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電力系統負荷特性研究

發布時間:2012-03-31 14:04所屬分類:電力瀏覽:1加入收藏

電力系統的負荷隨時間在不斷發生變化,受到多種因素的影響,具有連續性和周期性的特點。掌握用電負荷的特性和變化規律,對于電力系統來講可以有利

  引言:電力用戶負荷分類對于我們的電價定制以及對電力系統的經濟分析、運行和規劃都具有重要意義,但是目前的電力用戶負荷分類仍然存在許多問題,所以需要對其進行進一步的研究,找到分類的更好方法。

  本文研究的主要問題有:電力用戶負荷的組成和分類,負荷特性及要描述和區分各種不同類型用戶負荷的特性時需要使用的負荷特性指標,電力負荷分類的應用方向,現階段電力用戶負荷分類中存在的問題;

  一、電力負荷的特點

  電力負荷一般可以分為居民用電負荷,商業用電負荷、農、林、牧、漁用電負荷,工業用電負荷以及其它用電負荷等。不同類型的負荷具有不同的特點和規律。但受電力特點(即電能無法大量儲存,電力的生產和消費必須在同一瞬間進行)的影響,電力負荷呈現出如下的共同特點:

  1) 電力系統的負荷是經常變化的,不但按小時變、按日變,而且按周變,按年變。但對電力系統的負荷曲線從每周來分析,負荷的變化是具有周期規律的,如圖1.1所示。

  圖1.1 以天為周期的負荷曲線

  從圖中可以看出;負荷每隔幾小時不斷起伏,具有較大的周期性,即負荷的變化周期為幾小時(一天)。但電力負荷并非簡單的重復前一個周期,而是存在一個隨機分量使每個周期的數值發生改變。正如上面所提到的,電力負荷不但具有天周期,還具有周周期、月周期和年周期。

  2) 電力負荷同時又是連續的,這是指在負荷曲線上任意相鄰兩點之間的變化是連續的,不存在奇點,從電力系統的穩定性要求可以找出負荷的連續性的原因。為了保證系統穩定運行,必須避免對系統造成大的沖擊,無論是增加或是切除負荷時都要求負荷的變化大小在一定的范圍之內。由于這個限制,負荷總量就表現為一個連續變化的過程,負荷曲線一般不會出現大的躍變。

  另外,由電力負荷的構成分析中可以看出電力負荷還具有非常明顯的季節性特點。在比較溫和的春、秋季節,由于溫度、天氣狀況適合人們的工作和生活,這兩季的負荷受天氣影響程度較低。除了溫度這個最主要的影響因素以外,電力負荷還受到降水量、濕度、風向等諸多因素的影響。

  總而言之,從長時間觀察,電力負荷具有周期性的特點;負荷變化是連續的,一般不會出現大的躍變;同時電力負荷對季節、溫度、天氣等是敏感的,不同的季節,不同地區的氣候,以及溫度的變化都會對負荷造成明顯的影響。除此以外,隨著電力市場的逐步深入,電力負荷會有新的特點出現,如需求側管理方法的使用(如峰谷分時電價、可中斷負荷等),高耗能企業的搬遷都會對負荷特性產生一定的影響,必須在進行分析時對其充分考慮。

  二、電力負荷的分類

  1、按用電的部門屬性來劃分: 1)工業用電。 點是用電量大,用電比較穩定,一般冶煉工業的用電量大,而且負荷穩定,負荷率高,一般在0.95以上;而機械制造行業和食品加工業的用電量就小些,且負荷率也較低,一般在0.70以下。但是,無論是重工業還是輕工業,或者是冶煉業、加工業,電力負荷在月內、季度內和年度內的變化是不大的,是比較均衡的。 2)農業用電。 全部電力消耗中的比重較小,即使象我國這樣的農業大國,其農業用電量在全國電力消耗中的比重仍然很低。農業用電的一個突出的特點,就是季節性很強,從負荷特性上看農業用電在日內的變化相對較小,但在月內,特別季度內和年度內,負荷變化很大,呈現出不均衡的特點。 3)交通運輸用電。 目前我國的交通運輸用電比重較小,而且除電氣化鐵路的負荷比較穩定,今后隨著電氣化鐵路運輸及其它運輸事業的發展,交通運輸用電量也會有較大的增長,但交通運輸用電比重不會有多大變化。 4)市政生活用電。 目前我國的市政生活用電還不太高,遠小于工業化國家,但今后隨著事業的日益發展,生活設施的日益現代化及居民生活水平的提高,市政生活用電的比重會有所上升。

  2、負荷的大小可以劃分為:最大負荷、平均負荷、最小負荷。最大負荷也就是最高負荷或尖峰負荷,最大負荷又分為日最大負荷、月最大負荷、年最大負荷。 最小負荷又稱為最低負荷或低谷負荷,又可分為:日最小負荷、月最小負荷、年最小負荷。平均負荷就是在一定觀察統計時段內出現的負荷的平均值稱為平均負荷,根據觀察統計期的不同,一般可劃分為日平均負荷、月平均負荷、年平均負荷。

  3、使用電力的目的劃分:可分為動力用電、照明用電、電熱用電、各種電氣設備儀器的操作控制用電及通訊用電。

  4、用電用戶的重要性劃分: 1)Ⅰ類負荷(Ⅰ級負荷):它關系到國民經濟的命脈及人民生命財產的安全,由于停電或突然停電造成的損失太大,故而這類用戶是必須保證高度供電的可靠性。 2)Ⅱ類負荷(Ⅱ級負荷):它在國民經濟中的地位相比之下,不如一類用戶重要,計劃停電或事故停電雖然會造成較大的損失,但是這種損失是可以挽回的,一般情況下,電力系統至少要對這類用戶提供中等程度的供電可靠性。 3)Ⅲ類負荷(Ⅲ級負荷):這類負荷在國民經濟中地位很低,與人民的生命財產安全并無關系,中斷這類負荷的供電,帶來的損失最小,因此,這類用戶的供電可靠性是最低的。

  5、負荷預測期的時間長短,一般劃分為近期負荷、中期負荷和長期負荷。電力規劃中的負荷預測一般是指對年最大負荷的預測,5年以內為近期,10—15年為中期,15—30年為長期,與此相對應的負荷水平稱為短期負荷、中期負荷和長期負荷。

  6、力負荷按電能的生產和銷售過程分類可以分為發電負荷、供電負荷、用電負荷。

  7、力負荷按所屬行業分類可以分為城鄉居民生活用電和國民經濟行業用電。國民經濟行業用電分

  三、電力用戶的負荷特性及其分類的研究

  負荷水平與負荷特性是評價電網負荷狀況的兩個主要特征指標,從負荷水平可以看出電網用電負荷高低的現狀以及增長的趨勢;負荷特性則體現出電網用電結構、用電模式等狀況的優劣。進入“九五”以來,隨著電力供需矛盾的緩解及用電結構的變化,全國各大電網的負荷特性發生了很大變化,負荷特性受發電出力制約的因素已經基本消除,負荷特性趨于正常的用電負荷特性。但是,各地區電網的最大負荷持續較快增長,峰谷差增大,負荷率下降,高峰時段和枯水期電力供應緊張,電網調峰困難,給電網的安全運行帶來一定的威脅,同時,“十五”以來,由于近年來經濟的飛速發展,以03年夏冬兩季全國很多地區的拉閘限電為代表的電荒,負荷特性又呈現新的變化。為了進一步加深對現階段電力負荷特性的現狀的了解,必須把握負荷的變化規律和發展趨勢。因此可以用以下方程來描述負荷:

  (2.1)

  為了研究負荷特性,建立統一的負荷特性指標體系,1989年由原能源部頒布的《電力工業生產統計指標解釋》,其中設計負荷特性的指標有最高負荷、最低負荷、平均負荷、負荷曲線、負荷率、平均日負荷率、最小負荷率、月生產均衡率、年生產均衡率、最高負荷利用小時、同時率、不同時率、尖峰負荷率等14項指標。2000年國家電力公司對《電力工業生產統計指標解釋》進行了補充修改,增加了峰谷差率指標。

  四、國內外研究現狀

  電力負荷是一個周期性和隨機性都較強的系統,它與社會、經濟、政治、氣象等眾多的因素有著極為復雜的關系。一方面,電力負荷按一定趨勢有規律地發展變化;另一方面,負荷受眾多因素的影響,隨時都可能發生一定的波動。作為評價電網負荷狀況的主要指標之一,與時間有關的靜態負荷特性研究一直是電力科研人員的重要課題,在國內外受到普遍重視。

  1952年,日本成立了由日本九大電力公司、電源開發公司等企業聯合組成的“日本電力調查委員會”,負責定期對日本電力負荷進行調查,對負荷特性進行分析,對電力需求進行預測。主要采用最大負荷、最大3日平均負荷、平均電力負荷、負荷率、負荷曲線等指標對負荷特性進行分析。

  我國也很早就開展了對電力負荷特性的研究。早在1989年就由原能源部頒布了《電力工業生產統計指標解釋》,其中對電力負荷特性分析的指標進行了規定。2000年國家電力公司開展了負荷特性調研及分析預測,對重點地區采用的主要負荷特性指標和負荷特性曲線進行了匯總。

  目前負荷特性分析的主要方法有:

  1) 負荷曲線分析:通過繪制圖表來分析負荷特性,包括年、月、日的負荷指標分析等等;

  2) 相關性分析:主要包括分析時間因素、氣象因素、經濟因素等與負荷之間的關系:比如夏季、冬季典型日的負荷特性分析,敏感負荷分析等等;

  3) 回歸分析:是根據歷史數據及一些影響負荷變化的外部因素建立不同的回歸模型來分析及預測負荷特性。

  由于各地電力用電特性存在差異,針對不同的地區,必須根據自己的具體情況來進行需求側管理,通過研究、了解地區負荷特性來指導需求側管理。

  六、負荷特性分析的意義

  近年來,隨著國民經濟的發展和人民生活水平的提高,降溫及取暖電器的擁有率及使用率逐年上升,而且這種增長趨勢還會加快。統計資料表明,現在江蘇省南京市居民每百戶擁有空調超過70臺。再加上商場、賓館、寫字樓、娛樂場所、機關學校及企事業單位的空調容量,降溫取暖負荷在總用電負荷中所占的比重越來越大。由于這些負荷一般構成用電峰荷,氣溫已成為影響電力負荷的一個敏感因素,因此必須研究負荷隨溫度變化的規律,為提高電力負荷的預測精度打下基礎,以確保電力系統的安全、經濟運行。同時從上面的分析可以看出進行負荷特性分析的重要性,而且負荷特性分析是進行需求側管理的必要準備工作,因此做好負荷特性分析工作有以下意義:

  1、 對電力系統有利:

  1) 節約國家對電力工業的基建投資;

  2) 提高發電設備的熱效率,降低燃料消耗,降低發電成本;

  3) 充分利用水利資源,使之不發生棄水狀況;

  4) 增加電力系統運行的安全穩定性和提高供電質量;

  5) 有利于電力設備的檢修工作。

  2、 對廣大用戶有利:

  1) 可節省國家對用戶設備的投資;

  2) 由于削峰填谷,將高峰時段用電改在低谷時段用電,減少了電費支出,從而也降低了生產成本;

  3) 對城鄉居民生活有利。由于采取調整負荷的措施,各工廠企業職工輪休,并錯開上下班時間,從而使地方交通運輸、供水供煤氣等服務性行業、文化娛樂場所等的負荷都能實現均衡化

  結論:論文對現有的一些電力用戶負荷特性及分類作了研究,總結了目前供電部門所采取的負荷分類方法在實際應用中所存在的一些問題。目前,供電部門對電力系統用戶負荷進行分類,大多數依據的是用戶負荷所屬的行業以及用戶的經濟活動特點,但是同一行業內的用戶可能具有不同的負荷特性。現有分類方法不能反映出電網的變化和差異。分類結果不準確,影響了相應分類方法的進一步應用。電力用戶負荷分類已經成為一項十分重要的基礎性工作,負荷定價、負荷預測、系統規劃、負荷建模等工作都需要對負荷類型有一個科學準確的分類。深入研究電力負荷分類的方法及應用,有利于及時掌握用電負荷的變化規律和發展趨勢,有利于用電負荷的科學管理,有利于計劃用電工作的開展。

  參 考 文 獻

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