郇嘉嘉;左郑敏
【摘 要】日负荷曲线的预测直接影响电网建设和运行的经济效益,科学合理的选取典型日对电网规划设计具有重要的参考价值.综合考虑气候特性、省内机组出力和西电接受规模,提出典型负荷日代表月份的选取方法;对比分析典型负荷日特征与年最大负荷代表月份的日负荷特性;并根据广东电网负荷变化的实际情况,从电网调峰需求的角度出发,提出将夏季典型日分为典型工作日和双休后典型日;以2010-2015年广东电网统调负荷数据为例进行分析,建议采用双休后典型日作为调峰问题研究的基础数据,确保系统在各种运行方式下安全稳定运行.%The forecast of daily load curve directly affects the power grid construction and the economic benefit of grid operation.Scientific and rational selection of typical day has important reference value for power grid planning and design.The month of load typical day selection method was proposed considering climatic characteristics,provincial generator units output and receiving power capacity from western provinces.The load characteristics of typical day and annual peak load were compared.According to the practical load variation and the dem and for peak-load regulation of Guangdong power grid,two typical days in summer was proposed:typical workday and typical day after the weekend.Taken the data from unified management in 2010-2015 as an example,the analysis results show that the load characteristics of typical days after the weekend are suggested as basic data for the research on peak-load regulation,which can ensure the safe and stable operation under different operation modes.
【期刊名称】《电力科学与技术学报》
【年(卷),期】2017(032)001
【总页数】7页(P164-170)
【关键词】电网规划;负荷特性;日负荷曲线;典型日
【作 者】郇嘉嘉;左郑敏
【作者单位】广东电网发展研究院有限责任公司,广东广州510080;广东电网发展研究院有限责任公司,广东广州510080
【正文语种】中 文
【中图分类】TM715
近年来，广东电网在部分时段出现高峰电力供应偏紧、谷期调峰困难的情况[1]，一方面原因是最大负荷持续快速增长，峰谷差逐步增大；另一方面原因是风电、光伏等新能源发展迅速，其发电输出负荷具有较大的随机性和波动性，并网运行后对系统影响很大，甚至存在反调峰问题[2-3]。广东电网作为西部电力（简称西电）的最大受端，为充分消纳西电、避免弃水，丰水期需依靠省内火电机组深度调峰甚至停机调峰来缓解电网调峰压力[4]。在此形势下，负荷特性的调研、分析和预测对电网的生产运行和规划发展愈加重要。
日负荷特性是构成年、月负荷特性的基础。通过研究电力系统日负荷特性，把握其变化规律和发展趋势，有利于电力企业对电网运行方式进行安全分析、合理安排电厂出力计划、有效实施电力负荷调控，从而保障发电机组乃至整个电网运行的安全可靠性，优化发输配电设备的利用率管理，提高企业生产的经济效益和社会效益，也为准确预测电力负荷、开拓电力市场、调整电源结构、优化配置资源等提供决策依据。
广东电网日负荷曲线为单峰曲线，按日负荷特性分析的通常做法，典型日往往选取最大负荷日或典型月份的平均水平[5-6]。这种方法计算出的日负荷特性往往较为乐观，据此所得的电网调峰容量存在小于实际需求的情况。笔者针对广东电网负荷特性的实际情况，考虑到气候特性、省内机组出力和西电接受规模等影响因素，对典型日的选取方法进行研究。
广东电网周负荷特性曲线以 2010—2015年 8月统调负荷数据为例，如图1所示。为避免随机性误差，取8月份相同时刻的平均值进行绘制。
通过观察负荷特性的周变化规律，可以发现，周末的日负荷率与工作日相比明显升高，而周一的日负荷率特别是日最小负荷率明显低于其他工作日。此外，国家法定节假日如春节、国庆等期间及其之后的第一个工作日，峰谷差距一般也比较高。
日负荷率特别是日最小负荷率越低，意味着负荷的峰谷差距越大，电网需要的发电设备调峰容量越大[7-8]。通常电网公司会针对法定节假日的调峰困难提前制定解决措施，如停机检修等[9]，而平常双休日之后较高的峰谷差距往往被忽视。
近年来，广东电网日峰谷差距进一步增长，加之省内电源的规划建设受厂址资源、能源供
给与调配等方面影响存在较大局限性，未来广东电网的运行可能将面临日趋严重的调峰困难。为尽可能反应出电网实际调峰需求，有必要将双休后的第1个工作日与其他工作日区分开来，进行对比分析。
2.1 夏季代表月的选取
广东电网是水、火、核电厂联合运行的电力系统，夏季代表月常取水电处于丰水、火电出力为年最低的月份[10]。广东水电分布如表1所示，可以看出，广东省内水电多为径流式水电，占水电总装机的80.2%，主要分布在粤东及粤北的梅州、河源、韶关、清远等地，50%以上水电站建于珠江流域。珠江流域水资源丰沛，但年内分配极不均衡，每年4—9月汛期水资源量约占全年水资源量的 80%，6—8月3个月则占全年径流的50%以上[11-12]。因而夏季代表月份尽量从6—8月中选取。
从 2015年广东电源结构来看，省内水电装机比例并不高，约占全省总装机的10%。但广东接受西电规模较大，2015年累计购西电电量1 681.4亿kW·h，占全省外购电量的99.5%，占全省发购电量的30.7%。其中，水电占据了相当大的比例，云南、广西和三峡电力全部为水电，贵州电力的水电比例约为35%。由于省内统调水电规模较小，可提供的调峰容量
较为有限，同时需要充分消纳西电、避免弃水，使得广东电网调峰压力增加。考虑到负荷特性的研究成果作为调峰、电源规划等研究的基础数据，故夏季代表月份需选取接受西电规模最大的月份进行分析。
2010—2015年6—8月发、购电量结构及负荷水平如表2所示。负荷数据来源于广东电网统调8 760 h整点统调负荷。由于广东电网统调负荷占全省全社会用电负荷的95%以上，其变化规律基本能够反映出全社会用电负荷的变化，因此，该文的负荷数据均以统调负荷为基础进行研究分析。
根据表2可知，广东电网夏季接受西电电力比例最高且省内火电出力比例最低的月份为7月或8月。需要指出的是，该方式选出的代表月份与最大负荷所在月份并不完全一致。
2.2 冬季代表月的选取
广东冬半季是指每年的1—3月和10—12月。对具有水、火电厂及核电厂联合运行的电力系统，冬季代表月份常取年负荷为最大或较大、水电处于枯水而火电或核电出力为最高的月份[10]。可以看出，冬季代表月的选取需从最大负荷、枯水期降水量、电源结构及出力情况3个方面进行考量。
1）月最大负荷。2010—2015年冬半年负荷水平如表3所示。
由表3可以看出，冬半年中月负荷最大的月份是10月，较大的月份为3、11和12月。1、2月份为春节所在月，负荷水平较低，且由于春节长假的原因，日负荷特性会有较大波动。因而冬季代表月份可在3月与10—12月与之间选取。
2）枯水期降水量。广东地区的枯水期为每年的1—3月和10—12月，枯水期水资源量约占全年水资源量的20%，其中3、10月的降水量较多，约占枯期降水量的一半，而12月和1月的降水量较少，约占枯期降水量的20%[13-14]。综合月最大负荷来看，冬季代表月份在12月和11月份中选取较为合理。
3）电源结构及出力情况。2010—2015年11—12月发购电量结构及负荷水平如表4所示。由于西电的水电比例较大，考虑到冬季枯水期水电减送，代表月份需选取接受西电规模较小的月份进行分析。可以看出，12月份广东省内火电与核电发电量占比均高于11月份、外购电占比均低于11月份。
根据上述分析可知，冬季代表月份选取 12月较为合理。12月份最大负荷在冬半年内为第二
大值，在枯期内降水较少，且省内火电与核电发电量较高，购西电比例较低。这与广东电网通常选取的冬季代表月份是一致的。
3.1 典型工作日选取
在月内各工作日（除去周一）中，选择最大负荷与最小负荷发生时间一致且曲线无畸变的日负荷曲线并取其平均作为基础，选取与该平均日负荷曲线标准方差最小的一日作为典型工作日。
由于采用该文方法选取的夏季代表月份与通常采用的最大负荷所在月份并不完全一致，因而分别用2种方法对2010—2015年广东电网夏季典型工作日负荷特性进行比较分析。①采用该文方法，确定的夏季典型工作日负荷特性如表5所示；②以最大负荷所在月为代表月份，其夏季典型工作日负荷特性如表6所示。
通过对比发现，如2种方法选取的代表月份不重合，则表5中的日负荷率和日最小负荷率明显低于表6，而峰谷差率明显高于表6。因此，该文的负荷特性分析结果意味着汛期的负荷谷值会更低，对调峰电源提出了更高的要求[15-16]。以 2014年为例分析：2014年广东电
网统调最大负荷高达90 725 MW，成为中国首个负荷超过90 000 MW 的省级电网。按表5，6的日最小负荷率分别进行调峰平衡，可知后者比前者的所需调峰容量多272 MW，按照600 MW机组最小技术出力50%来看，相当于1台600 MW机组的调峰能力。
对比分析结果同时也反应出，广东电网汛期接受西电规模越大、省内火电出力相对越小，电网调峰压力越大。
2010—2015年广东电网冬季典型工作日负荷特性如表7所示。
由该文方法绘制的 2010—2015年广东电网夏季与冬季典型工作日负荷曲线如图2、3所示，可以看出，广东电网夏季和冬季典型工作日负荷曲线在各年份呈现的形状具有较高的一致性。
夏季典型工作日负荷曲线呈现较明显的三峰三谷。第1个峰值出现在11:00左右，同时也是日最大负荷；第2个高峰出现在15:00～16:00左右；第3个高峰出现在20:00左右。第1个低谷出现在早上6:00左右，同时也是日最小负荷；第2个低谷出现在13:00左右；第3个低谷出现在18:00左右。
