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电力高级经营师论文电力能源论文铜川市高温气候规律及对电力能源影响摘要 本文统计了19642007年44年铜川市高温资料，通过分析高温的年、月变化特征，得出结论：1964年2007年35的高温日数呈先减后增趋势，20世纪70年代中期开始呈线性减少趋势，80年代中期90年代初期最少，90年代中期开始呈线性增加趋势；极值均出现在南部地区，1972年和1997年出现两次峰值，1997年达到44年气候最高值；极端高温变化趋势和高温日数变化趋势基本一致。高温发生时加深了城市电力能源消耗供需矛盾。 关键词 高温 气候规律 电力能源 气象条件对电力负荷的影响，近年来受到人们的高度关注，在其相关分析方面已经做了不少有意义的工作1-4。刘健5等从气候变化对江苏省城市用电影响方面进行了分析,指出夏季高温异常是居民和城市系统用电增加的重要气候因子。袁顺全6等从我国能源结构变化方面分析了气候变化对电力的影响。张立祥7的研究得出供电量与气象条件显著相关的时段，并分月建立了日供电量的预测模型；极端高温天气已被专家认为是全球性自然灾害，持续高温会给工农业生产和人们日常生活等造成较大影响，居民用水用电量大增，电力设施故障率加大。因此，研究高温的发生规律，做好高温季节的用电量预报，让政府提前做好电力能源的调度，能达到趋利避害的作用。 1.资料及处理 1.1 资料选取 铜川市位于陕西省中部，地处东经10835至10929，北纬3448至3535之间，地貌特点是南部海拔低、地势平坦，西北部海拔高、山峦起伏，中东部为残塬沟壑区，属大陆性季风气候。铜川地形复杂，所辖的三个县市气候差异较大，宜君县历史极端最高气温小于35，本文仅分析中南部铜川市和耀州区的高温天气。所取资料为19642007年铜川市中南部铜川市和耀州区的逐日最高气温。本文电力部分数据来源于申甲寅等编写的铜川地区电网2004-2007年度运行方式。 1.2 高温标准划定 将一日内最高气温35定义为一个高温日，连续3天最高温度35（允许有一天小于35的间歇）为一次高温天气过程进行统计分析。 2.高温变化特征 2.1高温日年变化特征 统计了19642007年共44年铜川市高温天气资料，铜川站最高气温35的高温日55天，年平均1.25天；耀州区310天，年平均7天。南部高温日数明显多于中部。总体呈先减后增趋势，20世纪70年代中期开始呈线性减少趋势，90年代中期以后呈线性增加趋势，60年代中期70年代中期和90年代中期以后高温日数明显偏多，1972年和1997年分别出现两个峰值，而且在1997年达到44年气候最高值，70年代后期90年代初期高温日数偏少，80年代中期90年代中期较少。 图1是铜川市19642007年高温日数分布图，耀州区20世纪60年代中期70年代中期和90年代中期以后明显偏多，多数年份高于10个高温日，最多的年份是1997年共24天，次多年是1972和1967年，分别为18天和17天，70年代中后期到90年代中期日数偏少，多数年份低于10个高温日，19861993年低于5个高温日。中部铜川站高温日数普遍较少，阶段性特征明显，除1995年和2005年外，其余年份均低于5个高温日，60年代中期70年代中期偏少，低于5个高温日；70年代中期80年代中期很少出现35的高温日，19751981年未出现高温，90年代中期高温日数开始增多，1995年和2005年达到最高值，均为6个高温日。 图1 铜川市19642007年高温日数分布图 2.2高温日数月变化特征 铜川市高温天气一般出现在59月，南部耀州区有频数多，出现早，高温天气过程持续时间较长的特征。最早出现在5月7日（1981年），最晚出现在9月9日（1997、1999年），受一定的大气环流影响，高温持续时间长短不一，19642007年耀州区出现了27次连续3天35的高温天气过程，持续时间最长的是1968年7月下旬、1997年8月下旬日和2005年6月中旬连续6天35的高温过程，其次是1997年9月上旬、2002年7月中旬和2005年7月中旬出现的持续5天35高温过程，还有1971年7月中下旬、1995年7月上中旬和2002年7月中旬、2006年6月中旬连续两个3个高温日的高温天气过程。90年代中期以后南部耀州区高温日的持续时间有增加趋势；铜川市持续3天的高温天气过程极少。 表1铜川市19642007年高温日数月分布 表1是铜川市高温日数月分布情况，从表中可以看到，高温天气主要出现在6月、7月，占全年高温日数的3040%，8月高温主要出现在上旬；5月、9月很少出现高温。南部在5月下旬开始出现高温。 3.极端最高气温变化特征 3.1极端最高气温年变化特征 极端最高气温（以下简称极端高温）是体现一地炎热程度的物理量。图2是铜川市19642007年极端最高气温变化曲线，耀州区明显高于铜川站。铜川站和耀州区的极端高温变化趋势基本一致，20世纪70年代中期开始呈线性减少趋势，90年代中期以后呈线性增加趋势，1972年和2002年耀州区两次出现峰值，1972年6月11日达到历史最高值39.7；铜川站1966、1972年和1998年出现三次峰值，1966和1998年6月21日均达到历史最高值37.7；70年代中后期90年代中期相对偏低，1984年出现历史最低值：铜川站32.1，耀州区33.8。19642007年耀州区平均极端高温是36.7，有21年均超过平均极端高温。铜川站平均极端高温是34.9，有20年均超过平均极端高温。 耀州区有17年出现37高温，共38次，其中6月出现的频率最大，占37高温日总数的41.7%，主要在中下旬，其次是7月占36.1%， 8月最少。铜川站有4年出现37的高温共8次，集中在6月下旬。 图2 铜川市19642007年极端高温变化曲线 3.2极端最高气温变率地区差异分析 图3铜川市19642007年极端高温变率趋势线 极端高温变率的变化同极端高温变化趋势基本一致，20世纪60年代中期80年代初期中部铜川站极端高温变率一直低于南部耀州区，80年代初期开始中部变率逐渐大于南部变率（图3），90年代中期中部变率明显大于南部，表明中部极端高温逐年增加幅度有超过南部的趋势，而且在90年代中期达到高峰。用1982年为界限，19641982年平均变率为：铜川站-0.03/10a，耀州区站0.06/10a，19822007年平均变率为：铜川站0.03/10a，耀州区站-0.05/10a。这表明铜川中南部地区80年代中期以后极端高温增加趋势与翟盘茂和潘晓华8-9等研究的最高温度和白天的极端高温事件有趋于增加的结论一致。 4.高温对供电系统的影响 高温对电力能源消耗的影响有二方面，一是高温灾害天气造成电力负荷呈大幅度增加的趋势，高温时间长会加大对电力负荷的要求；二是对电力设施产生影响，导致电力能源的供需紧张，造成停电、断路等事故，从而影响社会各行业的正常运转。 4.1 高温强度、持续时间对电力负荷的影响 随着电力事业的不断发展和城乡人民生活水平的不断提高，空调、电热水器、微波炉等大功率的家用电器越来越多地进入百姓家里，居民生活用电量呈迅速增加的趋势。2005年夏季天气酷热，空调器销售量连破记录。纳凉电器的大量使用导致铜川地区用电量急剧增加。分析研究显示，用电量高峰期的出现，总是在最高温度出现后两天内。高温持续时间越长，强度越大，对电力负荷的要求越高。据铜川市供电局统计，20042006年夏季高温期间铜川电网日最大负荷、日最大供电量逐年增长（见表2），这远远超过变电站所有发电机组的最大发电负荷，只能满足部分生产、生活需求。 2005年6、7月均出现6天的持续高温，电力负荷比2004年同比增长9%。2006年6月中旬1519日的高温天气过程，对铜川最大电力负荷造成较大波动，铜川电网负荷逐日攀升，6月17 日最高气温达到39.1，电力负荷高达45.7万Kw，已是6月第 5次刷新历史记录，较2005年6月同比上升53%，此次高温对电力负荷影响明显。07年高温日数少，对电力负荷影响不大，比06年同比下降了44%。 高温的持续时间和强度相比，强度对电力负荷影响较大，最高气温越高，负荷越大，06年6月高温持续时间5天少于05年6、7月的高温持续时间，但最高气温大于05年，结果06年6月的最大电力负荷比05年增长53%。 夏热期间居民生活用电量随气温变化的骤升骤减现象在我国具有普遍性。例如，1998年长江中下游地区进入7月以来，普通出现持续35以上的高温天气，上海、南京、杭州、南昌、武汉等地的日最高气温普通达3638，有的达39。致使居民生活用电量急剧增加。上海7月14日用电量创历史最高记录，最高用电负荷达8.786106kW，较上年同期净增8.3105kW，其中空调负荷猛增到3.0106kW，全市日用电量达1.7亿度，较上年同期增长8%。 可以看出，两者之间的关系极为密切，其线性回归拟合方程为： E=183.81+8.047TM相关系数R2=0.6372，通过=0.001的显著性检验。 式中E为逐日用电量(万度)，TM为前一天最高气温()，r为相关系数，为显著性检验水平。 实线：用电量，虚线：最高气温 可见，夏热期间居民生活用电主要取决于最高温度，最高气温越高，两者关系越密切。上面线性回归方程式也可以用于夏季日用电量预报，当做出日最高气温预报时，便可根据最高气温和日用电量线性关系求出日用电量，用2004、05年67月最高气温进行回代检验，拟合度较好，日用电量预报值和实况误差小于10%，可以应用于业务中。 4.2 高温对电力设施的影响 由于高温影响，导致电力设施本身发生故障造成供需矛盾也较多，如05年6月9、10、19日出现开关跳闸，光缆线路放电等事故，出现地区性、时段性的缺电，电力局采取拉闸限电，避免高峰负荷。显而易见，异常高温天气对铜川电网的安全可靠运行提出严峻的考验，对铜川电力提出更高的要求，为确保电网安全稳定运行，铜川供电局制定电网迎峰度夏应急预案，每年进行改造，增加全区供电负荷，当遭遇高温极端气候事件等造成电力紧张时，将采取“先避峰、后错峰、再限电、最后拉闸”的措施优先保障城乡居民生活用电，确保迎峰度夏期间电网安全稳定运行。 资料表明，上海市因设备超负荷运行，故障明显增多，一天内供电部门就出动2500多人次，修复各类用电故障500多起。杭州1998年7月216日持续半个月高温，市民用电量剧增使杭州电网负荷每天创“历史最高记录”，停电及低电压频繁出现。南京、南昌日用电量也都创历史最高记录。 5.结论 5.1 高温日数和极端高温变化趋势基本一致，20世纪70年代中期开始呈线性减少趋势，90年代中期呈线性增加趋势，70年代中期和90年代中期出现两次峰值，70年代中后期到90年代初期相对偏少、偏低。 5.2 铜川市高温天气集中在6月、7月的中下旬，中部地区6月出现高温频率最高，南部地区7月出现高温频率最高，均占总高温日数的40%。 5.3 极端高温特点: 20世纪60年代中期80年代初期南部极端高温一直大于中部，80年代初期开始中部地区极端高温逐年超过南部，90年代中期以后呈较快增长。 5.4 高温灾害天气加深了电力能源供需矛盾，使电网最大负荷、最大供电量逐年迅速增长。高温持续时间越长，强度越大，电力负荷越高。 5.5 用电量与最高气温之间有很好的相关性，用电量高峰期的出现，总是在最高温度出现后一到两天内。用最高气温作为预报因子，初步建立了用电量预报方程，经检验拟合效果较好。 5.6 铜川市辖区范围较小，资料样本时间比较短，在统计二者的相关时有一定的局限性，因此这一项工作还有待于今后进一步完善。 参考文献： 1 林小红，夏丽花，黄美金等.福州市夏季电力气象等级预测模型初探J 气象科技，2006，34(6)：774-777. 2 张小玲，王迎春.北京夏季用电量与气温的关系及预报J.气象，2002，28(2)17-20. 3 陈正洪,洪斌.华中电网四省日用电量与气温关系的评估J,地理学报,2000,55(增刊):34-37. 4 夏立新,韩雪英,李志明,郏建义. 1997年夏季郑州市气温与能源消耗J河南