（电力系统及其自动化专业论文）电力系统负荷特性分析研究.pdf

ab s t r a c t s i n c e10 咖5 - y e a l a st h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e np o w e rs u p p l ya n dd e m a n d b e c o m e sa c u t e ，l o a dc h a r a c t e r i s t i ch a sc h a n g e dal o t as e to fp r o b l e m sh a v ee m e r g e d ， s u c ha ss t e a d yi n c r e a s ei np e a k l o a d ，r i s ei np e a k v a l l e yd i f f e r e n c e ，d e c r e a s ei nl o a d f a c t o r , d e f i c i e n c yo fe l e c t r i c i t yi np e a k - l o a dp e r i o da n dd r ys e a s o n ，d i f f i c u l tp e a k r e g u l a t i o na n ds oo n t h e s eb r i n gg r e a td i f f i c u l t yt os y s t e ms t a b i l i t ya sw e l la st h e a n a l y s i sa n df o r e c a s to ft h ep o w e rm a r k e ta n dm a r k e t i n g t h e r e f o r ei ti ss i g n i f i c a n tt o s t u d yt h el o a dc h a r a c t e r i s t i c sd e e p l y f i r s t l y , b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o no ft h el o a dc h a r a c t e r i s t i c so fac i t yi nw e s t ， t h i sp a p e ra n a l y z e st h el o a dc h a r a c t e r i s t i c sf r o mt h el o a dc u r v e so fy e a r , m o n t h ， t y p i c a ld a ya n dt y p i c a li n d u s t r i e sd e e p l ya n dd r a w ss o m ec o n c l u s i o n s s e c o n d l y , t o s o l v et h ep r o b l e mi nt h ep r e s e n ts t u d yw h i c hi sd i f f i c u l tt oq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z et h e i m p a c t so fav a r i e t yo ff a c t o r s ，a n dl a c ko fv i s u a lm e a n so fe x p r e s s i o n ，t h i sp a p e r i n t r o d u c e sg r a yr e l e v a n ta n a l y s i st oe v a l u a t et h o s ef a c t o r s ，a n df i n dt h em o r e i n f l u e n t i a lo n e sf o rd i s p a t c h i n g ，p l a n n i n ga n dm a r k e t i n gd e p a r t m e n t s b e s i d e s ，a n i m p r o v e df u z z yg r a v i t y c e n t e rc o m p r e h e n s i v ej u d g m e n tm o d e li sf o u n d e dt ob e r e r l o a dc h a r a c t e r i s t i c s i tc a nb ea p p l i e dt oa r r a n g ee l e c t r i c i t y - l i m i t e do r d e rr e a s o n a b l y a n dl o w e rt h el o s s e so fp o w e r - l i m i t i n gm o s t a tl a s t ，t h ef i n a lr e s u l tv a l i d a t e s f e a s i b i l i t yo f t h em e t h o do nt h ec a s e k e yw o r d s ：l o a dc h a r a c t e r i s t i c ，g r a yr e l e v a n ta n a l y s i s ，p e a kl o a ds h i f t i n g a n dp o w e rl i m i t i n g ，f u z z yg r a v i t y - c e n t e r , f u z z yc o n s i s t e n tm a t r i x 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得丕鲞盘堂或其他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谫 意。 学位论文作者签名：歹酲戍孚 签字日期： 2 口0 7 年f 月 7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：宠成旱 导师签名： 签字日期：砷年月7 日签字日期：2 0 q 年月日 第一章绪论 1 1 本课题研究背景 第一章绪论 近年来，随着电力供需矛盾的加剧以及用电结构的变化，各大电网负荷特性 发生了很大的变化，各地区最大负荷持续快速增长，峰谷差不断扩大，负荷率和 年最大负荷利用小时数呈现下降趋势，高峰期供需矛盾日益尖锐，电网调峰困难， 给系统的安全稳定运行带来极大威胁，也给电力市场分析预测、规划和市场营销 工作带来诸多困难。 另一方面，随着我国电力市场的发展和电力技术水平的不断提高，负荷特性 调研、分析和预测作为电力市场分析的一项基础工作，对于电力企业的经营管理 和电网规划显得越来越重要，需要大力加强研究【i 】。 对于电力企业来说，负荷特性分析研究工作不是一蹴而就的事情，需要在日 常工作中一点一滴的积累，关注负荷每日每月的变化，关注特殊天气、条件下负 荷的异常变化，关注不同行业、居民不同时期的用电习惯 2 , 3 , 4 1 。这样才能够深入 了解全网以及各个地区负荷特性的现状，把握该地区负荷变化的规律和发展趋 势，为电力企业的经营和发展提供决策支持。为了保证负荷特性分析工作的顺利 完成，需要配合的部门比较多，包括规划、营销( 用电) 、调度运行等部门。负荷 特性分析的结果也为这些部门的生产工作提供有力的基础数据支持。 负荷特性分析的主要工作内容 1 , 5 1 包括： 1 基础数据的搜集和典型行业的调研： 2 分析负荷及负荷特性的历史变化与现状； 3 分析研究影响负荷及负荷特性的主要因素【5 。2 川及影响程度，主要内容有： a 经济发展水平及经济结构调整的影响： b 居民收入水平、生活水平提高和消费观念变化的影响； c 电力消费结构变化的影响： d 气温气候的影响； e 电价( 峰谷电价、可中断电价等) 的影响； 需求侧管理措施( 移峰填谷、蓄能设备等) 的影响； g 电力供应能力( 包括电力短缺状况、电网建设与配电网改造等) 的影 响： 第一章绪论 h 政策因素( 如环保要求、对高耗能行业的特殊电价等) 的影响。 4 历年来负荷特性变化对电力供需状况的影响； 5 负荷和负荷特性变化趋势总结； 6 改善负荷特性措施( 包括技术、经济和行政手段) 。 1 2 研究现状 目前对负荷特性研究工作存在的问题主要体现在： 1 缺乏详尽的各类负荷数据资料。 2 对负荷特性的分析还没有一个比较系统的方法，分析以定性分析为主。 3 如何在众多影响因素当中判定其对整个社会负荷特性的影响程度有一定 难度，而且缺乏直观的表达手段。如国民经济发展、气象、产业结构变化、电网 状况、需求侧管理政策等。 4 各行业典型负荷特性曲线的获取和加工处理较为困难。 所以，难以对负荷特性进行较为深入的分析和研究。 1 3 本文所做的主要工作 结合西部某城市电网负荷实测数据，本文对电力系统的负荷特性进行了深入 详细的分析研究。主要工作如下： 1 对该城市的电网负荷特性变化曲线进行了分析研究，总结出了不同行业、 不同季节用户的负荷特性及其用电规律。 2 在负荷特性定性分析的基础上，引入灰色关联度理论对影响负荷特性变 化的因素进行了定量分析评估。 3 通过对影响负荷特性变化的因素进行综合定量分析，得出影响负荷特性 变化的主要因素。在电力供应特别紧张或电力缺口较大时，对这些影响因素进行 充分考虑，引入模糊集重心综合决策法对其进行合理的安排错峰限电。 2 第二章电力系统负荷特性变化分析 第二章电力系统负荷特性变化分析 为了正确描述电力系统负荷随时间的变化特性，并准确地估计电力负荷变化 的规律趋势，必须通过一些特定的负荷特性曲线及指标参数的分析计算来达到目 的。因此，有必要对主要的负荷特性指标进行深入分析。 2 1 常用的负荷特性指标分析 在负荷特性分析研究当中，涉及到的负荷特性指标数量较多，包括日、月、 年等不同时间段的特性指标，有的是数值型，有的是曲线类；有的是反映负荷特 性总体状况的，用于进行各地区横向比较；有的是在电力系统规划设计中需要用 于进行分析计算的；有的是用于调度运行时作为参考依据。 本文根据该城市的负荷调研实际数据，考虑到用户的实际需要，仅对其主要 的负荷特性指标【7 l o ，2 2 。2 4 1 进行分析研究。 2 1 1 负荷率 负荷率指标包括日负荷率、日最小负荷率、- 季负荷率、月负荷率、年平均日 负荷率及年负荷率。下面分析较为典型的几个指标。 1 日负荷率和日最小负荷率 日负荷率和日最小负荷率是用于描述日负荷曲线特性，表征一天中的不均衡 性，较高的负荷率有利于电力系统的经济运行。参照文献 2 4 定义如下： 日负荷率c ，= 毛；呈宴；喜霎器- 。= ；_ 霎黼x 。c 2 - ) 日最小负荷率( ) = 罟羹器1 。 ( 2 2 ) 日负荷率和日最小负荷率的数值大小，与用户的性质和类别、组成、生产班 次及系统内的各类用电( 生活用电、动力用电、工艺用电) 所占的比重有关，还 与调整负荷的措施有关。随着电力系统的发展，用户构成，用电方式及工艺特点 可能发生变化，各类用户所占的比重也可能发生变化。因此，日负荷率和日最小 负荷率也会发生变化。 第二章电力系统负荷特性变化分析 2 月负荷率 月负荷率又称月不均衡系数，是由用电部门在月、周内的停工休息、设备检 修、生产作业顺序以及有无新用户投入生产等所引起的，同时，该指标也反映了 用户因设备小修、生产作业顺序不协调、或因停电而引起的停工休息等的影响。 参照文献 2 4 】其定义式为： 月负荷率c ，2 君主苫引 x i 。藐。 。2 3 ， = 丽蒜篇枷。月最大负荷日的日平均负荷( k w ) 一 月负荷率主要与用电构成、季节性变化和节假日有关。详述为： ( 1 ) 用电构成。用电构成不同，月负荷率值也不同。在重工业地区，特别 是黑色冶炼工业比重大的地区，月负荷率较高，一般在0 9 0 - - , 0 9 7 之间，而在轻 工业用电和机械工业用电占较大比重的地区，月负荷率就稍低些，在0 8 5 - - - 0 9 0 之间。 ( 2 ) 企业内部月内生产任务的均衡性情况。生产任务越不均衡，月负荷率 值越低。随着生产组织计划的科学性，月内生产安排的均衡，月负荷率值会得到 改善，其数值会进一步提高。 ( 3 ) 季节性影响。电力系统内农村用电占较大比重时，农业排灌用电对月 负荷率有较大影响。农业排灌用电季节性很强，会受到天然降水量的影响，天然 降水是不均衡的，这种不均衡性会导致农业用电的不均衡。一般来说，农业用电 占较大比重的地区，月负荷率较低。 ( 4 ) 节假日对电网月负荷率影响明显。一般出现大型节假日的月份月负荷 率较低；如：春节、五一和国庆所在月份相对较低。 3 季负荷率 季负荷率又称季不均衡系数，反映用电负荷的季节性变化，包括用电设备的 季节性配置、设备的年度大修及负荷的年增长等因素造成的影响。参照文献 2 4 】 其定义式为： 季负荷率c ，= 全生塑丛塑荤；蓦嘉翥蓦掣x 。 c 2 4 ， 4 年平均日负荷率和年负荷率 4 第二章电力系统负荷特性变化分析 ( 1 ) 年平均日负荷率是一年内日负荷的平均反映，即主要反映了第三产业 负荷的影响，但它并不是所有日负荷率的平均值，而是全年各月最大负荷日的平 均负荷之和与各月最大负荷之和的比值。参照文献 2 3 】其定义式为： 二y 各月最大负荷日的用电量( k w h ) 年平均日乎荷率 = 卫三三：薹l 受塑至垂至匝则0 0 q - 5 ( 2 ) 年负荷率是一个综合性指标，定义式为： 年负荷率( ) = 薯耋黼。 ( 2 6 ) = 年平均日负荷率年内季负荷率x 年平均月负荷率 其中年内季负荷率和年平均月负荷率分别定义为： 年内季负荷率c ，= 薹￥鬟器。 c 2 7 ， 年平均月负荷率c j 2 芝毒蓦凳墨舌翥事旨器o o c 2 8 ， 年负荷率与三类产业的用电结构变化有关。通常情况下随着第二产业用电比 重的增加而增大，随着第三产业用电和居民生活用电所占比重增加而降低。 2 1 2 峰谷差 峰谷差最高负荷与最低负荷之差，称峰谷差。在日有功负荷曲线图上， 最高负荷称高峰，最低负荷称低谷；平均负荷至最高负荷之间负荷，称尖峰负荷， 即峰荷；平均负荷至最低负荷之间负荷，称腰荷；最低负荷以下部分，称为基本 负荷。 峰谷差的大小直接反映了电网所需要的调峰能力。峰谷差主要是用来安排调 峰措施、调整负荷及电源规划的研究。 峰谷差【2 6 】主要与用电结构变化和季节性变化有关。详述为： ( 1 ) 用电结构的变化。第三产业和居民生活用电增长迅速，占全社会用电 量比例在不断提高。随着城乡居民生活水平的提高，各类功率大的家用电器( 微 5 第二章电力系统负荷特性变化分析 波炉、电炊具、电暖器、空调等) 已逐渐进入百姓家庭；同时，为了满足人们的 消费需求，大量以服务业为主的第三产业蓬勃发展，这些导致用电结构发生变化。 而在工业领域，一方面在经济转型期间，相当一部分的企业由于能耗高、产值低 及产品在市场上缺乏竞争力等原因，不得不停产或是倒闭。另一方面，由于政策 性影响，大部分工业企业采取了节能降耗措施，使得工业单位产值用电量下降。 这些都会导致系统的峰谷差拉大。 ( 2 ) 季节性变化。在我国南北跨度较大，受气候影响，南方夏季炎热，空 调负荷占的比重较大；而在北方冬季比较寒冷，采暖负荷占的比重较大，这些也 会导致系统的峰谷差增大。 2 1 3 年最大负荷利用小时数 年最大负荷利用小时数主要用于衡量负荷的时间利用效率。其定义式为： 年最大负荷利用小时数( h ) = 霉茎勰- 8 7 6 0 x 年负荷率( ) ( 2 9 ) 从定义可知年最大负荷利用小时数是一个综合性的指标。与各产业用电所占 的比重有关。一般来讲，电力系统中重工业用电占较大比重的地区，年最大负荷 利用小时数较高，保持在6 0 0 0 6 5 0 0 小时；而第三产业用电和居民生活用电占较 大比重地区，年最大负荷利用小时数较低。 2 1 4 年持续负荷曲线 年持续负荷曲线【2 7 1 是按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排 列而绘制成的。它不同于一般的负荷曲线，不能反映负荷在年内的变化，但却能 反映年内各种负荷水平的持续时间，表明负荷大小与时间的函数关系。主要起的 作用：安排发电计划、可靠性估算。 年持续负荷曲线主要与拉闸限电、新的大工业负荷投入、新设备机组的投入 运行以及电网改造等有关。 2 1 5 同时率 同时率是指地区电网最大负荷同各构成分区电网最大负荷之和的比值。即： 6 第二章电力系统负荷特性变化分析 刚靴，= 丽蒜舞鬻器丽圳。( 2 - 1 0 ) 在电网规划设计中，同时率是一个非常重要的指标，它可以帮助规划人员进 行更准确的负荷预测【2 8 ，2 9 1 。具体来讲：在空间负荷预测中，把各个分地块负荷值 最后要合并叠加起来得到分区总的远期负荷值，由于存在一个负荷同时率的问 题，对于不同类型的负荷不能直接把它们简单相加，因此需要将不同类型的负荷 按负荷特性曲线相加。 2 2 实例分析 本文通过对西部某城市电网负荷调研实测数据【2 1 1 进行分析计算后，从该地区 年、月、典型日的负荷特性变化对其进行深入的分析。 2 2 1 年度负荷特性变化分析 根据该地区2 0 0 0 年至2 0 0 5 年电网负荷特性的各个重点年度指标的变化情况 分析其负荷特性的变化。 1 年最大负荷、季不平衡系数、年最大峰谷差以及年负荷率的逐年变化情 况。 8 0 0 0 7 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 万千瓦 鏖翌骖 i + 增长率i 昏圈麓 6 0 1 0 逝巨； 艮 雕 6 8 0 0 2 0 0 0 年2 0 01 年2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年2 0 0 5 年 图2 - 12 0 0 0 2 0 0 5 年年最大负荷变化曲线图 7 加侣佑他们8 6 4 2 o 碑澍lr阶眦防敝鲢 塑 第二章电力系统负荷特性变化分析 1 2 0 1 0 5 o 9 0 0 7 5 0 6 0 0 4 5 o 3 0 o 1 5 o 0 0 臣鲡 0 8 7 10 8 7 4 0 8 9 3 生堕 譬 孵 ：； 0 一 点瓒 l 墨 跨 蓬 鹭 _ t 赫 碧 ，：。 毫毫 强 一口 雕 溅 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2 0 0 5 年 图2 22 0 0 0 2 0 0 5 年季不平衡系数变化图 0 9 0 0 7 5 0 6 0 0 4 5 0 3 0 0 1 5 o 0 0 图2 32 0 0 0 2 0 0 5 年年最大峰谷差变化图 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2 0 0 5 年 图2 - 42 0 0 0 2 0 0 5 年年负荷率变化图 通过对该地区电网年最大负荷、季不平衡系数和年最大峰谷差变化分析得 ( 1 ) 年最大负荷从2 0 0 0 年的4 0 2 5 万千瓦增加到2 0 0 5 年的6 8 万千瓦，年 均增长率1 1 1 2 。2 0 0 2 年的增速最大达到1 7 5 2 。 第二章电力系统负荷特性变化分析 ( 2 ) “十五”期间季不平衡系数都较高，除2 0 0 2 年较大的振荡后，基本保 持在0 9 0 左右稳定态势。 ( 3 ) 年负荷水平在逐年的递增，其中，2 0 0 0 - 2 0 0 2 年负荷增长缓慢，2 0 0 4 年以后负荷开始大幅增长。 ( 4 ) 年最大峰谷差整体上呈递增趋势，2 0 0 4 年由于拉闸限电比较严重，年 最大峰谷差比相近两年要低。 ( 5 ) 年负荷率不是很高，基本保持在o 6 0 - - 0 6 5 之间。 2 年最大负荷的增长与统调发售电量增长速度的对比关系，以及年最大负 荷利用小时数变化情况。 2 0 01 年 2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年2 0 0 5 年 图2 - 52 0 0 0 2 0 0 5 年年最大负荷增长与年用电量增长关系变化曲线图 从整体上看，“十五期间地区年用电量增长高于最大负荷增长，年均增长 率超过1 0 ，说明该地区电网负荷性质变化不大。2 0 0 2 年由于一批电解铝企业 投入生产，使得该年最大负荷增幅较大。 图2 - 62 0 0 0 2 0 0 5 年年最大负荷利用小时数变化图 该地区年最大负荷利用小时数在“十五”期间整体上保持在5 5 0 0 小时左右。 9 0 o 0 0 0 毖 挖 7 2 墨= 蔓里出垒堕垫笪堡垡至! 丛近 2 0 0 1 年用也星增长高于年最大负荷增长72 5 ，直接影响到陵年年最大负荷利用 小时数大幅增长；但在2 0 0 2 年该地区电解铝企业开始投入生产，导致该年的最 大负荷增长较快年最大负荷增长高于用电量增长1 22 ，直接影响到该年的年 撮大负荷利用小时数大幅减少。2 0 0 3 年之后_ 又开始小幅度升高，主要是批新 的经济开发区和工业园区的逐步投入使用。 2 22 月度负荷特性变化分析 本文对“十五”期间的各月月最大负荷、月最大日峰谷差和各月月负荷率等 在年度内各月之间的差异，以及逐年的变化趋势进行了分析。 1 月最大负荷变化 蕈薹荔甚妻篷萎莲雾 1 月2 月3 f i4 月5 月6 月7 月8 月9 月1 0 月1 1 月1 2 月 l 一2 0 0 0 4 一* 一2 0 0 1 一一2 0 0 2 4 一2 0 0 3 * 一2 0 0 4 一2 0 0 s 1 图2 ，72 0 0 0 2 0 0 5 年月最大负荷变化曲线图 从月最大负荷变化曲线来看： ( 1 ) 浚地区各个季节负荷分布较平衡，受季竹性影响，冬季采暖负荷占较 大比重，年最人负荷般出现在冬季1 1 、1 2 月份：夏季最大负荷一般h 现在7 月份，排灌负荷占较大比重，全年最低负荷出现在5 月份。 ( 2 ) 2 0 0 0 年以来全年的负荷水平在逐年递增，其中0 5 年、0 6 年的增眭幅 度最大。 ( 3 ) 2 0 0 1 年1 0 月份数据比往年偏低，经过对2 0 0 1 年1 0 月报表统计分析 查找出负荷低的原凶是1 0 月期间一个2 2 0 k v 变电站的远动r t u 设备故障。厂 家无备件没有及时更换，所以使得负荷曲线走直，导毁地区负荷总加减少，实 际负荷并来降低。 望二垩坐立茎堑望堑挂丝垒坌蜓 2 月最大r 峰谷差变化 冗2 月3 , q4 月5 月6 月7 月8 月g 月l o b1 1 月1 2 月 巨至亟三叵圣 2 0 0 3 卜2 0 0 4 - o - 2 0 0 5 4 图2 - 82 0 0 0 2 0 0 5 年月最大日峰谷差变化曲线图 从月最大日峰谷差变化曲线来看： ( 1 ) 受季节性影响比较明显，并且和南方形成鲜明对比该地区秋季日温 差较大，因此峰谷差较大，其次是冬季，夏季峰谷差较小，主要是夏季7 月份排 灌负荷的影响使得日负荷水平整体提高。 ( 2 ) 随着第三产业和居民生活用电量的增加，峰谷差将会越来越大。 3 月负荷率变化 墓境鸷余拳残j 月2 月3 月4 月5 h6 月7 月8 月g 月1 0 月1 1 月1 2 月 f - 2 0 0 0 ；i 至：二生：o 。z i 二”i 二i 。a ! j 亘茧j 图2 - 92 0 0 0 2 0 0 5 年月负荷率变化曲线图 从月负荷率变化曲线来看： ( 1 ) 该地区电列月负荷率不是很高“r 五”期间月负荷率保持在06 0 08 0 之间。 墨三蔓里型墨丝亟煎塑壁垒些堂塑 ( 2 ) 4 月份月负荷率最低，由于一些企业停产检修和采暖负荷的停运，造 成该月月负荷率较低。同样1 0 月份月负荷率也较低，l o 月中旬阻后，采暖负荷 开始投入运行，这些不均衡性导致月负荷率在这两个月较低。 ( 3 ) 夏季7 月份和冬季1 1 月份月负荷率较高主要是这两月的月内日负荷 水平偏高受节假日的影响不大。 2 23 典型日负荷特性变化分析 本文按季节的不同( 如夏季、冬季) 来划分，分析研究这些典型日负荷曲线变 化的特点，包括负荷曲线的形状、日最大负荷、日负荷率、日晟小负荷率、日峰 谷差以及日峰谷差率，并说明了这些负荷特性指标的变化规律。 地区季节性典型日负荷曲线变化 l 夏季典型日( 7 月份) 负荷变化 l2345678 91 0 l l l 2 1 3 l 56 1 7 t 8 1 92 02 l2 22 32 4 巨三正三巫j 亘叵三垂至至叵习 图2 1 02 0 0 0 - 2 0 0 5 年夏季典型日负荷曲线图 蔓三重皇查墨丝亟煎壁壁童些筮堑 2 冬季( 1 1 月份) 典型日负荷变化 1234 5 6789l o l l l 2 1 3 1 4 1 5 1 6 l t l 8 1 92 02 12 22 32 4 巨三至三亘三三叵三至互三三三国 圈2 - 1 12 0 0 0 - 2 0 0 5 年冬季典型日负荷曲线图 从夏、冬季典型日负荷曲线来看； ( 1 ) 历年来夏冬季典型日负荷曲线形状基本相似，都有早晚两个高峰。典 型日最高负荷多出现在晚上，且随着时间推移有增大趋势。 ( 2 ) 夏季典型日负荷曲线最大值一般出现在2 1 点一2 2 点，最小值出现在凌 晨4 点巧点；受季节性影响，冬季典型日负荷曲线最大值一般出现在1 8 点1 9 点，最小值出现在3 点4 点。由于该地区冬季采暖负荷在总的负荷中占较大比 重，所以，冬季典型日负荷晟高，且全年的最高负荷也出现在冬季。 3 夏、冬季日负荷率变化 引耵耵耵盯引 2 0 0 0 年2 0 0 1 年2 0 0 2 年2 0 0 3 42 0 0 4 年2 0 0 5 年 图2 1 22 0 0 0 - 2 0 0 5 年夏、冬季典型日日负荷率变化圈 第二章电力系统负荷特性变化分析 4 夏、冬季日最小负荷率变化 1 o o o 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 o 5 0 0 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 o 0 0 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 2 0 0 5 年 图2 1 32 0 0 0 2 0 0 5 年夏、冬季典型日日最小负荷率变化图 从夏、冬季典型日负荷率和日最小负荷率变化来看： 整体趋势是夏季日负荷率、日最小负荷率都比同期冬季要大，主要由于该地 区夏季电网农业排灌负荷所占比重较大，且在白天持续时间较长。2 0 0 4 年受气 候影响，夏季降水量比往年偏高，排灌负荷减少，导致该年日负荷率与日最小负 荷率夏季比冬季偏低。 5 夏季日峰谷差、日峰谷差率变化 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2 0 0 5 年 图2 1 42 0 0 0 年2 0 0 5 年夏季日峰谷差、日峰谷差率变化图 1 4 ； 伯 0 0 0 0 0 0 0 ； 衢 加 佰 竹 5 0 第二章电力系统负荷特性变化分析 6 冬季日峰谷差、日峰谷差率变化 3 5 0 0 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 0 0 0 2 0 0 0 年 2 0 01 年 2 0 0 2 年2 0 0 3 年2 0 0 4 年2 0 0 5 年 图2 1 52 0 0 0 年2 0 0 5 年冬季日峰谷差、日峰谷差率变化图 从夏、冬季典型日峰谷差峰谷差率变化曲线分析得出： 整体趋势看，夏、冬季峰谷差在拉大。2 0 0 4 年由于夏季降水量较大，排灌 负荷减少，导致该年夏季典型日峰谷差比相邻年份偏高；冬季气温较往年偏高， 导致该年冬季典型日峰谷差较小。“十五 期间，夏季日峰谷差率波动较大，主 要是与日最大负荷和日峰谷差变化不一致有关；冬季日峰谷差率总的趋势是下降 的。 2 2 4 该地区电网负荷特性分析总结 1 “十五 期间，该地区用电结构中，三类产业所占比重变化比较稳定， 工业用电占的比重最大，这一现状估计会维持一段时间。地区的季不平衡系数变 化比较稳定，基本保持在0 9 0 左右。 2 年最大负荷利用小时数在十五”期间整体上保持在5 5 0 0 小时左右。 3 “十五”期间地区的年用电量的增长基本上高于年最大负荷增长，年平 均增长率超过1 0 。 4 年最大峰谷差总的趋势在增大。 5 地区月负荷率不高，基本保持在o 6 0 - - 0 8 0 之间。节假日对月负荷率的影 响较大。 6 典型日负荷率变化主要受夏季排灌负荷、冬季采暖负荷影响较大。其中， 夏季明显高于冬季。 ， 加 加 伯 0 0 0 0 0 o 0 0 0 第二章电力系统负荷特性变化分析 2 3 典型行业负荷特性变化分析 对于电力系统负荷特性的分析研究，如果仅限于总负荷分析，忽视不同产业 的负荷变化和水平提高的影响，就很难准确把握电力负荷变化发展的内在过程。 由于同类行业的负荷曲线变化具有相似性，本文选取该地区用电比重大且有代表 性企业的负荷来进行典型行业【2 2 2 5 1 负荷特性分析。 2 3 1 重工业负荷特性分析 1 重工业夏冬季典型日负荷曲线变化 1 0 0 0 8 0 o 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 0 12345678 91 0l l1 21 31 41 51 6 1 71 81 92 0 2 l2 2 2 32 4 图2 1 6 化肥厂典型日日负荷曲线对比图 化肥厂属于连续性生产行业，正常情况下，由于工艺过程要求，大型化工企 业设备在一天内的负荷曲线变化十分平稳，无较大波动，负荷率较高，日负荷率 和日最小负荷率都在9 0 以上，日峰谷差小，属于最理想的用户负荷状态。 2 重工业负荷特性 ( 1 ) 季节性 重工业负荷的负荷曲线较平稳，负荷比较集中，这类负荷基本不受季节性影 响，仅仅与用户本身的负荷设备使用情况有关。 ( 2 ) 年最大负荷利用小时数 对重工业类典型用户进行分析，大多数该类用户的日负荷曲线较为平稳，波 动很小，峰谷差不大，生产日负荷率高，基本保持在0 8 5 - 0 9 5 之间，负荷量大， 日负荷率和日最小负荷率相当接近，而且同时率较高。重工业负荷年最大负荷利 用小时数在6 0 0 0 , - - 6 5 0 0 小时之间。 ( 3 ) 重工业负荷增长迅速 1 6 第二章电力系统负荷特性变化分析 “十五”期间该地区投入和扩建一批大的重点项目，导致重工业负荷增长 加快。 2 3 2 轻工业负荷特性分析 1 轻工业夏冬季典型日负荷曲线变化 ( 1 ) 一毛厂 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 o o 图2 1 7 一毛厂典型日日负荷曲线对比图 一毛厂属于二班制企业，生产性质属于非连续性生产企业，负荷主要集中在 白天，晚上后半夜负荷非常小，日峰谷差大，负荷率较低，而且夏季与冬季的负 荷水平相差较大，主要是与该厂生产的产品是否处于淡季有关。 ( 2 ) 乳制品企业 1 0 0 o 8 0 0 6 0 0 4 0 o 2 0 0 0 0 12 345 678 91 01 l1 21 31 41 51 6 1 71 81 92 02 l2 22 3 2 4 图2 1 8 乳制品行业典型日负荷曲线对比图 乳制品企业属于轻工业三班制行业，生产规律是2 0 小时一个生产周期，然 1 7 第二章电力系统负荷特性变化分析 后4 个小时的清洗过程，基本与上图符合。负荷波动不是很大，日负荷率在8 5 以上，最低负荷一般出现在早晨8 点左右，这时正好是一个生产周期结束，冬夏 季负荷水平差别不是很明显。负荷水平的高低与生产量和产品的市场销售情况相 关。 2 轻工业负荷特性 ( 1 ) 季节性 三班制的轻工业负荷的负荷曲线较平稳，受季节性影响不强，受市场销售情 况影响较大。比如乳制品企业。二班制企业负荷曲线在白天和晚上变化较大，负 荷曲线不平稳。比如一毛厂。 ( 2 ) 年最大负荷利用小时数 对三班制连续性轻工业典型用户进行分析，大多数该类用户的日负荷曲线都 较为平稳，波动很小，峰谷差不大，负荷比较集中，负荷率较高，同时率较高。 该轻工业负荷年最大负荷利用小时数在5 5 0 0 - - , 6 5 0 0 小时之间。但是，对于非连续 性企业日负荷曲线不是很平稳，波动较大，峰谷差较大，该轻工业年最大负荷利 用小时数较低。 ( 3 ) 轻工业负荷的结构变化 随着该地区产业结构调整政策的变化，一批轻工业企业如：电气、烟草类等 企业的入住，使得该地区轻工业负荷的结构有较大幅度变化。 ( 4 ) 轻工业负荷增长迅速 “十五”期间轻工业主要负荷增长是乳制品、电气、烟草等行业。 2 3 3 农业负荷特性分析 1 农业夏冬季典型日负荷曲线变化 1 o o 0 8 0 0 6 0 0 4 0 o 2 0 o o o l23456789 1 0l l1 21 31 41 51 61 71 81 92 02 l2 22 32 4 图2 1 9 农业典型日日负荷曲线对比图 农业用电特性既不同于工业用电，也不同于居民生活用电，有其自身的特点。 第二章电力系统负荷特性变化分析 农业用电在年内很不均衡，但日内变化比较均衡。用电构成主要以照明、农业排 灌溉、农副产品加工用电为主。该地区农业用电在年内和日内都很不均衡。主要 是该地区一些乡镇企业用电占的比重较大造成的。 2 农业负荷特性 农村与城市的用电负荷差别很大，农村生产与工业生产的条件不同，农业负 荷与工业负荷的特点有明显的区别。该地区农业负荷变化曲线波动较大，负荷率 保持在7 0 8 0 之间。 ( 1 ) 季节性 农业负荷的季节性是由农业生产的季节性决定的。灌溉和农副产品加工负荷 的季节性决定了夏季农业负荷比其它季节高，所以季节性强是农业负荷最重要的 特点。 ( 2 ) 年最大负荷利用小时数 农业负荷年最大利用小时数在2 5 0 0 3 0 0 0 t i 之间，所以农村负荷年最大负荷 利用小时数低。 ( 3 ) 负荷密度 农村地域辽阔、生产分散决定了农村负荷具有密度低，分布不均匀的特点。 ( 4 ) 农村负荷结构变化 随着农村经济的发展、农村产业结构的变化，农村负荷的结构也随之发生变 化。国家对农网大力改造后，使得农网的电能质量、可靠性逐步提高，电价下降， 负荷水平有很大提高，农村居民生活负荷增长很快，农业生产负荷量也增加，但 占农村负荷总量的比重却在下降。所以，农村负荷的结构将会随着农网改造的进 行发生很大的变化。 ( 5 ) 农村负荷增长迅速 过去农村负荷在计划经济体制下，由于各方面的原因，电能质量差、可靠性 低、电价高，受缺电和调峰的影响，农村负荷增长速度受到影响，随着农网改造 相继完成，农村负荷的增长速度将会增大。 1 9 第二章电力系统负荷特性变化分析 2 3 4 商业负荷特性分析 1 商业夏冬季典型日负荷曲线变化 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 0 1234567891 01 11 21 31 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 92 02 12 2 2 32 4 图2 2 0 维多利亚商场典型日日负荷曲线对比图 大型商场用电负荷主要是空调、电梯、室内照明。一般都是在9 点左右上班， 从9 点开始负荷急剧增加，冬季大概在1 1 点达到峰值，直到2 0 点一直在高峰运 行，随后急剧下降。高峰与平段负荷较高，低谷时段负荷很低，峰谷差极大，日 负荷率较低为5 4 。受季节的影响，夏季空调负荷占较大比重，一般在午后1 3 点达到峰值，冬季采暖负荷占较大比重。 2 商业负荷特性 商业负荷主要表现在大型商场、高级写字楼和宾馆酒店等的负荷变化。 ( 1 ) 季节性变化 商业负荷中空调负荷占的比重较大，总体负荷特性表现出极强的时间性和季 节性。而这种变化主要是这类用电部门越来越广泛地采用空调、电梯、制冷设备 之类的与气候敏感电器所致。 ( 2 ) 大型商场的负荷特点主要表现为：高峰与平段负荷较高，低谷时段负 荷很低，峰谷差极大，负荷率较低，与温度变化关系密切。 ( 3 ) 商业负荷已经成为电网峰值负荷的重要组成部分，同时，商业系统的 构成及运营方式较为统一，负荷曲线也没有很大的差别。 第二章电力系统负荷特性变化分析 2 3 5 居民生活用电负荷特性分析 1 居民生活用电夏冬季典型日负荷曲线变化 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 o 2 0 0 0 0 l234567 8 91 0 l l 1 2 1 31 41 5 1 61 7 1 81 92 02 12 22 3 2 4 图2 2 1 年居民生活典型日日负荷曲线对比图 居民生活用电受季节性影响较强，由于采暖负荷对北方地区居民用电负荷影 响较大，所以居民冬季负荷水平普遍高于夏季负荷水平。一般会出现两个高峰即 早高峰、晚高峰。峰谷差较大，早高峰出现在1 2 点至1 3 点之间，夏季午后次高 峰较大，主要降温负荷的影响，最大负荷出现在晚上2 l 点至2 2 点之间。同时， 冬夏季日负荷变化趋势相似，基本上与人们的日常生活规律相一致。 2 居民生活负荷特性 ( 1 ) 季节性 居民生活负荷受季节性影响较大，该地区受北方寒冷天气影响，冬季采暖负 荷占较大比重。夏季午后空调降温负荷对日负荷曲线影响较大，出现一个小的高 峰。整体看居民负荷的日负荷率较低保持在6 0 左右。 ( 2 ) 居民生活用电负荷增长迅速 随着人们生活水平的提高，各类家用电器得到普及，而且使用的频率较高， 使得居民用电负荷增长加快。 2 - 3 6 典型行业负荷特性分析总结 1 工业负荷特性中工业用户，如冶炼、石油、化工类工业等属于连续性生 产企业，由于生产工艺过程要求，必须在一昼夜内连续不断地均衡供电，这类负 荷日负荷率几乎不受外来因素的影响，仅仅与用户本身负荷设备的使用情况有 关。一般来讲，这些用户的日负荷率值较高，均在0 9 0 以上，而且日最小负荷 率与日负荷率相当接近。而工业中的非连续性生产企业，这类负荷的日峰谷差较 第二章电力系统负荷特性变化分析 大，日负荷率值较低。总之，工业负荷有两大特点，一是重工业负荷量大，而且 负荷变化比较平稳，日负荷率和日最小负荷率接近且较高；二是非连续生产工业 负荷变化波动较大，峰谷差大，负荷率较低。 2 农业负荷特性既不同于工业负荷，也不同于城市居民生活负荷，它有其 自身的特点。一般来讲，农业负荷在年内很不均衡，在日内的变化却比城市生活 负荷平稳些。目前，广大农村的用电构成仍是以照明、农业排灌和农副产品加工 用电等为主。农业排灌用电的季节性很强，日内变化不大，但年内变化很大，其 特性指标冬夏季差别较大。但是，该地区乡镇企业用电占较大比重且用电不均衡 性造成日负荷曲线变化大。 3 商业负荷特性中商业负荷主要由大型商场、高级写字楼和宾馆酒店组成。 大型商厦、高级写字楼的负荷特性表现为：负荷曲线峰谷差较大，负荷率较低， 高峰和平段负荷较高，与温度变化关系密切。宾馆酒店的负荷特性表现为：日负 荷曲线较为平缓，波动不大，负荷率较高。 4 居民用电负荷特性中居民用电负荷的大小及负荷曲线的形状，与城市大 小、人口密度及分布、气候变化以及居民收入水平有关。随着我国经济建设的发 展，人民生活水平的日益现代化，不仅居民生活用电的负荷量发生很大变化，而 且负荷构成也会发生很大的变化。电冰箱、空调和电炊具等进入人们的生活领域， 将大大的改变居民生活的负荷比例，使负荷方式得到一定程度的改善，负荷率会 相对增大，而且夏季与冬季的差别将会缩小。综合分析，凡是经济发达的城市， 居民生活水平较高，不同季节高峰负荷出现的时间也各不相同，但每个季节都有 其规律性。 2 4 本章小结 本章作为本文的基础研究部分。首先，对主要负荷特性指标进行了分析研究， 结合西部某城市的实际负荷数据，把电网负荷曲线按照年、月、典型日的时间用 电特性，对其涵义进行了深入的剖析；其次，介绍了工业、农业、商业和居民生 活负荷的用电特点，结合实际电网的负荷数据，把不同负荷特性指标在不同行业 中的特点做了进一步的阐述。 第二章影响负荷特性变化因素的定量分析 第三章影响负荷特性变化因素的定量分析 在电力系统负荷特性分析中，影响负荷特性变化的因素 5 - 2 0 】较多，如：经济 结构、居民生活消费水平、用电结构、电价和气温气候变化等。多种影响因素共 同作用的结果决定了电网负荷特性发展的态势。我们常常希望知道在众多影响因 素当中，哪些是主要因素，哪些是次要因素：哪些因素对负荷特性变化影响最大， 哪些因素对负荷特性变化影响较小。因此，为了对电网负荷特性进行更深入的分 析并对其进行改善，就必须进行相关性分析。 本章内容在上一章负荷特性深入定性分析的基础上，首次以灰色系统理论【1 3 】 为数学基础，对影响负荷特性变化因素进行了综合定量分析。 3 1 数学方法的选取 3 1 1 灰色系统理论的发展概述 灰色系统理论 3 0 , 3 1 是由华中科技大学的邓聚龙教授于1 9 8 2 年提出来的。经 过2 0 多年的发展，已经形成了一门新兴学科。它着重研究的对象是“部分信息 已知，部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定系