学位论文 9 同样也只分析了日峰荷与温度的关系，据此建立了负荷预测模型；文献 i o 和 1 1 分析 了负荷与气温的关系。 1 5 本文的主要工作 为了解决提出的问题，本文主要作了如下工作： ( 1 ) 对无锡地区近年来的负荷特性进行了分析，主要对不同年份负荷率、峰谷差、典 型行业的日负荷曲线数据进行分析，从中找出无锡地区负荷及负荷特性的特点。 ( 2 ) 对影响负荷特性的主要因素一一气温进行了分析。主要对夏季典型日负荷曲线、 日峰荷与温度的相关性、灵敏性作了分析。 ( 3 ) 研究了峰谷分时电价实施对无锡市负荷特性的影响，具体分别对六大行业新、旧 峰谷电价政策对其的影响进行分析，分析了峰谷电价政策在各行业响应各异的原因。 ( 4 ) 对负荷特性分析进行了展望。 本文的结构安排如下： 第一章：绪论 介绍了本文的研究背景、负荷特性分析的作用和意义、影响电力系统负荷变化的因素， 研究现状和存在的问题，以及本文的主要工作。 第二章：无锡地区国民经济发展及电力需求增长概况 介绍了无锡地区近年来国民经济发展简况，电网供电情况及近期产业结构调整对用电需 求的影响。 第三章：无锡电力负荷特性特性分析 主要通过分析负荷率的变化和峰谷差的变化以及分行业的典型负荷曲线来揭示 无锡市负荷特性的规律。 第四章：气温与负荷特性相关性分析 对夏、冬季典型日的负荷特性进行了分析，并对夏季和冬季的日峰荷和敏感负荷与温度 因子的关系进行了详细的研究。 第五章：峰谷电价与负荷特性的相关性分析 介绍了分时电价的原理、经济学原理、峰谷电价的表示方法、峰谷电价比及峰谷时段的 确定。分别对六大行业新、旧峰谷电价政策对其的影响进行分析，分析了峰谷电价政策在各 行业响应各异的原因。 第六章：结论及其展望 总结全文并对负荷特性分析进行了展望。 4 第二章无锡国民经济发展及电力需求增长概况 第二章无锡国民经济发展及电力需求增长概况 电力工业既是国民经济和社会发展的基础产业，又是公用事业。电气化程度是衡量一 个国家现代化水平的一个重要标志。改革开放以来。我国电力工业快速发展，使长期困扰国 民经济发展的严重缺电局面得到基本缓解。为了满足新时期国民经济和社会发展对电力的要 求，特别“九五”以来，电力工业继续保持快速发展势头，全国发电装机容量年均增长8 ， 长期存在的严重缺电局面得到了基本缓解，消除了电力对国民经济和社会发展的“瓶颈”制 约。到2 0 0 0 年底，全国发电装机容量达到3 1 9 3 2 万千瓦( 江苏统调发电容量1 6 5 0 万千瓦) ， 其中水电7 9 3 5 万千瓦，占2 4 9 ；火电2 3 7 5 4 万千瓦，占7 4 4 ；核电2 1 0 万千瓦，占 0 7 ；风力、太阳能等新能源发电约3 3 万千瓦。全年发电量达到1 3 6 8 5 亿千瓦时，发电装 机容量和发电量均居世界第二位。全国2 2 0 千伏及以上输电线路达1 6 4 万公里，其中5 0 0 千伏输电线路2 7 万公里；2 2 0 千伏及以上变电容量4 1 0 0 0 万千伏安，其中5 0 0 千伏变电容 量9 4 0 0 万千伏安；5 0 0 千伏直流线路1 0 4 5 公里，额定换流容量1 2 0 万千瓦。我国人均拥有 发电装机只有0 2 5 千瓦，人均发电量只有1 0 7 8 千瓦时( 无锡人均用电量3 6 3 0 千瓦时) ，均 不到世界平均水平的一半，仅为发达国家的1 6 1 1 0 。电能消费占终端能源消费的比例为 1 1 左右，远低于1 7 的世界平均水平。电煤消费占煤炭总产量的比重约5 0 ，低于发达 国家7 0 - - 8 0 的比重。为适当加快电力发展，“十五”期间电力工业按照以保证充足可靠的 电力供应；突出结构调整，加强电网建设，保护环境，节约资源，坚持持续发展。投产规模 按照7 0 0 0 7 5 0 0 万千瓦左右安排，同时安排停运退役拆除3 0 0 0 万千瓦左右小机组；开工规 模按照7 5 0 0 9 5 0 0 万千瓦安排。2 0 0 5 年发电量预计达到1 6 1 4 0 亿千瓦时左右，年均增长率 为5 左右；发电装机容量将达到3 5 - - 3 5 5 亿千瓦左右，年全国年发电量将达到1 7 5 0 0 亿 千瓦时以上。 进入二十一世纪，江苏经济持续快速发展拉动了对电力需求的强劲增长，全省全社会用 电量增幅大大超过“十五”计划年均增长6 5 的预测水平，2 0 0 1 年用电总量首次突破千亿 大关，达1 0 7 8 4 亿千瓦时，增幅为1 l ；2 0 0 2 年的增幅攀升至1 5 5 ；2 0 0 3 年同比增幅高 达2 0 9 ，2 0 0 4 年同比增幅高达2 0 9 3 ，创造了改革开放2 5 年来的最高纪录。与此相对应 的是，江苏省用电负荷屡创新高，2 0 0 2 年，江苏省统调最高负荷达1 9 7 6 2 万千瓦，比上年 增长2 1 1 ，由于电力供应增幅明显小于用电需求增幅，夏季用电高峰时电力供应出现缺口， 为此，省经贸委对苏州、无锡地区的钢厂实施可中断负荷措施避峰，5 大钢厂合计避峰让电 2 8 小时，最高避峰负荷3 8 7 万千瓦。 2 0 0 3 年，江苏省经济特别是工业经济提速增效，月用电增幅稳定在2 0 上下，电力供 应缺口进一步加大，进入7 月下旬高温后，统调用电负荷先后突破2 0 0 0 、2 1 0 0 和2 2 0 0 万千 瓦大关，最高的8 月1 日达到2 2 1 5 4 万千瓦，不得不采取包括高耗能企业夏季检修、企业 轮休和可转移、可中断、负荷管理控制及超供电能力紧急限电在内的用电错峰办法，截至8 月1 0 日，统计出的最大错峰负荷高达3 8 9 4 万千瓦。 表面看这似乎是2 0 0 3 年罕见高温现象引起的。但值得注意的是，缺电已经成为较为普 遍的现象。据省统计局已公布的消息，2 0 0 3 年一季度江苏省工业提速增效，全省规模以上 工业完成增加值1 0 0 9 3 亿元，同比增长2 2 9 ，经测算的g d p 同比增长1 3 6 ，增幅创近 七年来新高。与此相对应，受经济快速、持续和稳定增长拉动，一季度江苏省用电量继续在 较高平台上高速增长。江苏省电力公司规划与计划部的统计表明，2 0 0 3 年一季度江苏省全 社会用电量达3 2 9 9 亿千瓦时，增幅为2 4 0 3 ，比上年同期提高1 3 7 6 个百分点，其中苏 州、无锡两市分别为7 4 9 5 和4 9 8 亿千瓦时，增幅分别达3 3 8 6 和2 7 7 9 ，两市合计用 电量占全省的近4 0 。据省电力调度通信中心调度处提供的资料，2 0 0 3 年上半年，尽管夏 东南大学工程硕士学位论文 季高峰未到，但苏锡地区的最高用电负荷己达7 1 1 万千瓦，比去年夏季创下的历史最高纪录 又高出1 4 万千瓦。换言之，工业用电的大幅增长，城乡居民用电增长，正在成为新一轮的 电力缺口的主因。 2 1 无锡国民经济发展简况j 无锡市地处长江三角洲中部，东与苏州为邻，西与常州相连，距上海1 2 8 公里、南京 1 8 3 公里；它北倚长江，与靖江市隔江相望，南临太湖，与浙江交界，如图2 - - 1 所示。全 市总面积为4 7 8 7 6 1 平方公里( 市区1 6 5 9 平方公里，其中建成区面积1 8 8 1 4 平方公里) ，其 中山区和丘陵面积为7 8 2 平方公里，占总面积的1 6 8 9 6 ，水面面积为1 5 0 2 平方公里，占总 面积的3 1 4 。境内地势平坦，土壤肥沃，河渠纵横，地理条件十分优越，自古有鱼米之乡 的美誉；水陆交通兼备，京杭大运河、沪宁铁路和京沪、沪宁高速公路横贯其中，集“黄金 水道”与“黄金海岸”之地利，区位优势十分明显。 图2 1 无锡地理位置图 无锡地区历史上经济发达，作为中国民族工商业发祥地，改革开放以来，经济发展迅猛， 更是成为“苏南模式”和乡镇企业发源地。在“九五”期间经济发展持续保持2 位数的速度 增长，进入二十一世纪，步入了经济发展的快车道，外向型经济、民营经济快速发展，城市 化进程不断加快。 2 0 0 3 年无锡地区g d p 总值超过1 9 0 0 亿元，在全国位列第九位，同时还是仅有的g d p 总值和人均g d p 均位居全国前十位的四个城市之一。2 0 0 4 年全市地区生产总值达到2 3 5 0 6 第二章无锡国民经济发展及电力需求增长概况 亿元，人均g d p 超过6 3 8 0 美元，财政总收入达到3 5 4 7 4 亿元，年均增幅达3 3 4 ，财政收 入占g d p 的比重达到了1 5 1 ，1 9 9 5 年以来历年g d p 如图2 - - 2 所示。 2 5 0 0 ，、2 0 0 0 鉴1 5 0 0 。1 0 0 0 l 85 0 0 0 1 9 9 5 年1 9 9 6 年1 9 9 7 年1 9 9 8 年1 9 9 9 年2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年 图2 21 9 9 5 年以来无锡g d p 增长情况 根据无锡城市发展规划，无锡将发展成为著名的旅游胜地、区域性的交通枢纽、国际制 造业基地，成为经济繁荣、社会安定、环境优美、空间布局合理、设施完善的现代化城市和 舒适、洁净、具有最佳人居环境的城市。 2 2 无锡地区的供电简况川 位于太湖鱼米之乡的无锡供电公司，担负着无锡地区4 7 8 7 万平方公里范围的供电任务。 至2 0 0 4 年末，无锡供电公司管辖或拥有5 0 0 k v 变电所3 座，主变5 台( 组) ，主变容量3 7 5 万千伏安( 占全省2 0 ) ；5 0 0 k v 线路1 3 条，长度3 8 0 公里；2 2 0 k v 变电所2 7 座，主变容量 7 8 0 万千伏安( 占全省1 6 5 ) ；1 1 0 k v 、3 5 k v 变电所1 8 0 座，线路2 9 9 0 公里；l o k v 线路1 4 5 2 公里，是国家特大型企业。 1 9 9 0 年以来无锡的全社会用电量，由4 8 7 亿千瓦时到1 9 9 9 年的1 1 7 7 亿千瓦时，由 2 0 0 0 年的1 3 7 9 7 亿千瓦时发展到2 0 0 4 年的2 8 9 6 9 亿千瓦时。其中“八五”期间平均增速 为1 4 6 ，“九五”期间为5 2 ，进入二十一世纪，无锡的全社会用电量以平均1 7 的递速 增加，大大高于“九五”期间。无锡市的全社会用电量逐年增大趋势如图2 3 所示。 茁 培 h - 8 一 咖i 羽 旺 擅豳1 嘲二籼t 融 年份 1 9 9 51 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 图2 3 各年全社会用电量变化趋势图 1 9 9 0 年以来无锡的全社会最高负荷由1 9 9 0 年的7 4 5 3 万千瓦到2 0 0 1 年的2 6 0 0 8 万千 瓦。平均递速为1 2 0 3 ，其中“八五”期间为1 4 2 1 ，“九五”期间为4 5 ，2 0 0 4 年最高 负荷为4 4 5 3 万千瓦时，增速为1 8 5 。 7 东南大学工程硕士学位论文 无锡市1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年年网供最大负荷变化情况如图2 4 所示，1 9 9 5 2 0 0 4 年网供月最 大负荷的变化情况如图2 - - 5 所示。 4 5 0 4 0 0 3 5 0 培3 毒z s 。 、2 0 0 糖 1 5 0 1 0 0 5 0 0 培 卜 r v 柱 斗 嘣 哎 1 9 9 5 年 1 9 9 6 年1 9 9 7 年1 9 9 8 年1 9 9 9 年2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年 图2 41 9 9 5 - - 2 0 0 4 年网供年最大负荷图 矿矿矿矿矿矿尹矿矿 图2 51 9 9 5 - - 2 0 0 4 年网供月最大负荷的总趋势图 由图可以看出，1 9 9 5 年至1 9 9 9 年月最大负荷变化较平缓，2 0 0 0 年至2 0 0 4 年变化较大， 尤其是夏季高峰增幅更大。 年用电量的增长率与最大负荷的增长率比较如图2 6 所示，最大负荷的增长率大都超 过年用电量的增长率，如1 9 9 7 年、1 9 9 9 年、2 0 0 1 年负荷的增长率超过1 5 ，2 0 0 2 - - 2 0 0 4 年夏季都有限电，所以全年最高负荷不是自然增长数据。 8 删 枷 咖 枷 瑚 啪 啪 。 第二章无锡国民经济发展及电力需求增长概况 3 0 2 5 百2 0 岔1 5 1 0 0 o 年份 a卢l k入 x j 入| | 哎一 v l ，w。， 1 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 4 1 + 负荷增长速度+ 电量增长速度 图2 6 年用电量的增长率与最大负荷的增长率比较图 2 3 无锡市产业结构调整对用电需求的影响 无锡市各年第一、第二、第三产业及居民用电情况如图2 7 所示。分行业用电量年增 长速度曲线如图2 8 所示。 重 8 v 删 鲁 匠 一l l l l 。- 1 35扪e- f 1 屡扪。 1 。1 1 1 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 22 0 0 32 0 0 4 图2 - - 71 9 9 5 - - 2 0 0 4 各个产业、居民生活用电量 9 目第一产业 第二产业 口第三产业 口居民生活 喜； 卿 枷 啪 啪 的 。 东南大学工程硕士学位论文 年份 一第一产业增长率一第二产业增长率 箜三主些增蓬圣二昼屋堡适舅量型 图2 81 9 9 5 年以来分行业用电量增长速度曲线 我们也可以看一下每年各个行业用电情况的比例图，通过以下这些图，可以更加清楚 地看出各个行业用电量逐年的变化。 图2 92 0 0 0 年各行业用电量比例图2 1 02 0 0 1 年各行业用电量比例 图2 一1 12 0 0 2 年各行业用电量比例 图2 1 22 0 0 3 年各行业用电量比例 l o 第二章无锡国民经济发展及电力需求增长概况 图2 1 32 0 0 4 年各行业用电量比例 从以上图形可以得到以下结论： 1 、从全社会用电量来看，第一产业所占比重逐步下降，第三产业比重变化不大，居民 用电比重略有下降，第二产业比重增加较多，全社会用电量的增加主要是工业用电的增加， 对电力的需求保持着一个较高的增长势头。 2 、从增长速度看，第一产业增长速度无规律性，与天气情况有关；第二产业增长速度， 与经济环境有关，经济环境好，增长速度就快；第三产业增长速度，呈现周期性，一年增长 速度大，一年增长速度小；居民用电有一个飞跃后，就有一段平稳增长期。 3 、从产业用电量比例来看，第二产业比例有增大的趋势，超过了8 0 ；居民比例在 1 0 左右，已经居于第二，这是不多见的一种现象，说明无锡居民用电量较大；第一产业比 例在下降，从2 0 0 0 年的5 6 6 下降到2 0 0 4 年的1 1 3 ，这是正常的；第三产业比例保持 在5 6 ，这不太正常，说明无锡市第三产业有较大的发展潜力。 2 4 小结 根据以上分析，小结如下： 1 、电力的发展与经济发展密切相关，经济增长电力电量增长，根据专家分析，经济增 长8 9 年一个周期，2 0 0 3 年正处于1 9 9 7 - - 2 0 0 6 年的发展顶峰，因此出现高速增长，2 0 0 4 年后经济的发展将处于一个较平缓时期。 2 、年最大负荷的增长率大都超过年用电量的增长率，最大负荷增长幅度大，主要是夏 季的负荷增长速度加大；2 0 0 2 、2 0 0 3 年夏季限电，年最大负荷的增长速度首次低于年用电 量的增长速度，说明需求侧管理措施可以改变负荷特性，这方面还有潜力。 3 、无锡第一产业( 1 ) 、第二产业( 2 ) 、第三产业( 3 ) 、居民生活( 4 ) 用电量的比例 顺序是2 - - 4 - - 3 - - 1 ，应向2 - 3 4 - 1 方向发展。也正是由于无锡的第三产业不够发展，无锡 的负荷特性比较好，今后要注意在第三产业发展的同时，加强需求侧管理的措施的落实，可 以使负荷特性得到优化。 东南大学工程硕士学位论文 第三章无锡市电力负荷特性分析 负荷水平与负荷特性是评价电网负荷状况的两个主要特征指标，从负荷水平可以看出 电网用电负荷高低的现状以及增长的趋势；负荷特性则体现出电网用电结构、用电模式等状 况的优劣。进入“九五”期间，随着电力供需矛盾的缓解及用电结构的变化，全国各大电网 的负荷特性发生了很大变化，负荷特性受发电出力制约的因素已经基本消除，负荷特性趋于 正常的用电负荷特性。但是，各地区电网的最大负荷持续较快增长，峰谷差增大，负荷率下 降，高峰时段和枯水期电力供应紧张，电网调峰困难，给电网的安全运行带来一定的威胁， 同时，“十五”以来，由于近年大的电源工程的缓慢发展，以2 0 0 3 年夏冬两季全国大部分地 区的拉闸限电为代表的电荒，负荷特性又呈现新的变化。无锡市是全国工业发展最快的地区 之一，为了进一步加深对无锡市电力负荷特性的现状的了解，必须把握负荷的变化规律和发 展趋势。 本章主要通过分析负荷率的变化和峰谷差的变化以及分行业的典型负荷曲线来揭示无 锡市负荷特性的规律。 3 1 负荷率分析， 3 1 1 月负荷率的变化趋势 负荷率指标包括日负荷率、日最小负荷率、月平均负荷率、年平均日负荷率及年负荷 率等。本节主要分析月平均负荷率( 每月日负荷率的平均) 的变化以及夏季各月平均负荷率 的横向比较。 1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年各年逐月平均负荷率趋势如图3 - - 1 所示。 r 。0 孙 争 牛0 图3 1 1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年各年逐月平均负荷率趋势图 从图3 - i 可以看出：月平均负荷率总的在0 7 5 水平上波动，超过8 0 的月份非常少， 总的呈现减小趋势；2 月份月平均负荷率最小；各年夏季( 7 、8 、9 月) 月平均负荷率 有一个明显的下降现象，随着季节性( 空调) 负荷的增加，这种现象逐年明显；随着2 0 0 2 年开始拉闸限电，一年中各月平均负荷率变化幅度增大。 为了更好的分析对比，这里将每年的7 、8 、9 三个月份的月平均负荷率作一横向比较， 如图3 2 所示：随着工业负荷的比例增加，月负荷率有增加的趋势，9 月份的月负荷率高 于7 、8 月份。 口_【卜廿苫on口i墨i廿苫oni卜廿noon皿i皿i廿nooz口i卜苷n。oni墨一廿noon口_l皿卜廿i昌n叮一墨一持一8 口h墨-廿。蚕 一 一 哇 互i廿og门 吒卜寸西西【正i廿。o。_【暑卜廿凸曲_【l_、_i斗器_【霹卜斗譬。i ri寸高。一 罩卜斗叮。西_【i_1甘96西h r卜寸。o一 fi廿960i 第三章无锡市电力负荷特性分析 图3 2 逐年夏季月平均负荷率横向比较图 3 1 2 年平均日负荷率 1 9 9 5 年以来，年平均日负荷率变化趋势如图3 3 所示。1 9 9 5 - - 2 0 0 0 年年平均日负荷 率总的来说数值还比较高，但一直呈现下降趋势，2 0 0 1 - - 2 0 0 2 年有所上升，这是一个好现 象。年平均日负荷率有所上升主要是由于：峰谷电价起了一定的作用，虽然1 9 9 9 年就开 始在6 大行业实施峰谷电价，但用户的响应一般要迟缓一些；2 0 0 2 年重新出现拉闸限电。 1 9 9 51 9 9 81 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 i2 0 0 22 0 0 32 0 0 4 图3 31 9 9 5 年以来平均日负荷率变化趋势图 3 2 峰谷差分析 3 2 1 月最大峰谷差的变化趋势 无锡市从1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年逐月最大峰谷差的变化如图3 4 。 sj一韶；g斟舵舟他雕螺糍滞蹦嵫 桨v静耀e|霉 东南大学工程硕士学位论文 图3 4 1 9 9 5 - - 2 0 0 4 年月最大峰谷差的总趋势图 由图3 4 可以看出：各月晟大峰谷差越来越大，并呈现变得更大的趋势；一年中 月最大峰谷差变化也很大，冬季和夏季峰谷差大，其它季节小，充分表明空调和取暖负荷是 造成峰谷差大的主要原因。， 将各年的夏季月最大峰谷差作一个横向比较，如图3 - - 5 所示。 图3 5 逐年夏季月最大峰谷差趋势图 从图3 5 可以清楚的看到，7 、8 、9 三个月的最大峰谷差逐年增加，并有进一步增大 的趋势。 3 2 2 年最大峰谷差及增长速度 1 9 9 5 年以来年最大峰谷差变化趋势如图3 - - 6 所示。年最大峰谷差呈现年年增大的趋 势。 1 4 第三章无锡市电力负荷特性分析 培 恤 岭 、 捉 疆 入 、 t 9 9 5 1 9 9 61 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 2 2 0 0 32 0 0 4 年份 图3 6 逐年年最大峰谷差增长趋势图 年最大峰谷差增长速度曲线如图3 7 所示。其曲线形状与图2 5 年最大负荷增长率 变化曲线相同。说明最大负荷的增长引起了峰谷差的增大。 4 0 拿2 0 壁 。 磐一2 0 - 4 0 、八 、 1 9 9 61 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 12 0 0 22 0 0 3 、幻0 4 x 一 年份 图3 - - 7 逐年年最大峰谷差增长率曲线图 3 。3 典型行业典型日负荷曲线分析 3 3 1 冬夏季最大负荷日典型行业日负荷曲线 冬夏季最大负荷日典型行业日负荷曲线见图3 - - 8 、图3 - - 9 所示。由图可见：石化、 纺织和医药行业的共同特点是以三班制为主连续性生产的企业，除了检修、照明和生活用电 外，生产线必须连续运行。所以总体来说曲线比较平坦，变化不大，负荷率较高；机械行 业有明显的上午、下午高峰，该行业的高峰出现在系统的早高峰1 0 l l 时，在系统的晚高 峰时段该行业的负荷已经下降到白天高峰值的2 3 ，夜间为白天高峰值的1 2 ，主要是部分 夜班企业所致。峰谷差较大，负荷率是0 6 1 左右，远远低于全市的负荷率；冶金行业 负荷在一天中波动很大，2 0 0 2 年与2 0 0 3 年的负荷曲线很不相同，2 0 0 2 年冶金行业负荷峰值 与系统的峰值时间一致，而2 0 0 3 则尽量避免了这样，这说明无锡市采取了避峰措施有效得 力；冬夏季的负荷曲线形状基本一致。 加 加 0 东南大学工程硕士学位论文 厂臻7 丽而手 l 静一2 0 0 3 年7 月2 3 日石化 f 卜2 0 0 2 年8 月2 3 日冶金 ! ! ! ! 艘旦! ! ! 互些 l 一2 0 0 3 年7 月2 3 日医药 * 卜2 0 0 3 年7 月2 3 日纺织业 一2 0 0 2 年8 月2 3 日医药 2 0 0 2 年8 月2 3 日纺织业 2 0 0 3 年7 j 2 3 日机械 一2 0 0 3 年7 月2 3 日纺织业 一2 0 0 2 年8 月2 3 日机械 图3 - - 82 0 0 2 - - 2 0 0 3 年夏季最大负荷日典型行业的日负荷曲线 冶金i 一2 0 0 3 年2 月2 7 日医 石化* 一2 0 0 3 年2 月2 7 e 纺 冶金 一2 0 0 2 年1 月1 8 日医 石化 2 0 0 2 年1 月1 8 日纺 药一2 0 0 3 年2 月2 7 日机械l 织业卜2 0 0 3 年2 月2 7 日纺织业l 药 一2 0 0 2 年1 月1 8 日机械 织业 图3 - - 92 0 0 2 - - 2 0 0 3 年冬季最大负荷日典型行业的日负荷曲线 1 6 第三章无锡市电力负荷特性分析 3 3 2 冬夏季最大负荷日典型企业日负荷曲线分析 图3 一i 02 0 0 2 - - 2 0 0 4 年夏季最大负荷日典型企业的日负荷曲