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(1)随机变化的特性。电力负荷的随机性可以分为内在随机性和外在随机性两种。内在随机性主要是电力系统中非线性元件的特性决定的,所以电力系统本身就是一个大型的非线性系统,并且电力负荷是该系统中的重要的一部分,因此,电力负荷也具有非线性特性,外在表现形式就是电力负荷数据的随机变化性。(2)周期变化的特性。电力负荷具有随机变化的同时,还有一个明显的特点就是电力负荷变化的周期性,主要是由于温度、气候和工作规律等的影响,外在表现为负荷的季节性变化、周循环、工作日与节假日等特征。例如,每年的电力负荷的峰值往往出现在冬季和夏季,低谷出现在春季和秋季;每周的电力负荷周一到周五的变化具有规律性,双休日负荷相对降低;在节假日期间,电力负荷值也会出现降低的情况。
二、空间电力负荷的特性分析
电力负荷特性分析是电力系统负荷预测的基础,把握电力负荷的特点,有利于负荷预测精度的提高,同时在进行空间负荷预测时,若事先对空间电力负荷进行分析,并且针对这些特性采用一些理论来描述,也必然会改善空间负荷预测的预测精度。(1)空间电力分辨率。在进行空间负荷预测时,首先必须将预测区域按照一定的规则划分小区,但是所划分的小区的大小、类型也会影响空间负荷预测的方法的结果及精度,所以本文引入了空间电力分辨率的概念。所谓空间电力分辨率就是指在地理信息系统环境下,将预测区域按照一定规则划分为一组供电小区,如果每一个小区负荷数据都能够非常容易的采集和确定,则将该组供电小区面积的倒数称为空间电力分辨率。空间电力分辨率是对空间电力负荷的分辨电力负荷大小和分布的能力的一种描述,包括所划分供电小区的形状、大小以及能否合理确定小区负荷值3个要素。通常划分小区的方式主要有两类,一类是按照等大小的有规则的网格来划分,网格可以是长方形、正方形等有规则的图形,这一类划分方式得到的小区的负荷数据并不能直接得到,需要通过总量负荷来给划分的这些小区进行合理分配;另一类小区划分方式是按照电力设备、行政区域、供电单位等的供电区域进行划分小区,这一类划分方式得到的小区的负荷数据可以直接通过电力系统相关的电力设计的表记来收集。(2)空间电力负荷特性分析。空间电力负荷特性分析是提出可行有效的空间负荷预测方法的前提,空间电力负荷除了具有一般电力负荷的特性(即随机变化性和周期变化性)外,还具有空间负荷自身特有的一些特性,并且这些特性能够为下一步空间负荷预测方法的提出奠定基础。本课题针对的主要是按照供电范围划分方式下的空间负荷预测,因此下面主要讨论该方式下划分的小区所具有的空间特性。一是S型增长特性。空间电力负荷的增长与该地区的社会经济的增长有关,主要包括该地区的人均国民生产总值,人口数量,及当地的经济政策等。空间电力负荷各年的增长并不是平稳的,其增长曲线呈现S型。但是,空间电力负荷S型增长曲线并不是说明负荷增长总是在S型的基础上开始的,只是说明电力负荷可能处于S型增长曲线的任一阶段。另外,有的电力负荷的增长速度还会出现多次变化的情况,即多S型曲线的形式。因此,对小区进行负荷预测其实就是对小区负荷从增长速度为零,到高速发展,再到低速发展的阶段的确定。二是负荷转移特性。城市配电网是在“闭环设计、开环运行”的主导思想下建设的,所以部分馈线之间是相互联络的,即相互之间可以发生负荷转移。在电力系统稳定运行的过程中,时而会通过开关变位来倒切负荷以降低线路损耗、减少过载负荷,实现馈线间、变电所间的负荷转移。在发生负荷转移的过程中,一些是永久性转移;另一些是临时性转移。永久性负荷转移会永久的改变负荷小区的负荷,可以不计负荷转移对负荷发展趋势的影响;然而,临时性负荷转移会使负荷小区的负荷发展趋势发生大的波动,从而产生随机性很大的历史负荷数据,进而影响负荷预测的结果,所以这部分负荷转移必须在进行负荷预测的过程中予以考虑。三是空间传播特性。以上特性都是空间电力负荷在时间上所体现出来的,同时,在空间上具有传播性。随着经济的发展,在一些大负荷产生的区域,例如居民楼集中区域、学校、医院等,它们的负荷的不断增长变化会引起其周围区域的负荷的变化,这就体现了电力负荷的空间传播性。电力负荷的空间传播性是指在一定尺度下的空间电力分辨率下,负荷密度较大的小区对周围小区负荷的影响。
[关键词]电力负荷;特性;优化;调控方法
中图分类号:F426.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)27-0117-01
前言
随着人们生活方式的改变,越来越多的使用电力产品,对电力的需求量增大,这就对电力企业提出了更高的要求。工作人员需要对电力系统进行维护,优化和调控电力负荷,在此之前,需要工作人员充分的了解电力负荷的特性,并通过不断进行研究和优化调控,改善电力负荷特性,以提高电力负荷的精度,增加电力企业的经济效益。
一、电力负荷的特性
1.电力负荷具有周期特性
电力系统运行中,电力负荷特性变现为多种类型,其中最为常见的三种即居民用电负荷、工业用电负荷、商业用电负荷,这三种类型负荷特性具有不同的特点及规律。在生产电能时会将电能进行储存,所以电能的生产和使用是在一瞬间完成的,而电力负荷就具有周期性变化。电力负荷受气候、温度、节假日、工作日等影响。一般情况下,夏季、冬季电力负荷峰值较高,而春季、秋季相对较弱,因为,在春季和秋季这两个气候温度适宜的季节,电力系统运行时不会发生过高温、过低温的情况,所以,相应的电力负荷所受影响程度较少,电力系统的运行也不会有太大的波动;周一至周五,则显示出一定的规律性,双休日、节假日,电力负荷值则会降低。并且,降雨量、风力等变化也会影响电力负荷。除此之外,电力负荷还具有连续性的特性,所以,在电力负荷变化过程中不会出现大幅度的变化。
2.电力负荷具有随机变化特性
电力负荷具有随机变化的特性,主要表现在内在和外在两种,内在的随机性主要是由电力系统中所具备的特性来决定的,电力负荷系统是电力系统的一部分,所以,电力负荷系统也具有内在随机性。电力负荷系统的外在表现形式是由电力负荷数据的随机变化决定的。
二、城市配电网空间电力负荷的分析
只有对电力负荷的特点进行分析,才能提高对电力负荷的预测精确度,与此同时,如果提前对空间电力负荷进行相关分析,然后描述其相关特性,那么,对空间负荷预测的精度必然会得到改善。
1.空间电力分辨率的分析
在进行空间负荷推测时,首先要把预测区域进行划分,划分条件按一定的规则来。但是,划分的地区以及大小等因素会对空间负荷预测的精度、结果带来一定的影响,所以,要根据空间电力分配率进行。空间电力分配率是指按照一定的规则进行区域划分,将其划分为一组供电小区,如果这组小区的数据易采集,并且进一步的确定,那么就可以将这组供电小区的面积倒数成为空间电力分配率。通常情况下,由以下两种方式对小区进行划分:其一,使用大小具有规则的网格进行划分。其二,可按行政区域、电力设备等形式进行划分。以北京朝阳区为例,朝阳区及其CBD功能分区网格图,如图1。
2.空间电力负荷特性阐释
只有对空间电力负荷特性进行分析,才能提出更精准的负荷预测信息。空间电力负荷,除了一般的电力负荷特性外,还具有自身所持有的一种习性。下面探讨划分的小区所具有的的特性。第一,S型的增长特性。地区的经济增长情况对空间电力负荷有一定的影响,如地区人们的生产总值、地区的人口数量等。第二,负荷的转移特性。对于城市配电网而言,部分馈线之间相互联系,就是他们之间在进行负荷转移。在电力系统稳定运行时,一般会使用开关变位的方法倒切负荷,以降低对线路的耗损,减少过载负荷,通过这种方式使负荷得到转移。进行负荷转移过程中,分为永久性转移和临时性转移,对于永久性负荷转移,会影响负荷转移的发展形势,并产生具有随机性特性的历史负荷数据,所以,提醒工作人员在进行负荷预测转移时,要进行充分考虑。
三、电力负荷优化调控方法
近年来,随着人们用电量的增长,供电企业的经济效益得到了较大的提高,与此同时,需要供电企业提高用户的用电质量,工作人员就要对电力系统进行相应的优化,并做好电力负荷的控制,以免电力负荷耗损。在进行优化和调控的过程中,就需要我们足够的了解影响用电负荷的各种因素,在优化调控时,可从电力生产投入和电力负荷调整两部分进行,以保证电网的安全高效运行,现对优化和调控电力负荷的方法进行简要概述。
1.电价引导负荷平衡法
电力企业可以通过制定合理的电价,实现电力负荷的优化控制。电价对于电力行业来说,是十分重要的问题,电力企业是具有垄断特性的,所以在制定电价时不能单考虑自身的经理及利益,要充分考虑到国家、电力部门和用户三方面的利益,以次来维护社会的稳定和安全。要研究当前的电价问题,就必须要建立科学的电价模型,并接受来自各方的监督。随着电力改革的推进,以往的单一电价已不适于当今时代的发展,主要表现在不利于电网电源的优化,不利于电网的经济调度等方面。电力企业定价时要以成本利润为导向,并采用边际成本定价法,通过制定这一系列电价措施,以来实现对商业用电负荷、、居民用电负荷以及工业用电负荷等主要用电负荷进行有效的平衡控制,保证电力负荷的平稳。
2.需求侧管理平衡负荷法
需求侧管理(DSM)是一种先进的管理技术,被用在多种部门,广泛被用于电力部门,也称为电力需求侧管理,将需求侧管理方法用于电力负荷的管理中,可以促进其平衡性与稳定性。需求侧管理平衡负荷法是指电力企业通过各种手段,已达到减少电量消耗,节约能源、提高经济效益和环保效益的管理活动。主要包括以下几种方法:第一,引导手段。电力企业通过一系列的宣传和引导,使广大用电户对电力使用有更正确的认识,如普及节能知识活动,使用户了解到如何用电才能做到节能,以及节能的好处。第二,行政手段。政府部门和相关电力管理部门可以制定相应的法规、条例、标准等,对用户用电行为进行约束和规范,以达到节能节电,控制消费的作用。可使用的措施可以有减税、提高利润等。第三,技术手段。电力企业可以研究或引进先进的节能设备和电力负荷管理设备,达到改变用户用电方式和提高用电效率的作用。例如:太阳能、高效电热水器等,都可以作为节能的手段,以来达到电力负荷的平衡状态。
结论
综上所述,在电力企业的发展过程中,只有通过不断地优化调控用电负荷,才能有效的提高电力运行系统的效率,提升电力企业的经济效益。要想很好地对用电负荷进行优化和调控,首先就要充分了解电力负荷的自身特性,然后对对其特性周期变化性和随机变化性进行分析,通过分析提出采用电价引导负荷平衡的方式或者采用需求侧管理平衡负荷的方式,都可以对电力负荷进行优化调控,但是在优化过程中,一切要以实际情况为主。
参考文献
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关键词:负荷特性指标 负荷特性曲线 典型日负荷
中图分类号:TM714 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)12(b)-0116-01
负荷特性分析是了解和预测管辖范围内用户和市场的必要手段。居民负荷是城市负荷的重要组成部分,对城市居民负荷特性进行调查研究,对居民负荷预测、居民区供电方案的制定、城市电网规划、电网经济运行及电力市场营销具有重要意义。
1 负荷特性指标
从唐山电网整点最大负荷增长趋势分析,1991~2010年唐山地区整点最大负荷平均年增长12.15%,略低于全社会用电量的增长速度,其中“八五”期间年均增长 10.99%,“九五”期间年均增长7.29%,“十五”期间年均增长16.73%,“十一五”年均增长15.12%。最大负荷年均增长率较用电量的表现相对平稳,比如“八五”和“九五”期间,用电量年均增长率落差在9%,最大负荷仅为3%。
分别在1999年、2001年出现过负增长情况,从一个侧面表明带动地区负荷增长的因素发展不太稳定,1998年~2002年仅增长37.5kWh,年平均增长仅为9.4kWh,从2002年开始,电力负荷呈现快速增长的态势,除2008年外,年增长率均超过10%,2002~2010年年均增长率高达18.3%,仅低于全社会用电量0.1个百分点,从总体趋势上看,地区最大负荷和全社会用电量增长方式基本相同。
2 负荷特性曲线
2.1 负荷曲线分析
“十一五”期间,唐山电网每年一般出现两个用电高峰时间,分别在夏季的7、8月份和冬季的11、12月份。
夏季出现负荷高峰的主要原因:一是近几年唐山地区夏季持续高温少雨,农业灌溉负荷较大;二是随着城乡人民生活水平的不断提高,夏季制冷负荷迅速增长。冬季出现负荷高峰,是因为冬季灌溉负荷加采暖负荷,加上年度的自然增长和传统上年终岁末的工业项目赶产创收,因此全年的最高负荷多出现在冬季。今后随着居民生活水平的不断提高,第三产业用电比重不断加大,唐山电网最大负荷出现时间将逐步转向夏季发生。
全年负荷呈现两次低谷,一次是春节假期影响最大负荷在2月16日短暂回落至649.4万千瓦;一次是10月29日在节能减排限电政策的深度影响下,地区最大负荷最低降至641万千瓦,甚至比前述春节期间的649.4万千瓦还少8.4万千瓦,成为年内最大负荷的最低值。
而比较明显的高峰负荷出现了三次。一次是4月中旬到5月初,钢铁形势的持续好转、基建项目的陆续开工和农业春灌季节的到来,拉动地区最大负荷于4月14日创出历史新高,同比增长35%。第二次是7月下旬至9月初,钢企纷纷复产,加上高温天气等多重因素作用,最大负荷一路攀升,至8月15日达到年内历史最高值,较同期8月份的最大负荷增长17.56%。第三次则是在年末,随着节能减排限电截止日期的临近,限电政策逐渐宽松,加之冬季取暖期的到来,用电负荷逐步反弹。
2.2 典型日负荷曲线
对比09、10年夏季日最大负荷,日负荷总体走势变化不大,负荷高峰一般出现在15点至17点之间,总体保持较高水平,与当时气候成正比,空调负荷助推地区负荷较高水平;峰谷差变化不大,2010年为59.7万千瓦,2009年为58万千瓦,两者相差不大,说明总体用电结构未发生较大变化。
相对于夏季的稳定,冬季变化略有变化。从走势看,冬季曲线变化较为激进,峰谷差有所差别,2010年为109.6万千瓦,2009年为70.4万千瓦,较夏季变化要明显一些,表明两年间总体经济运行存在着差异,用电结构发生小幅变化。
唐山地区两季的日负荷曲线总体保持平稳,从峰谷差分析,冬季要大于夏季,有两方面原因,一是夏季的空调负荷及产业负荷具有一定的连续性,而冬季到达取暖期后,空调取暖负荷较少;二是深冬入夜对工业作业有一定影响,加上年底新增工业项目逐步投产,进入调试期后,负荷缺少一定的连续性,因此,峰谷差冬比夏高的原因,与北京、上海等特大型城市截然相反,也反映出一个重工业城市用电特性。
3 唐山电网负荷特点
通过以上分析总结唐山电网用电负荷呈现有以下几个特点:一是钢铁行业负荷对地区负荷影响仍起到决定性作用。二是用电负荷性质较为单一。由于唐山市产业结构主要依靠于钢铁及相关联的企业发展为主,因此钢铁企业发展的好与坏直接影响到唐山地区负荷的变化。三是空调负荷增长迅速。由于居民用电负荷高峰主要集中表现在夏季制冷和冬季取暖两个时期,造成唐山电网最大负荷基本全部出现在每年的7月中旬至8月上旬和11月中下旬至12月上旬两个时间段。在工业运行形势稳定的情况下,第三产业和居民生活用电起着助推剂的作用。
参考文献