（电气工程专业论文）县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划.pdf

c o u n t y l e v e lp o w e rs u p p l yl o a dc h a r a c t e r a n a l y s i sa n d d e m a n d - s i d em a n a g e m e n t a b s t r a c t w i t ht h ee c o n o m yd e v e l o p i n ga tah i 曲s p e e d ，c h i n ah a se n c o u n t e r e daf a i r l yb i gc o n t r a d i c t i o nb e t w e e ne l e c t r i c s u p p l ya n dd e m a n ds i n c e2 0 0 3 ，e s p e c i a l l yd u r i n gp e a kd e m a n dp e r i o d s h o w e v e r , w i t hr e s t r i c t i o n so nb e i n g s h o r to f f u n d ，e q u i p m e n tm a n u f a c t u r i n g ，w o r k i n gc y c l e ，a n ds oo n ，n e wm a c h i n e sc a n n o tb ep u ti n t ou s ei nas h o n t e r m w i t he l e c t r i cu t i l i t yd e m a n d - s i d em a n a g e m e n t ，t h ei n v e s t m e n ta n dc o s to ne n e r g ys a v i n g so n l ye q u a lt o a b o u t1 0 o f t h ec o s tt ob u i l dan e we l e c t r i cp l a n t i no r d e rt oc o n s t r u c tc o s t - s a v i n gc o m m u n i t i e s ，i ti sn e c e s s a r y t oa n a l y z ee l e c t r i cl o a dc h a r a c t e r , c o n d u c tc o m p r e h e n s i v er e s o u r c e sp l a n n i n ga n dp r a c t i c ed e m a n d - s i d e m a n a g e m e n t t oi n c r e a s ee n e r g ye f f i c i e n c y t h i sa r t i c l ea n a l y z e st h ec o u n t yl e v e lp o w e rs u p p l yl o a dc h a r a c t e ru s i n gc u r v ef i t t i n g ，f o c u s e so nt h el o a d c h a r a c t e ri nt y p i c a li n d u s t r i e s ，a d o p tp o l i c yd e c i s i o nt r e et oc a t e g o r i z el o a dc h a r a c t e rs t a n d a r d s ，e s t a b l i s h e sc o u n t y l e v e lp o w e rs u p p l yl o a dc h a r a c t e rs t a n d a r ds y s t e m ；i ta n a l y z e st h er e l a t i v i t yb e t w e e ne c o n o m yf a c t o ra n dl o a d c h a r a c t e ru s i n gs i m p l el i n e a rr e g r e s s i o n m e t h o dt og e tt h ee f f e c t so nl o a dc h a r a c t e rb ye c o n o m yd e v e l o p m e n t ；i t s t u d i e st h ee f f e c t so nl o a dc h a r a c t e rb yw e a t h e rf a c t o ru s i n gm u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o nm e t h o da n dl i s t sm a j o r f a c t o r sa f f e c t i n gl o a dc h a r a c t e r ；i ta d o p t sa p r i o r ia l g o r i t h mt oa n a l y z eh o wt h o s ea f f e c t i n gf a c t o r sa r er e l a t e da n d t h e i rd e g r e eo fr e l a t i v i t yw i t h l o a dc h a r a c t e r a c c o r d i n gt or u d o n gl o a dc h a r a c t e r , w i t hc o n s i d e r a t i o n so n d i f f e r e n te f f e c t sb yr e l e v a n tf a c t o r s ，i ts e l e c t sa p p r o p r i a t ed e m a n d s i d em a n a g e m e n tt e c h n o l o g ym e t h o d ；i t e v a l u a t e st h er e s u l tb yi n v e s t m e n tr e t u mp e r i o d ，c o m p a r e st h ec o m p e t i t i v ep o w e rb yg a m et h e o r yt oa d d r e s sa c o m p e t i t i v ed e m a n d s i d em a n a g e m e n tm e t h o dw i t hs h o r ti n v e s t m e n tr e t u r np e r i o d b a s e do nt h i sd e m a n d s i d e m a n a g e m e n tm e t h o d ，i tr a i s e ss u g g e s t i o n st oe n c o u r a g ec o u n t yl e v e lp o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e sa n dc l i e n t st o c o n d u c tp o l i c ys t u d yo nd e m a n d s i d em a n a g e m e n t t h i sa r t i c l es e l e c t sa p p r o p r i a t ed e m a n d - s i d em a n a g e m e n tt e c h n o l o g ym e t h o dt h r o u g ha n a l y s i so ne f f e c t sb y c o u n t yl e v e lp o w e rs u p p l yl o a dc h a r a c t e ra n dr e l e v a n tf a c t o r s w eh o p et op r o m o t ed e m a n d - s i d em a n a g e m e n ti n c m m t yl e v e lp o w e rs u p p l ye n t e r p r i s e sa n dc l i e n t sw i t hs u p p o r t i n gp o l i c yt oi n c r e a s ee n e r g ye f f i c i e n c yw h i c hw i l l h e l pc o n s t r u c tac o s t - s a v i n gs o c i e t y k e yw o r d s ： l o a dc h a r a c t e r r e l e v a n tf a c t o rd a t am i n i n gg m n et h e o r yd e m a n d s i d em a n a g e m e n t 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。 研究生姥衄日期：型7 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。 签名：妞4 聊虢垂争叫 东南大学工程硕士学位论文 县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 1 1 概述 第一章绪论 近几年以来，随着经济的高速发展和人民生活水平的提高，电力供需矛盾日益突出， 特别是高温季节峰期用电负荷尤为紧张。2 0 0 2 年，江苏省最大统调负荷达1 9 7 6 2 万k w 2 0 0 3 年，江苏省最大统调负荷达2 2 1 5 4 万k w ，高峰时期负荷缺口近3 0 0 万k w ；2 0 0 4 年，随着 经济的进一步增长，江苏全省在夏季高温季节的用电缺口达到9 0 0 万肼，约占全省用电量 的1 3 。以江苏为例，在负荷缺口日益增加的同时，负荷的峰谷差进一步拉大，见表1 1 ： 表i - - l 江苏电网电力负荷情况 单位：万k w 年份最大统调负荷最低统调负荷最大峰谷差 1 9 9 8 生1 1 0 5 76 3 2 24 7 3 3 1 9 9 9 焦 1 3 6 0 67 5 5 26 0 5 4 2 0 0 0 芷1 4 8 4 39 0 8 15 7 6 2 2 0 0 1 芷1 6 3 2 69 7 0 66 6 2 0 2 0 0 2 焦1 9 7 6 21 2 1 27 6 4 2 2 0 0 3 盆2 2 1 5 4 1 3 8 4 3 8 3 1 1 1 9 9 8 年2 0 0 3 年期间，江苏全省的最大统调负荷增加了1 1 0 9 7 万肼，增长率达到 1 0 0 3 6 ，最低负荷增加7 5 2 1 万k w ，最大峰谷差增大了3 5 7 8 万肼。考虑到江苏自2 0 0 1 年开始实行有序用电，进行错峰填谷，实际上最大统调负荷更高，最低统调负荷将有所下降， 峰谷差进一步拉大。因此，如何充分挖掘低谷潜力，均衡用电负荷，缓解电力结构性矛盾， 已成为摆在电力工作者面前的重要课题。 在经济的不断发展，用电量不断增长的同时，我国还普遍存在能耗过高现象。据调查 “1 ，上海9 幢商用楼进行了全年能耗调查的测量结果表明，这9 幢商用楼的全年一次耗能量 为1 8 g j ( m 2 a ) ，超过了日本相应商业建筑的节能标准( 1 2 5 g j ( m 2 a ) ) 近4 3 3 ；北京1 0 家大型百货商场每平方米年均耗电量最高的商场比耗电量最低的商场能耗高出将近5 0 ； 北京1 6 家星级旅馆中，能耗最大的旅馆能耗费是能耗最小的旅馆能耗费的将近3 倍。工业 生产中，我国每万元产值的能耗是美国的3 倍、日本的6 倍。随着经济的发展和人民生活条 件的改善，电力需求也在不断的增长。然而，电能的增长带来了对初级能源( 煤、石油、天 然气等) 需求的不断增长，而煤、石油等不可再生能源受储藏量、开采条件、运输条件等诸 多因素的影响，不可能无止境的提高产量；同时，新的能源供应都需要付出沉重的环保代价。 特别是我国作为能源生产和消费大国，能源结构以煤炭为主，环境污染严重。从近几年的发 展可以看出，我国面临着资源贫乏( 主要是煤、油、气等) ，能源短缺和环境恶化( 尤其是 c 0 2 排放引起的气候变化) 的危机正日益加剧，采用需求侧管理方法提高电能利用率已成为 当务之急。据估算，节电投资成本为6 0 0 1 2 0 0 元k w ，而发电投资成本为：6 0 0 0 8 0 0 0 元 k 乳节电投资是发电投资的1 1 0 ，因此有必要在用户内部挖潜节能，提高电能利用率。 作为县级电力企业，随着经济的增长，电力需求同样增长强劲，以南通六县市为例， 从2 0 0 2 年以来，年均供电量增长均超过1 5 。县级电力企业同样面临电力供需矛盾的压力， 不得不在用电高峰季节采取政府指令性的有序用电方案，部分时段不得不进行了限电。因此， 对县级供电公司的负荷特性进行分析，有针对性的进行综合资源规划和需求侧管理有着非常 第l 页 东南大学工程硕士学位论文县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 重大的理论和现实意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 i 负荷特性分析的研究现状 电力系统负荷是一个周期性和随机性都很强的系统，它与社会、经济、政治、气象等 众多的因素有着极为复杂的关系。一方面，电力负荷按一定趋势有规律地发展变化：另一方 面，负荷受众多因素的影响，随时都可能发生一定的波动。作为评价电网负荷状况的主要指 标之一，电力负荷特性研究一直是电力科研人员的重要课题，在国内外一直受到各方重视。 “1 1 9 5 2 年，日本成立了由日本九大电力公司、电源开发公司等企业联合组成的“日本 电力调查委员会”，负责定期对日本电力负荷进行调查，对负荷特性进行分析，对电力需求 进行预测。主要采用最大负荷、最大3 日平均负荷、平均电力负荷、负荷率、负荷曲线等指 标对负荷特性进行分析。 我国也很早就开展对电力负荷特性的研究，1 9 8 9 年由原能源部颁布的电力工业生 产统计指标解释，其中对电力负荷特性分析的指标进行了规定，主要有最高负荷、最低负 荷、平均负荷、负荷曲线等1 4 项指标。由于各地区经济发展的不平衡，各地区历史资料积 累有一定的差距，因此各地区对负荷特性研究的深度存在一定的差距，采用的负荷特性分析 指标不完全一致。2 0 0 0 年国家电力公司开展了负荷特性调研及分析预测，对重点地区采用 的主要负荷特性指标和负荷特性曲线进行了汇总。从调研结果来看，各地区进行负荷特性调 研和分析所采用的指标不统一，有的很多，超过1 0 个，有的较少，在5 个左右。使用较多 的指标是：年最大负荷、年最小负荷、年平均负荷、年平均日负荷率、年最大日峰谷差、年 平均日峰谷差率、年最大负荷利用小时数、年负荷曲线、典型日负荷曲线等。各地区负荷特 性分析预测所采用的主要负荷特性指标见表卜2 。 表i - 2 各地区负荷特性分析预测所采用的主要负荷特性指标“3 地区 负荷特性分析预测采用的主要指标 年最大负荷、最高负荷日负荷率、代表月平均日负荷率、月不均衡系 华东数、季不均衡系数、年平均日负荷率、年负荷率、最大负荷利用小时 数、年负荷曲线、最大负荷持续曲线 浙江 年最大负荷、年最大峰谷差、年平均日负荷率、年最大负荷利用小时 年( 季) 最大负荷、年( 季) 最小负荷、年( 季) 平均负荷、年( 季) 最大峰谷差、年( 季) 平均峰谷差、年( 季) 平均日负荷率、年平均 湖北 日最小负荷率、月负荷率、最大负荷利用小时数、年负荷曲线、日负 荷曲线 年最大负荷、年负荷曲线、年最小负荷、年平均日负荷率、年平均日 北京 最小负荷率、年持续负荷曲线 年最大负荷、典型日负荷率、年平均日负荷率、年最小负荷率、月峰 上海 谷差率、年峰谷差率、年最大负荷利用小时数、典型日负荷曲线 年最大负荷、年最大负荷利用小时数、年平均日负荷率、年最大峰谷 南京 差、年负荷曲线、周负荷曲线、日负荷曲线、最大负荷日负荷曲线 第2 页 东南大学工程硕士学位论文 县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 为加深对全国负荷特性的了解，统一负荷特性指标。1 2 0 0 0 年3 月，国家电力公司组 织各网省电力公司全面、系统收集有关负荷特性资料，同时选取华东、浙江、湖北、四川四 个电网和北京、上海、福州、兰州、长沙、南宁、大连等八个城市进行负荷特性的重点调研 和分析，在此基础上，对我国的负荷特性进行了全面的分析。2 0 0 1 年国家电网公司对电 力工业生产统计指标解释中的指标进行了补充修改，增加了负荷差率等指标。由此建立了 我国进行负荷特性分析的指标体系。 一、日负荷特性 ( 典型) 日( 发、供、用电) 最大( 小) 负荷：( 典型日) 每日2 4 个整点负荷中的最 大( 小值) 。典型日一般选用最大负荷日，也可选用最大峰谷差日，还可根据各地区情况选 不同季节的某一代表日( 下同) 。 日( 发、供、用电) 平均负荷：日( 发、供、用电) 电量除以2 4 。每日2 4 个整点负 荷的平均值。 日( 发、供、用电) 负荷率：日( 发、供、用电) 负荷与日( 发、供、用电) 最大负 荷的百分比。 日( 发、供、用电) 最小负荷率：日( 发、供、用电) 最小负荷与日( 发、供、用电) 最大负荷比值。 典型日( 发、供、用电) 负荷曲线：典型日按时间顺序以小时整点( 发、供，用电) 负荷表示的负荷曲线。 ( 发、供电) 日峰谷差：日( 发、供电) 最大负荷与日( 发、供电) 最小负荷之差。 ( 发、供电) 曰峰谷差率：( 发、供电) 日峰谷差与( 发、供电) 日最大负荷的百分 比值。 二、周负荷特性 周( 发、供、用电) 负荷曲线：每周按时间顺序逐日( 发、供、用电) 最大负荷曲线。 三、月负荷特性 ( 1 ) ( 发、供、用电) 月最大( 小) 负荷：每月( 发、供、用电) 最大( 小) 负荷日 的最大( 小) 负荷。 ( 2 ) ( 发、供、用电) 月平均日负荷：每月( 发、供、用电) 日平均负荷的平均值。 4 3 ) ( 发、供、用电) 月平均日负荷率：每月( 发、供、用电) 日负荷率的平均值。 4 4 ) ( 发、供、用电) 月负荷率：又称月不均衡率，每月( 发、供、用电) 平均日电 量与最大日电量的比值。 ( 5 ) ( 发、供、用电) 月最小负荷率：每月( 发、供、用电) 日最小负荷率的最小值。 4 6 ) ( 发、供电) 月最大峰谷差：每月( 发，供电) 日峰谷差的最大值。 ( 7 ) ( 发、供电) 月最大峰谷差率：每月( 发、供电) 日峰谷差率的最大值。 4 8 ) ( 发、供电) 月平均日峰谷差：每月( 发、供电) 日峰谷差的平均值。 4 9 ) ( 发、供电) 月平均日峰谷差率：每月( 发、供电) 日峰谷差率的平均值。 四、年( 季) 负荷特性 ( 1 ) ( 发、供、用电) 年最大( 小) 负荷：全年各月( 发、供、用电) 最大( 小) 负 荷的最大( 小) 值。建议采用5 日平均年最大( 小) 负荷一一每年逐日最大( 小) 负荷3 ( 5 ) 点移动平均序列的最大值。 4 2 ) ( 发、供、用电) 年平均日负荷：全年( 发、供、用电) 月平均日负荷的平均值。 ( 3 ) ( 发、供、用电) 年平均日负荷率：全年( 发、供、用电) 月平均日负荷率的平 均值。 4 4 ) ( 发、供电) 年平均月负荷率：全年各月( 发、供电) 平均负荷之和与各月( 发、 供电) 最大负荷日平均负荷之和的比值。 第3 页 东南大学工程硕士学位论文县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 ( 5 ) ( 发、供电) 季负荷率：又称季不均衡系数，全年各月( 发、供电) 最大日的最 大负荷之和的平均值与年最大负荷的比值。 ( 6 ) ( 发、供、用电) 年负荷率：全年( 发、供、用电) 平均小时电量与年最大负荷 的比值。 ( 7 ) ( 发、供、用电) 年最小负荷率：全年( 发、供、用电) 日最小负荷率的最小值。 ( 8 ) ( 发、供电) 年最大峰谷差：全年( 发、供电) 日峰谷差的最大值。 ( 9 ) ( 发、供电) 年最大峰谷差率：全年( 发、供电) 日峰谷差率的最大值。 ( 1 0 ) ( 发、供电) 年平均日峰谷差：全年( 发、供电) 日峰谷差的平均值。 ( 1 1 ) ( 发、供电) 年平均日峰谷差率：全年( 发、供电) 目峰谷差率的平均值。 ( 1 2 ) ( 发、供、用电) 年最大负荷利用小时数：( 发、供、用电) 年用电量与( 发、 供、用电) 年最大负荷的比值。 ( 1 3 ) ( 发、供电) 年持续负荷曲线：按全年中系统( 发、供电) 负荷的数值大小及 其持续小时数顺序绘制的曲线。 ( 1 4 ) ( 发、供电) 年负荷曲线：按全年中逐月( 发、供电) 最大负荷绘制的曲线。 1 2 2 需求侧管理的研究现状“” 7 0 年代影响世界的能源危机促使美国及其它西方工业国家开始重视能源问题、重视节 能节电，以提高能源利用的综合效益。1 9 7 8 年春，美国联邦公共电力法规委员会制定了一 系列的节能和节电的政策法规，要求各洲电力公司实施“最小成本计划”( 简称l c p ) 和需求 侧管理。这是需求侧管理的最早应用。随后，三十多个洲的电力或能源法规委员会也制定了 相应的政策法规。 美国自7 0 年代采用该技术以来，取得了巨大的经济效益。1 9 7 9 年至1 9 9 1 年间，美国 电力公司采纳需求侧管理计划使其原定的装机计划普遍推迟了2 5 年。这1 2 年间，这些 电力公司推迟的装机总容量达1 9 0 0 0 兆瓦。通过分析测算，1 9 8 1 1 9 9 0 年实施需求侧管理 使美国的电力企业综合经济效益每年约提高6 ，一些公司还缓解了装机资金的紧张状况， 提高了竞争力和信誉。由于减少装机，也降低了污染物的排放量。 为了鼓励电力公司实施需求侧管理，联邦政府和各洲电力委员会改革了传统的管理体 制，改变了以售电收入来衡量公司效益的财务制度，并赋予电力公司双重投资功能。双重投 资功能就是既投资于电力扩大再生产，又投资于实施需求侧管理计划，并要求后者平均利润 率大于前者。 9 0 年代以来，国际能源和环境方面的有关组织和机构及不少国家的政府部门，非常关 注综合资源规划方法和需求侧管理技术的研究和应用，每年都多次召开世界性和地区性的研 讨会。加拿大、巴西、墨西哥、法国、德国、荷兰、瑞典、丹麦、波兰、俄罗斯、澳大利亚、 印度等国家己经或正在采用这种方法，使电力规划和资源配置更加合理、管理更加有效。 进入9 0 年代，需求侧管理方法陆续引入我国。目前，国家电力公司电力需求侧管理 指导中心在江苏无锡成立。该中心负责国家电力公司系统电力需求侧管理的生产和具体指 导，开展培训和新闻发布，举办节能技术产品展览，进行技术咨询服务等。 我国深圳、上海、广州、北京已经陆续实施了一些需求侧管理项目，并取得一定效益。 其中北京市三电办与电科院电经所合作成立了“开发北京地区低谷电力市场”课题组，并取 得了较好的成效。 美国能源部9 0 年代初的统计，美国有3 1 个洲在电力系统中应用了综合资源规划方法， 9 0 0 个电力单位在不同程度上执行了需求方管理计划，通过采用科学的用电管理技术，以及 建立合理的电价制度等方法，使高峰负荷得以削减，用电效率得以提高，从而取得了显著经 济效益。 第4 页 东南大学工程硕士学位论文 县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 8 0 年代后期，特别是9 0 年代以来，综合资源规划方法和需求方管理技术逐步扩展到 许多国家，其中包括发达国家，也包括电力供应和投资短缺的发展中国家。如加拿大、法国、 英国、德国、瑞士、丹麦、芬兰、捷克、印度、泰国、韩国、日本、台湾、香港等。这一方 法和技术的实施都在不同程度提高了这些国家和地区的能源开发利用效果，提高了终端能源 的利用率，获得了较明显的社会和经济效益。这些国家和地区在实施需求方管理的过程中， 针对各自的特点，研究和制定出了与己相适应的用电管理系统和价格体系。如德国r w e 能源 公司的自动负荷管理系统，法国电力公司的能源管理系统针对不同用户分别实施绿色电价、 黄色电价和蓝色电价，为我们研究电力需求侧管理提供了有益的借鉴。 1 9 9 2 年开始，综合资源规划方法和需求方管理技术陆续介绍到我国，引起了政府有关 部门和学术界的注意。一些省市的电力公司先后将需求方管理技术应用至用电管理中，并取 得了明显的效益。 9 3 年6 月，国家计委资源司立项，委托国家计委中科院和深圳市能源总公司合作，在 深圳市试点研究需求侧管理，经过实践取得显著经济效益。深圳市实施该方案仅投入3 3 亿人民币，而其节能降耗所节约的能源却相当于新建一台6 0 万千瓦的发电机组的效益。按 目前燃煤电厂每千瓦投资6 5 0 0 元计算，可减少电力建设投资3 9 亿元人民币，两相平衡节约 资金近3 5 7 亿人民币。节电投资和节电成本只相当于新建电厂造价的1 0 左右。此后，北 京、上海、浙江、天津、湖北等省市的电力公司，也相续开展了适合本省、市特点的需求方 管理，提出了分时电价、峰谷电价、可中断电价等适宜需求方管理的价格体系，以及科学的 用电管理系统，提高了能源的利用率，降低了发电成本，系统负荷率得以改善。 由于各地用电特性存在差异，针对不同的地区，必须根据自己的具体情况来进行需求 侧管理，通过研究、了解地区负荷特性来指导需求侧管理。于现有的负荷特性分析的指标， 由于是在对大区域、大电网负荷特性进行分析的基础上建立起来的，存在指标数量多，分析 复杂，县级电力企业用于进行负荷特性分析难度和工作量较大。从负荷特性指标的建立情况 看，负荷特性指标的建立主要根据经验建立，其中部分指标能否真实反映负荷变化规律有待 验证，如“年最大负荷”指标；负荷特性分析方法主要以定性分析为主，辅以简单的定量分 析，有效的定量分析方法较少。现有需求侧管理研究大多在省、市的层面上进行，对县级供 电企业如何针对其负荷特性，采用相应的技术手段；如何运用经济杠杆，调节电力供求；如 何实行有序用电、促进合理用电研究甚少。 1 3 论文研究的主要内容 本文是在电力供需日趋紧张，电力供给由季节性、时段性的缺电发展到普遍性、全年 性的短缺的情况下撰写的。主要通过研究县级负荷特性，建立县级负荷特性的指标和评价体 系，探讨在不同负荷特性下的需求侧管理方法组合，以达到科学合理引导电力消费，降低高 峰电力需求，缓解电力供应紧张局面的目的。 ( 1 ) 运用数据挖掘技术对县级电力企业的负荷特性进行分析 首先，从微观的角度对负荷特性进行分析。文中将从行业分类开始，根据行业的不同， 分析各种行业的负荷特性。对于部分对负荷特性产生较大影响、用电量在全社会用电量中比 重比较大的行业，将对其负荷特性进行重点研究。对工业，按照钢铁、医药等具体行业分类 进行研究，对商业，按照百货公司、超市等不同的销售方式进行研究。 然后，运用负荷特性分析指标对县级电力企业的负荷特性进行分析，将分析的结果进 行比较，运用决策树分析技术筛除变化较小，不能反映负荷特性的指标，建立县级电力企业 负荷特性指标体系。 ( 2 ) 对影响负荷特性的相关因素( 主要是自然因素和政策因素) 进行分析，分析相 第5 页 东南大学工程硕士学位论文 县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 关因素对负荷特性的影响，运用数据挖掘技术对影响负荷特性的诸多因素与负荷特性的关联 规则进行挖掘，研究各相关因素的分析方法。 ( 3 ) 通过对县级供电公司负荷特性的指标和评价体系的分析，了解县级电力企业的 负荷特性，摸清县级负荷特性的现状，把握负荷特性的变化规律和发展趋势，对各种需求侧 管理方法进行博弈分析与经济比较； ( 4 ) 最后，在提出需求侧管理方法的基础上，对如何鼓励县级供电企业和客户进行 需求侧管理方法进行政策研究，提出建议。与地区错峰方案相结合，对实施效果进行分析评 价。 论文的具体安排如下： 第一章：绪论 对负荷特性分析与需求侧管理的必要性进行了概述，介绍了负荷特性分析与需求侧管 理的国内外研究现状，最后归纳了本文的主要工作。 第二章：负荷特性分析基础 介绍了负荷的组成与分类，分析了电力系统负荷的特点。 第三章：负荷特性分析 本文首先分析了县级负荷特性，并对部分用电量在全社会用电量中占比较大的行业的 负荷特性进行重点研究。运用负荷特性分析指标对县级电力企业的负荷特性进行分析，将分 析的结果进行比较，运用决策树分析技术筛除变化较小，不能反映负荷特l 生的指标，建立县 级电力企业负荷特性指标体系。 第四章：相关因素分析 运用一元、多元回归分析对影响负荷特性的相关因素( 主要是自然因素和政策因素) 进行分析，分析相关因素对负荷特性的影响，运用a p r i o r i 算法对负荷特性影响因素进行关 联度分析，给出各相关因子与负荷特性的关联度。 第五章：需求侧管理技术措施分析 根据如东负荷特性，考虑相关因素影响的不同，有针对性的选取需求侧管理技术措施， 运用投资回收期法进行效益评估，并采用博弈分析对其竞争力进行比较，给出投资回收期短、 有竞争力的需求侧管理方法。 第六章：需求侧管理方法的政策建议 在提出需求侧管理方法的基础上，对如何鼓励县级供电企业和客户进行需求侧管理方 法进行政策研究，提出建议。 第七章：总结与展望 对本文的工作加以总结，并提出今后进一步的工作。 第6 页 东南大学工程硕士学位论文县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 第二章负荷特性分析基础 电力系统负荷根据范围的不同，可将其分为综合用电负荷、供电负荷、发电负荷几种。 其中电力系统的综合用电负荷指的是系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和， 它是把工业用户消费的功率与居民、商业、农业、交通运输业和市政生活消费的电功率相加 而得。 电力系统负荷是一个周期性和随机性都很强的系统，它与社会、经济、政治、气象等 众多的因素有着极为复杂的关系。一方面，电力负荷按一定趋势有规律地发展变化；另一方 面，负荷受众多因素的影响，随时都可能发生一定的波动。因此，我们在对县级电力系统的 负荷特性进行分析、研究时既要充分分析又要掌握并利用其规律性。 2 i 负荷的组成 电力系统负荷根据不同的行业、不同的生产性质，由不同的用电设备组成。从微观上 来看”，各种不同的用电设备都是由几种基本元件所组成，如电饭锅、白炽灯等就主要由电 阻元件构成，电容器主要由电容元件所组成，高频线圈、电磁铁和变压器主要由电感元件所 组成，各种不同的元件相互组合，就构成了不同的用电设备。 从宏观来看，不同的行业因其生产性质的不同，使用的用电设备各不相同。居民( 商 业) 用户的用电设备通常包括”“：电热器具、电力采暖器具、制冷( 空调) 设备、家用热水 器、照明设备、冰箱、炊事器具、洗衣( 洗碗) 设备、水加热( 水过滤) 设备等；工业用户的 用电设备通常包括异步电动机、同步电动机、电热设备、整流设备和照明设备等。在工业负 荷中，对于不同的行业，用电设备的组成也各不相同。在同一行业内部，由于产品的不同， 使用的用电设备也有所差异。表2 - 1 所示是全国范围内对几类工业用户用电设备比重的统 计。 表2 - i几类工业用户用电设备比重的统计” 化工企业化工企业机械加工 义 中小企业纺织企业冶金企业 ( 化肥)( 电化)企业 异步电动机 7 9 1 9 9 8 5 6 0 1 3 o 8 2 5 2 0 o 同步电动机 3 2 4 4 o 1 3 i 0 0 电热设备 1 7 7 n0 2 1 5 0 7 0 o 整流设备 8 7 o 1 2 不同地区电力负荷组成方式的不同，决定了负荷的不同特点，也决定了相应影响因素的 不同，其结果是，不同地区的负荷对同一影响因素的相应特性具有差异。对同一地区的不同 时期，同一影响因素的影响也会不同。所谓的负荷组成的差异性主要体现在两个方面：一是 负荷种类，二是各种负荷成分所占比重。不同组成的负荷在这两方面的差异决定了它们的负 荷特性及对不同影响因素响应的不相同。究其原因，不同的组成成份对各种影响因素的灵敏 第7 页 东南大学工程硕士学位论文县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 度不同，表现出不同的特性。可见，负荷的具体组成对负荷特性具有根本性和决定性的影响。 表2 2 列出了如东县2 0 0 3 年各月的不同行业用电所占当月总电量的百分比。 表2 22 0 0 3 年不同行业用电比重统计 大工业非普工业农业生产商业城镇居民农村居民其他照明 月份 用电用电用电用电生活用电生活用电用电 一月4 2 0 2 1 4 6 0 1 1 6 3 0 8 2 4 5 5 2 4 5 2 1 8 6 二月3 5 1 2 1 5 6 4 1 3 2 9 0 8 6 7 1 4 2 6 2 3 1 7 2 三月3 6 2 0 1 7 8 1 1 0 7 9 1 8 0 3 8 6 2 4 7 1 4 8 4 四月 3 7 7 3 3 5 3 0 1 2 2 0 o 7 4 7 1 3 3 6 7 3 2 3 五月 5 2 1 8 1 7 5 5 5 0 4 1 0 8 3 9 3 1 7 8 7 2 3 5 六月 4 8 3 7 1 8 1 3 1 1 9 8 1 1 4 6 8 4 1 2 2 4 1 2 9 七月 4 4 0 9 1 8 4 2 1 0 8 7 0 8 7 5 7 0 1 7 2 1 2 8 3 八月 3 7 2 1 3 3 8 6 8 9 5 1 1 0 6 0 7 9 2 7 3 5 4 九月5 4 7 3 3 9 4 9 0 3 1 5 7 6 1 4 2 1 9 1 2 6 8 十月 4 6 6 9 1 2 2 6 1 2 0 0 9 61 5 3 9 5 6 1 5 6 7 2 2 9 十一月 5 4 0 6 1 2 5 5 5 2 0 1 7 8 3 1 2 2 0 7 8 2 5 1 十二月 4 2 1 4 2 2 0 5 7 1 1 1 0 3 4 8 0 2 1 4 9 9 61 3 7 从表2 - 2 中可以发现不同行业用电所占总电量的比重：首先，工业用电量占总电量的绝 大多数：然后是城乡居民生活用电所占比例少于工业用电；其后是其它事业用电( 其它事业 负荷主要是卫生、体育、社会福利事业、教育、文化艺术、广播电视业、科学研究、国家机 关和社会团体等的用电总和) 。这三类负荷占系统总负荷的比例达到了9 5 ，因此，对总电 量起着重要的决定性作用。 2 2电力负荷的分类 电力负荷的分类是说明国民经济各部门用电情况和变化规律，反映电气化的发展水平 和趋势的指标，分析研究经济增长与电力生产增长、社会产品增长与电力消耗量增长的相互 关系，进行负荷特性分析的依据。电力负荷按照不同的标准，可以分成不同的类型。如按重 要性来分，可以将电力负荷分成一类负荷、二类负荷、三类负荷等：通过对负荷的影响大小 来分，可以将负荷分为基本正常负荷、天气敏感负荷、特别事件负荷和随机负荷等。为了便 于对不同的负荷进行分析，从而对负荷特性进行研究，一般将电力负荷按国民经济行业进行 分类，可分为行业用电负荷和城乡居民生活用电负荷两大类。行业用电负荷包括第一产业， 第二产业、第三产业所有用电负荷的总和，城乡居民生活用电负荷包括城镇和乡村居民家庭 照明、家用电器等生活用电负荷。 一、行业用电负荷 行业用电负荷具体可以分为以下几种“”3 ： 1 、农、林、牧、渔业用电负荷 第8 页 东南大学工程硕士学位论文县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 这类负荷主要包括从事各种农作物种植活动时消耗的电力负荷，林木的培育、种植、 抚育、采伐、运输过程中消耗的电力负荷；为获得各种畜禽而从事的动物饲养活动中消耗的 电力负荷；在海洋、内陆水域养殖和捕捞活动时消耗的电力负荷以及对农、林、牧、渔业生 产活动进行各种支持性服务时消耗的电力负荷。这部分负荷受季节、气温等自然条件的影响 很大，有时候变化比较剧烈。比如，气温的降低可能会造成农作物灌溉负荷骤降。此外，由 于我国地域广阔，各地气候的不同，地理位置也会对这类负荷产生较大的影响，比如，一场 大雨对北方干旱地区而言可造成农业负荷骤降，但却可能造成南方多雨地排涝用电负荷的剧 增。 2 、工业用电负荷 工业负荷是指工业企业用于工业生产的用电，包括提供生活消费品、制作手工工具的 轻工业和为国民经济各部门提供物质技术基础的重工业用电。按其行业性质来分，可以将 工业分为： ( 1 ) 采选业，具体包括煤炭采选、石油天然气开采、黑色金属矿采选、有色金属矿 采选、非金属矿采选。主要为国民经济生产提供物质生产资料； ( 2 ) 制造业，具体包括食品、饮料及烟草制造，纺织，服装加工，木材加工及家具 制造，造纸业，印刷业，文教体育用品制造、石油加工、化学工业、医药工业、橡胶及塑料 制品、非金属矿物加工、黑色金属加工、有色金属加工、金属制品、机械设备制造、交通运 输及电气电子设备制造、工艺品制造等。主要是将原材料经过物理或化学变化，产生新的产 品； ( 3 ) 电力、燃气及水的生产和供应负荷，包括发电厂的厂用电、线路损失负荷，燃 气和水生产在供应过程中消耗的电力负荷。 一般来说，在一年时间范围内，工业用电负荷是比较恒定的，受阴雨、光照等自然气 候条件和季节变化的影响较小。 3 、商业用电负荷 商业负荷，主要是指商业部门里的照明、空调、动力等用电负荷。包括批发、零售中 消耗的负荷和有偿为客户提供住宿和餐饮活动时消耗的电力负荷。商业负荷覆盖面积大，且 用电增长平稳。但随着季节的变化，商业负荷同样存在较大的波动。虽然商业负荷在电力负 荷中所占比重不及工业负荷和民用负荷，但商业负荷中的照明类负荷占用电力系统高峰时 段。此外，商业部门由于商业行为在节假b 会增加营业时间，从而成为节假日中影响电力负 荷的重要因素之一。 4 、其它用电负荷 这类负荷包括地质普查和勘探过程中消耗的负荷；建筑和安装过程中的用电负荷；交 通运输、仓储和邮政服务中的用电负荷；信息传输、计算机服务和软件制造、服务过程中消 耗的用电负荷；金融、房地产、商务过程中消耗的用电负荷；公用事业及管理过程中消耗的 用电负荷。 这部分负荷占负荷总量的比重较小，但随着第三产业的不断发展，其在国民经济中所 占比重的不断增加，推动了建筑、计算机服务、信息传输、房地产、仓储等行业的发展，使 其用电量迅速增长，呈现出快速增长的趋势。 二、居民用电负荷 居民用电负荷主要是居民的家用负荷，它具有经常的年增长以及明显的季节性波动特 点，而且居民用电负荷的特点还与居民的b 常生活和工作的规律紧密相关。但居民负荷的季 节性变化在很多情况下，直接影响系统峰值负荷的季节性变化，但其影响程度则取决于居民 用电负荷在系统总负荷中所占的比例。 随着经济的不断发展，尤其是随着空调、电冰箱、彩电等家用电器的广泛使用，居民 第9 页 东南大学工程硕士学位论文 县级供电公司负荷特性分析及需求侧管理规划 负荷变化对系统峰值负荷变化的影响越来越大。同时居民负荷在系统负荷中所占的比重，以 及居民负荷季节性变动对系统峰值负荷季节性变动的影响，都会越来越大。 从负荷的特点看，地区间呈现不同的特点，如夏季的南方由于大量空调投入，负荷剧 增；而北方的冬季在取暖器投运后，也会造成用电负荷增长等。在同一天内，负荷也极不平 衡，生活用电的高峰往往和电力系统高峰段重叠。 2 3 电力系统负荷的特点 不同类型的负荷具有不同的特点和规律。但受电力特点( 即电能无法大量储存，电力 的生产和消费必须在同一瞬间进行) 的影响，电力负荷呈现出如下的共同特点： ( 1 ) 电力系统的负荷是经常变化的，不但按小时变、按日变，而且按周变，按年变。 但对电力系统的负荷曲线从每天来分析，负荷的变化具有周期规律，图2 一l 所示为某地区以 天为周期的负荷曲线。 # 篙 鬟。一。一一一。一一 l i !“； ；镕 i 1 “* f t ￥* 12 54 97 39 7 1 2 11 4 5 日小时( h ) 图2 1以天为周期的负荷曲线 ( 2 ) 电力负荷同时又是连续的，这是指在负荷曲线上任意相邻两点之间的变化是连 续的，不存在奇点，从电力系统的稳定性要求可以找出负荷的连续性的原因。电力系统的运 行条件一般可以用三组方程式来描述“。一组微分方程式用来描述电力系统元件及其控制 设备的动态行为：另两组代数方程式则分别构成电力系统运行的等式和不等式约束条件。 所谓等式约束条件就是电力系统发出的总的有功和无功功率应随时随刻与电力系统 中随机变化着的总的有功和无功负荷( 包括线损) 相等。这是电力系统正常运行的必要条件。 可用下列数学公式表示 y 一y 如一y 廿s = 0 ( 2 1 ) 2 q o 一一艺幽一9 = 0 ( 2 2 ) 其中p g 、( ) g 发电机或其他电源设备发出的有功和无功功率； 凡、q 工各种有功和无功负荷 p 、a q 电力系统中各种有功和无功功率的损耗 其中一组代数方程式构成