电力系统负荷特性研究

摘要：电力系统的负荷随时间在不断发生变化，受到多种因素的影响，具有连续性和周期性的特点。掌握用电负荷的特性和变化规律，对于电力系统来讲可以有利于系统安全、稳定地运行，对于供电部门来讲可以获得最佳的经济效益，而对于用户来讲可以充分发挥每一度电能的效益。

中图分类号：TM715文献标识码：A文章编号：

Abstract：The power system load will change with the time, it will be effected by many factors, and features continuous and periodicity performance. Grab the power load performance and change regular, it will be very beneficial for the power system, for the power supply and the users, it is rather beneficial.

引言：电力用户负荷分类对于我们的电价定制以及对电力系统的经济分析、运行和规划都具有重要意义，但是目前的电力用户负荷分类仍然存在许多问题，所以需要对其进行进一步的研究，找到分类的更好方法。

本文研究的主要问题有：电力用户负荷的组成和分类，负荷特性及要描述和区分各种不同类型用户负荷的特性时需要使用的负荷特性指标，电力负荷分类的应用方向，现阶段电力用户负荷分类中存在的问题；

一、电力负荷的特点

电力负荷一般可以分为居民用电负荷，商业用电负荷、农、林、牧、渔用电负荷，工业用电负荷以及其它用电负荷等。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周来分析，负荷的变化是具有周期规律的，如图1.1所示。

图1.1以天为周期的负荷曲线

从图中可以看出；负荷每隔几小时不断起伏，具有较大的周期性，即负荷的变化周期为几小时（一天）。但电力负荷并非简单的重复前一个周期，而是存在一个随机分量使每个周期的数值发生改变。正如上面所提到的，电力负荷不但具有天周期，还具有周周期、月周期和年周期。

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。为了保证系统稳定运行，必须避免对系统造成大的冲击，无论是增加或是切除负荷时都要求负荷的变化大小在一定的范围之内。由于这个限制，负荷总量就表现为一个连续变化的过程，负荷曲线一般不会出现大的跃变。

另外，由电力负荷的构成分析中可以看出电力负荷还具有非常明显的季节性特点。在比较温和的春、秋季节，由于温度、天气状况适合人们的工作和生活，这两季的负荷受天气影响程度较低。除了温度这个最主要的影响因素以外，电力负荷还受到降水量、湿度、风向等诸多因素的影响。

总而言之，从长时间观察，电力负荷具有周期性的特点；负荷变化是连续的，一般不会出现大的跃变；同时电力负荷对季节、温度、天气等是敏感的，不同的季节，不同地区的气候，以及温度的变化都会对负荷造成明显的影响。除此以外，随着电力市场的逐步深入，电力负荷会有新的特点出现，如需求侧管理方法的使用（如峰谷分时电价、可中断负荷等），高耗能企业的搬迁都会对负荷特性产生一定的影响，必须在进行分析时对其充分考虑。

二、电力负荷的分类

1、按用电的部门属性来划分： 1）工业用电。 点是用电量大，用电比较稳定，一般冶炼工业的用电量大，而且负荷稳定，负荷率高，一般在0.95以上；而机械制造行业和食品加工业的用电量就小些，且负荷率也较低，一般在0.70以下。但是，无论是重工业还是轻工业，或者是冶炼业、加工业，电力负荷在月内、季度内和年度内的变化是不大的，是比较均衡的。 2）农业用电。 全部电力消耗中的比重较小，即使象我国这样的农业大国，其农业用电量在全国电力消耗中的比重仍然很低。农业用电的一个突出的特点，就是季节性很强，从负荷特性上看农业用电在日内的变化相对较小，但在月内，特别季度内和年度内，负荷变化很大，呈现出不均衡的特点。 3）交通运输用电。 目前我国的交通运输用电比重较小，而且除电气化铁路的负荷比较稳定，今后随着电气化铁路运输及其它运输事业的发展，交通运输用电量也会有较大的增长，但交通运输用电比重不会有多大变化。 4）市政生活用电。 目前我国的市政生活用电还不太高，远小于工业化国家，但今后随着事业的日益发展，生活设施的日益现代化及居民生活水平的提高，市政生活用电的比重会有所上升。

2、负荷的大小可以划分为：最大负荷、平均负荷、最小负荷。 最大负荷也就是最高负荷或尖峰负荷，最大负荷又分为日最大负荷、月最大负荷、年最大负荷。 最小负荷又称为最低负荷或低谷负荷，又可分为：日最小负荷、月最小负荷、年最小负荷。平均负荷就是在一定观察统计时段内出现的负荷的平均值称为平均负荷，根据观察统计期的不同，一般可划分为日平均负荷、月平均负荷、年平均负荷。

3、使用电力的目的划分：可分为动力用电、照明用电、电热用电、各种电气设备仪器的操作控制用电及通讯用电。

4、用电用户的重要性划分： 1）Ⅰ类负荷(Ⅰ级负荷)：它关系到国民经济的命脉及人民生命财产的安全，由于停电或突然停电造成的损失太大，故而这类用户是必须保证高度供电的可靠性。 2）Ⅱ类负荷(Ⅱ级负荷)：它在国民经济中的地位相比之下，不如一类用户重要，计划停电或事故停电虽然会造成较大的损失，但是这种损失是可以挽回的，一般情况下，电力系统至少要对这类用户提供中等程度的供电可靠性。 3）Ⅲ类负荷(Ⅲ级负荷)：这类负荷在国民经济中地位很低，与人民的生命财产安全并无关系，中断这类负荷的供电，带来的损失最小，因此，这类用户的供电可靠性是最低的。

5、负荷预测期的时间长短，一般划分为近期负荷、中期负荷和长期负荷。 电力规划中的负荷预测一般是指对年最大负荷的预测，5年以内为近期，10―15年为中期，15―30年为长期，与此相对应的负荷水平称为短期负荷、中期负荷和长期负荷。

6、力负荷按电能的生产和销售过程分类可以分为发电负荷、供电负荷、用电负荷。

7、力负荷按所属行业分类可以分为城乡居民生活用电和国民经济行业用电。国民经济行业用电分

三、电力用户的负荷特性及其分类的研究

负荷水平与负荷特性是评价电网负荷状况的两个主要特征指标，从负荷水平可以看出电网用电负荷高低的现状以及增长的趋势；负荷特性则体现出电网用电结构、用电模式等状况的优劣。进入“九五”以来，随着电力供需矛盾的缓解及用电结构的变化，全国各大电网的负荷特性发生了很大变化，负荷特性受发电出力制约的因素已经基本消除，负荷特性趋于正常的用电负荷特性。但是，各地区电网的最大负荷持续较快增长，峰谷差增大，负荷率下降，高峰时段和枯水期电力供应紧张，电网调峰困难，给电网的安全运行带来一定的威胁，同时，“十五”以来，由于近年来经济的飞速发展，以03年夏冬两季全国很多地区的拉闸限电为代表的电荒，负荷特性又呈现新的变化。为了进一步加深对现阶段电力负荷特性的现状的了解，必须把握负荷的变化规律和发展趋势。因此可以用以下方程来描述负荷：

(2.1)

为了研究负荷特性，建立统一的负荷特性指标体系，1989年由原能源部颁布的《电力工业生产统计指标解释》，其中设计负荷特性的指标有最高负荷、最低负荷、平均负荷、负荷曲线、负荷率、平均日负荷率、最小负荷率、月生产均衡率、年生产均衡率、最高负荷利用小时、同时率、不同时率、尖峰负荷率等14项指标。2000年国家电力公司对《电力工业生产统计指标解释》进行了补充修改，增加了峰谷差率指标。

四、国内外研究现状

电力负荷是一个周期性和随机性都较强的系统，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，与时间有关的静态负荷特性研究一直是电力科研人员的重要课题，在国内外受到普遍重视。

1952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。

我国也很早就开展了对电力负荷特性的研究。早在1989年就由原能源部颁布了《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。2000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。

目前负荷特性分析的主要方法有：

1) 负荷曲线分析：通过绘制图表来分析负荷特性，包括年、月、日的负荷指标分析等等；

2) 相关性分析：主要包括分析时间因素、气象因素、经济因素等与负荷之间的关系：比如夏季、冬季典型日的负荷特性分析，敏感负荷分析等等；

3) 回归分析：是根据历史数据及一些影响负荷变化的外部因素建立不同的回归模型来分析及预测负荷特性。

由于各地电力用电特性存在差异，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。

六、负荷特性分析的意义

近年来,随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,降温及取暖电器的拥有率及使用率逐年上升，而且这种增长趋势还会加快。统计资料表明，现在江苏省南京市居民每百户拥有空调超过70台。再加上商场、宾馆、写字楼、娱乐场所、机关学校及企事业单位的空调容量，降温取暖负荷在总用电负荷中所占的比重越来越大。由于这些负荷一般构成用电峰荷,气温已成为影响电力负荷的一个敏感因素，因此必须研究负荷随温度变化的规律，为提高电力负荷的预测精度打下基础，以确保电力系统的安全、经济运行。同时从上面的分析可以看出进行负荷特性分析的重要性，而且负荷特性分析是进行需求侧管理的必要准备工作，因此做好负荷特性分析工作有以下意义：

1、 对电力系统有利：

1) 节约国家对电力工业的基建投资；

2) 提高发电设备的热效率，降低燃料消耗，降低发电成本；

3) 充分利用水利资源，使之不发生弃水状况；

4) 增加电力系统运行的安全稳定性和提高供电质量；

5) 有利于电力设备的检修工作。

2、 对广大用户有利：

1) 可节省国家对用户设备的投资；

2) 由于削峰填谷，将高峰时段用电改在低谷时段用电，减少了电费支出，从而也降低了生产成本；

3) 对城乡居民生活有利。由于采取调整负荷的措施，各工厂企业职工轮休，并错开上下班时间，从而使地方交通运输、供水供煤气等服务性行业、文化娱乐场所等的负荷都能实现均衡化

结论：论文对现有的一些电力用户负荷特性及分类作了研究，总结了目前供电部门所采取的负荷分类方法在实际应用中所存在的一些问题。目前，供电部门对电力系统用户负荷进行分类，大多数依据的是用户负荷所属的行业以及用户的经济活动特点，但是同一行业内的用户可能具有不同的负荷特性。现有分类方法不能反映出电网的变化和差异。分类结果不准确，影响了相应分类方法的进一步应用。电力用户负荷分类已经成为一项十分重要的基础性工作，负荷定价、负荷预测、系统规划、负荷建模等工作都需要对负荷类型有一个科学准确的分类。深入研究电力负荷分类的方法及应用，有利于及时掌握用电负荷的变化规律和发展趋势，有利于用电负荷的科学管理，有利于计划用电工作的开展。

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