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摘 要:本文结合海南昌江电网的实际,对电网的负荷特性进行深入研究,并对影响负荷特性变化的主要因素进行了分析探讨,同时对海南昌江电网负荷特性未来发展趋势进行展望。
关键词:海南昌江电网 负荷特性 影响因素 未来展望
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(b)-0147-02
在电力系统规划设计中,为了进行电力电量平衡,确定运行方式,安排电源建设进度和变电站布点,需要对该地区的历史电力负荷及负荷特性进行分析,从而掌握历史用电规律,优化电力资源配置。
1 分析思路
在负荷特性分析中通常用典型年负荷曲线和日负荷曲线反映电网负荷特性,相关的负荷特性指标主要有季不均衡系数ρ、月不均衡系数σ、典型代表日的日负荷率γ和日最小负荷率β,以及年最大负荷利用小时数Tmax等。
电网的负荷特性受到产业结构、地理气候、城镇化率、居民生活水平、生活习惯、电价政策等诸多因素影响。在对海南昌江“十二五”和远景年的负荷特性进行预测时,将分析多种影响因素未来的变化情况,权衡各个变化因素对负荷特性的影响程度,并结合有关昌江电网历史负荷特性的调研成果,通过横向和纵向对比分析等多种手段对昌江电网的负荷特性未来演变趋势进行判断。
2 年负荷特性分析
昌江县属于典型的热带海洋性季风气候区,长夏无冬,年平均气温24.3℃,最冷的1、2月15℃～20℃,最热的7、8月35℃～39℃。因此,昌江取暖用电需求较低,年最大负荷主要受降温负荷影响,一般出现在6月或7月份。年末的负荷也较大,主要是由于昌江县工业用电比重较大,其用电负荷比重占到全县的85%左右,年末工业用户为了完成年生产任务而使用电量增加的情况也常发生。年最小负荷一般出现在2月份,这主要是时值春节生产下降造成的。
参阅表1,昌江电网的季不均衡系数ρ从2005年的0.82逐步上升至2009年的0.88,相对于其它地区电网,表现出ρ值较高的特点,这主要是受二产用电比重快速增长的影响。
未来昌江电网ρ值的变化将受到抬升和压低两方面因素的影响,分析如下。
2.1 造成ρ值上升的影响因素
考虑到海南作为全国唯一热带省份,冬季仍将是旅游的高峰季节,随着昌江棋子湾旅游度假区、霸王岭热带雨林和王下黎族风情村的不断大力开发,昌江冬季负荷与夏季负荷的差值将逐渐减小,因此在冬季旅游负荷的影响下未来ρ值仍有持续走高的趋势。
从产业结构而言,目前昌江县第三产业是以传统服务业为主,而传统服务业如饮食业、旅店业、商业等具有用电波动性大的特点。今后,昌江第三产业比重将由2010年的18.9%逐步提高到2015年的35%和2020年的38%,且在第三产业内部,现代服务业比重将会逐步提高,即昌江未来将着重发展以现代服务业为主导的第三产业。相对于传统服务业,现代服务业诸如金融保险、物流、创意产业、软件产业、技术咨询与服务等的用电负荷相对稳定、持续性较强、受季节性因素影响小,其用电比重的增加势必对未来昌江电网ρ值起到抬升作用。
2.2 造成ρ值下降的影响因素
从统计资料看,在全球变暖的大环境下,昌江夏季最高气温呈缓慢上升趋势。这将造成夏季降温负荷上涨,拉大与其它月份最大负荷的差距,导致ρ下降。
除受气温影响之外,降温负荷大小与城镇化率和居民收入水平关系密切。根据《昌江黎族自治县国民经济和社会发展十二个五年规划纲要》,城镇居民收入在2010年、2015、2020年将分别达到14182元、28400元、57100元,农村居民收入在2010年、2015、2020年将分别达到4632元、9700元、20300元,城镇化率在2010、2015、2020年分别达到46%、55%和65%。持续走高的城镇化率和居民收入,将提高居民尤其是农村居民的生活电气化水平,加大夏季降温负荷,降低ρ值。
就用电构成而言,第二产业用电、尤其是持续性用电负荷的比重变化对ρ值影响较大。从历史数据看,昌江县第二产业用电比重从2005年的,相应地,ρ值由2005年的0.82逐步增长至2009年0.88,二产用电比重对ρ值的影响显而易见。根据昌江县“十二五”规划,昌江以旅游为龙头的现代服务业快速发展,到2015年全县三次产业结构由2010年的23.9∶57.2∶18.9调整为15∶50∶35,2020年为14∶48∶38,相应的未来昌江第二产业用电比重总体上呈下降趋势,从2010年的85%降至2015年的82%、2020年的80%,这势必对ρ值带来下降的压力。
2.3 昌江电网ρ值变化趋势综合判断
结合上述分析,未来夏季气温的上升和居民生活水平的提高都将加大夏季降温负荷从而降低ρ值,第二产业用电比重的下降也会降低ρ值,而以冬季旅游为主导的旅游业的持续升温、现代服务业的快速发展则对年负荷曲线有拉平作用,从而抬高ρ值。
从各种因素的影响程度来看,尽管第二产业用电比重下降,但降幅不大,到2020年用电比重仍高达80%,而第三产业用电比重仅从目前的18.9%增至2020年的38%,居民生活用电比重还有所下降。因此,本报告认为第二产业用电特性对昌江负荷特性的影响将长期起着主导作用,随着第二产业用电比重下降,昌江未来季不均衡系数也将呈下降趋势,但降幅不会太大。通过对负荷特性多种关联指标的综合计算分析,预测昌江电网ρ值将从2010年的0.888逐步降至2015年的0.882和2020年的0.879(详见表2)。
预计昌江未来年最高负荷仍将主要在7月出现。至于年最小负荷发生月,由于2月份春节放假造成生产下降的因素将长期存在,未来昌江电网最小负荷月仍然主要是2月份(如图1）。
昌江全县年负荷曲线预测结果如下。
3 日负荷特性分析
3.1 历史数据
日负荷特性主要日负荷率γ和最小日负荷率β来反映。
日负荷特性反映了电网的用电构成。2005年至2009年,昌江電网第二产业用电比重为70%～85%,年平均日负荷率为0.845～0.885,年平均日最小负荷率为0.652～0.735,参阅表3。
3.2 全社会典型日负荷曲线
日负荷特性反映了电网的用电结构。未来随着第二产业用电比重的进一步下降,城镇居民生活用电的增长,农网升级改造的不断深入,广大农村地区供电瓶颈制约因素的明显缓解,将使得典型日负荷曲线的γ和β值降低。另一方面,以现代服务业为主导的第三产业用电比重的增长则对γ和β值又起到抬升作用。
从各种因素的影响程度来看,如前所述,由于未来第二产业用电比重降幅不大,到2020年其用电比重仍高达80%,第二产业的用电特性对全社会典型日负荷特性的影响将占主导地位,现代服务业等的影响不会太显著,未来典型日曲线的γ和β值将呈小幅下降趋势。通过对负荷特性多种关联指标的综合计算分析,预测“十二五”及远景年昌江全社会典型日负荷曲线的γ和β值的变化趋势如表4所示。
昌江电网夏季、冬季典型日负荷曲线预测见下表,均呈现“两峰一谷”特点。夏季最高负荷出现在20时,最低负荷出现在4时～5时;冬季最高负荷出现在19点,最低负荷出现在早上3时～4时(见表5）。
4 最大负荷利用小时数分析
由下表可得,昌江县历史利用小时数较高,一直保持在5000小时以上,主要是由于第二产业用电比重在三次产业结构中一直在保持在80%左右,且随着第二产业用电比重的增长,昌江电网最大负荷利用小时数从2005年的5545小时逐步增至2010年的5952小时(见表6)。
昌江电网未来全社会最大负荷利用小时数的变化趋势受到产业结构调整的深刻影响。
一方面,今后昌江第二产业用电比重总体上呈下降趋势,从2010年的86%降至2015年的82%、2020年的80%,同时城乡居民生活用电增长,这势必对全社会Tmax值带来下降的压力。
另一方面,未来昌江将大力发展“以旅游业为龙头、现代服务业为主导的第三产业”,2015年、2020年第三产业GDP比重将分别达到35%、38%。旅游业和现代服务业的用电特性比较平稳,用电小时数较高,其发展并不会直接导致Tmax值过低。尤其对于海南昌江而言,在春秋冬季旅游长盛不衰的同时,随着旅游设施的完善,以休闲避暑为主的夏季旅游将异军突起,这对旅游业用电负荷利用小时数的提高将起到促进作用。
综上所述,今后以旅游业为龙头、现代服务业为主导的第三产业的大力发展不会导致昌江的Tmax在目前基础上大幅下降。由于今后第二产业用电比重虽然下降但所占比重依然高达80%以上,第二产业用电对全县Tmax的影响仍是主要因素,未来全县Tmax值将会在2010年大约5952小时的基础上小幅(而非大幅)下降。
预计昌江全社会最大负荷利用小时在2015年和2020年将分别降至5840和5800小时左右。
5 结语
本文收集海南昌江电网历史负荷特性的相关数据,并对未来影响负荷特性的重要因素进行了较为详细的分析,较为全面、完整地摸清了昌江电网负荷特性的变化规划及发展趋势,为昌江电网规划及调度计算电网年最大负荷提供了有力的依据。
参考文献
[1] 赵希正,周小谦,姜绍俊.中国电力负荷特性分析与预测[M].北京:中国电力出版社,2002.
[2] 电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.
关键词:海南昌江电网 负荷特性 影响因素 未来展望
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(b)-0147-02
在电力系统规划设计中,为了进行电力电量平衡,确定运行方式,安排电源建设进度和变电站布点,需要对该地区的历史电力负荷及负荷特性进行分析,从而掌握历史用电规律,优化电力资源配置。
1 分析思路
在负荷特性分析中通常用典型年负荷曲线和日负荷曲线反映电网负荷特性,相关的负荷特性指标主要有季不均衡系数ρ、月不均衡系数σ、典型代表日的日负荷率γ和日最小负荷率β,以及年最大负荷利用小时数Tmax等。
电网的负荷特性受到产业结构、地理气候、城镇化率、居民生活水平、生活习惯、电价政策等诸多因素影响。在对海南昌江“十二五”和远景年的负荷特性进行预测时,将分析多种影响因素未来的变化情况,权衡各个变化因素对负荷特性的影响程度,并结合有关昌江电网历史负荷特性的调研成果,通过横向和纵向对比分析等多种手段对昌江电网的负荷特性未来演变趋势进行判断。
2 年负荷特性分析
昌江县属于典型的热带海洋性季风气候区,长夏无冬,年平均气温24.3℃,最冷的1、2月15℃～20℃,最热的7、8月35℃～39℃。因此,昌江取暖用电需求较低,年最大负荷主要受降温负荷影响,一般出现在6月或7月份。年末的负荷也较大,主要是由于昌江县工业用电比重较大,其用电负荷比重占到全县的85%左右,年末工业用户为了完成年生产任务而使用电量增加的情况也常发生。年最小负荷一般出现在2月份,这主要是时值春节生产下降造成的。
参阅表1,昌江电网的季不均衡系数ρ从2005年的0.82逐步上升至2009年的0.88,相对于其它地区电网,表现出ρ值较高的特点,这主要是受二产用电比重快速增长的影响。
未来昌江电网ρ值的变化将受到抬升和压低两方面因素的影响,分析如下。
2.1 造成ρ值上升的影响因素
考虑到海南作为全国唯一热带省份,冬季仍将是旅游的高峰季节,随着昌江棋子湾旅游度假区、霸王岭热带雨林和王下黎族风情村的不断大力开发,昌江冬季负荷与夏季负荷的差值将逐渐减小,因此在冬季旅游负荷的影响下未来ρ值仍有持续走高的趋势。
从产业结构而言,目前昌江县第三产业是以传统服务业为主,而传统服务业如饮食业、旅店业、商业等具有用电波动性大的特点。今后,昌江第三产业比重将由2010年的18.9%逐步提高到2015年的35%和2020年的38%,且在第三产业内部,现代服务业比重将会逐步提高,即昌江未来将着重发展以现代服务业为主导的第三产业。相对于传统服务业,现代服务业诸如金融保险、物流、创意产业、软件产业、技术咨询与服务等的用电负荷相对稳定、持续性较强、受季节性因素影响小,其用电比重的增加势必对未来昌江电网ρ值起到抬升作用。
2.2 造成ρ值下降的影响因素
从统计资料看,在全球变暖的大环境下,昌江夏季最高气温呈缓慢上升趋势。这将造成夏季降温负荷上涨,拉大与其它月份最大负荷的差距,导致ρ下降。
除受气温影响之外,降温负荷大小与城镇化率和居民收入水平关系密切。根据《昌江黎族自治县国民经济和社会发展十二个五年规划纲要》,城镇居民收入在2010年、2015、2020年将分别达到14182元、28400元、57100元,农村居民收入在2010年、2015、2020年将分别达到4632元、9700元、20300元,城镇化率在2010、2015、2020年分别达到46%、55%和65%。持续走高的城镇化率和居民收入,将提高居民尤其是农村居民的生活电气化水平,加大夏季降温负荷,降低ρ值。
就用电构成而言,第二产业用电、尤其是持续性用电负荷的比重变化对ρ值影响较大。从历史数据看,昌江县第二产业用电比重从2005年的,相应地,ρ值由2005年的0.82逐步增长至2009年0.88,二产用电比重对ρ值的影响显而易见。根据昌江县“十二五”规划,昌江以旅游为龙头的现代服务业快速发展,到2015年全县三次产业结构由2010年的23.9∶57.2∶18.9调整为15∶50∶35,2020年为14∶48∶38,相应的未来昌江第二产业用电比重总体上呈下降趋势,从2010年的85%降至2015年的82%、2020年的80%,这势必对ρ值带来下降的压力。
2.3 昌江电网ρ值变化趋势综合判断
结合上述分析,未来夏季气温的上升和居民生活水平的提高都将加大夏季降温负荷从而降低ρ值,第二产业用电比重的下降也会降低ρ值,而以冬季旅游为主导的旅游业的持续升温、现代服务业的快速发展则对年负荷曲线有拉平作用,从而抬高ρ值。
从各种因素的影响程度来看,尽管第二产业用电比重下降,但降幅不大,到2020年用电比重仍高达80%,而第三产业用电比重仅从目前的18.9%增至2020年的38%,居民生活用电比重还有所下降。因此,本报告认为第二产业用电特性对昌江负荷特性的影响将长期起着主导作用,随着第二产业用电比重下降,昌江未来季不均衡系数也将呈下降趋势,但降幅不会太大。通过对负荷特性多种关联指标的综合计算分析,预测昌江电网ρ值将从2010年的0.888逐步降至2015年的0.882和2020年的0.879(详见表2)。
预计昌江未来年最高负荷仍将主要在7月出现。至于年最小负荷发生月,由于2月份春节放假造成生产下降的因素将长期存在,未来昌江电网最小负荷月仍然主要是2月份(如图1）。
昌江全县年负荷曲线预测结果如下。
3 日负荷特性分析
3.1 历史数据
日负荷特性主要日负荷率γ和最小日负荷率β来反映。
日负荷特性反映了电网的用电构成。2005年至2009年,昌江電网第二产业用电比重为70%～85%,年平均日负荷率为0.845～0.885,年平均日最小负荷率为0.652～0.735,参阅表3。
3.2 全社会典型日负荷曲线
日负荷特性反映了电网的用电结构。未来随着第二产业用电比重的进一步下降,城镇居民生活用电的增长,农网升级改造的不断深入,广大农村地区供电瓶颈制约因素的明显缓解,将使得典型日负荷曲线的γ和β值降低。另一方面,以现代服务业为主导的第三产业用电比重的增长则对γ和β值又起到抬升作用。
从各种因素的影响程度来看,如前所述,由于未来第二产业用电比重降幅不大,到2020年其用电比重仍高达80%,第二产业的用电特性对全社会典型日负荷特性的影响将占主导地位,现代服务业等的影响不会太显著,未来典型日曲线的γ和β值将呈小幅下降趋势。通过对负荷特性多种关联指标的综合计算分析,预测“十二五”及远景年昌江全社会典型日负荷曲线的γ和β值的变化趋势如表4所示。
昌江电网夏季、冬季典型日负荷曲线预测见下表,均呈现“两峰一谷”特点。夏季最高负荷出现在20时,最低负荷出现在4时～5时;冬季最高负荷出现在19点,最低负荷出现在早上3时～4时(见表5）。
4 最大负荷利用小时数分析
由下表可得,昌江县历史利用小时数较高,一直保持在5000小时以上,主要是由于第二产业用电比重在三次产业结构中一直在保持在80%左右,且随着第二产业用电比重的增长,昌江电网最大负荷利用小时数从2005年的5545小时逐步增至2010年的5952小时(见表6)。
昌江电网未来全社会最大负荷利用小时数的变化趋势受到产业结构调整的深刻影响。
一方面,今后昌江第二产业用电比重总体上呈下降趋势,从2010年的86%降至2015年的82%、2020年的80%,同时城乡居民生活用电增长,这势必对全社会Tmax值带来下降的压力。
另一方面,未来昌江将大力发展“以旅游业为龙头、现代服务业为主导的第三产业”,2015年、2020年第三产业GDP比重将分别达到35%、38%。旅游业和现代服务业的用电特性比较平稳,用电小时数较高,其发展并不会直接导致Tmax值过低。尤其对于海南昌江而言,在春秋冬季旅游长盛不衰的同时,随着旅游设施的完善,以休闲避暑为主的夏季旅游将异军突起,这对旅游业用电负荷利用小时数的提高将起到促进作用。
综上所述,今后以旅游业为龙头、现代服务业为主导的第三产业的大力发展不会导致昌江的Tmax在目前基础上大幅下降。由于今后第二产业用电比重虽然下降但所占比重依然高达80%以上,第二产业用电对全县Tmax的影响仍是主要因素,未来全县Tmax值将会在2010年大约5952小时的基础上小幅(而非大幅)下降。
预计昌江全社会最大负荷利用小时在2015年和2020年将分别降至5840和5800小时左右。
5 结语
本文收集海南昌江电网历史负荷特性的相关数据,并对未来影响负荷特性的重要因素进行了较为详细的分析,较为全面、完整地摸清了昌江电网负荷特性的变化规划及发展趋势,为昌江电网规划及调度计算电网年最大负荷提供了有力的依据。
参考文献
[1] 赵希正,周小谦,姜绍俊.中国电力负荷特性分析与预测[M].北京:中国电力出版社,2002.
[2] 电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京:中国电力出版社,1998.