浅谈负荷特性的分析和研究

摘要：文章介绍了电力系统负荷的组成、特点，说明电力系统负荷以及负荷特性分析，阐述了负荷预测的原理、起源及当前国内外电力负荷预测领域应用概况。

关键词：电力系统，负荷，特点

引言：

电力系统负荷预测是在充分考虑一些重要的系统运行特性、增容决策、自然条件及社会影响等条件下，研究和应用一套系统处理过去负荷与未来负荷的数学方法，在满足一定精度要求的前提下，确定未来某特定时刻的电力负荷值。电力负荷预测是电网实时控制、运行计划和发展规划的前提。按预测时间期限通常分为长期、中期、短期和超短期负荷预测。短期负荷预测可对未来一天到七天的负荷进行预测，是调度中心制定发电计划及发电厂报价的依据。它也是能量管理系统（EMS）的重要组成部分，对电力系统的运行、控制和计划都有着非常重要的影响，提高电力系统短期负荷预测的精度既能增强电力系统运行的安全性，又能改善电力系统运行的经济性。电力负荷预测己成为电力市场运行和推行电力市场化的必要基础。电力负荷预测的工作水平已成为衡量一个电力企业的管理是否走向现代化的显著标志之一，因此，对电力负荷预测算法及模型的研究具有重要的意义和价值。

一、研究的目的和意义

电力负荷预测工作既是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础。全国性的电力负荷预测，为编制全国电力规划提供依据，它规定了全国电力工业的发展水平、发展速度、原动力资源的需求量，电力工业发展的资金需求量，以及电力工业发展对人力资源的需求量。做好电力负荷预测，进行合理的电力系统规划，不仅可以获得巨大的经济效益，也能获得巨大的社会效益，其准确程度直接影响到投资、网络布局和运行的合理性。负荷特性分析以及合理预测与经济效益及社会效益息息相关。因此，电力负荷特性分析以及合理预测是一项十分重要的工作，它对于保证电力工业的健康发展，乃至对于整个国民经济的发展均有着十分重要的意义。

二、国内外研究状况及水平

负荷预测的发展经历了一个漫长的阶段，从传统的方法到现在的智能算法等各种方法，层出不穷，其中较为成熟的有趋势外推法、相关分析法、时间序列法等。而随着一些新兴理论，如模糊理论、灰色系统理论、专家系统、人工神经网络、小波理论等的兴起，产生了基于上述新兴理论的预测方法，统称为新兴预测方法。

负荷预测的核心问题是预测的技术方法，或者说是预测数学模型。随着现代科学技术的不断进步，负荷预测理论技术得到了很大的发展，理论研究逐步深入，适合本地特点的预测程序、软件开始出现。如华北电力大学的牛东晓教授等人先后对负荷预测理论及应用进行了研究，开发了适合短、中、长期各类负荷预测的实用软件包，并通过了国家技术鉴定，已广泛地应用于国内电网各个地区。

三、负荷特性概念

电力负荷是电力系统的重要组成部分，它作为电能的消耗者对电力系统的分析、设计与控制有着重要影响。负荷特性指电力负荷从电力系统的电源吸取的有功功率和无功功率随负荷端点的电压及系统频率变化而改变的规律。

负荷功率随负荷点端电压变动而变化的规律，称为负荷的电压特性；负荷功率随电力系统频率改变而变化的规律，称为负荷的频率特性；负荷功率随时间变化的规律，称负荷的时间特性。但一般习惯上把负荷的时间特性称为负荷曲线（有日负荷曲线、年负荷曲线等），而把负荷的电压特性和负荷的频率特性统称为负荷特性。

四、负荷分类及特点

电力系统负荷一般分为：民用负荷、工业负荷、商业负荷、农业负荷等。

民用负荷，主要是指城市居民用电负荷，包括居民家里的空调、电冰箱、彩电、冬季的取暖设备以及其他的家用电器的用电负荷。其特点与人们的日常生活规律紧密相关，由于我国人民生活水平日益提高，居民的家用电器越来越多，民用负荷在整个电力负荷中所占的比重越来越大，尤其是在冬季和夏季，民用的取暖负荷和空调（降温）负荷己成为影响电力负荷的重要因素。

工业负荷，主要是指各厂进行生产的用电负荷。它由工业生产的规律决定，晚间的负荷较白天的轻，节假日的负荷较工作日的轻。工业负荷容易受到大企业生产状况的影响。但总的来看工业负荷相比其它类型的负荷要稳定得多，不容易受到天气等因素的影响。

商业负荷，主要是指商业行业的照明、空调、动力等用电负荷。商业负荷所占的比重虽然不及工业负荷和民用负荷，但商业负荷对每日负荷晚上高峰的出现有明显的影响。

农业负荷，主要是指城镇以外的农村居民用电和农业生产用电。农村负荷受季节影响较大。对降水量、天气等自然因素的变化十分敏感，这是由农业生产的特点所决定的。

五、负荷特性影响因素分析的方法

（一）气温气候的影响

（1）最高温度对最大负荷的影响幅度很大。综合考虑温度和适度的影响，在温度超过34℃的湿热天气情况下，最高温度平均增加1℃，将将引起最大负荷增加3%左右（以最大负荷水平为基准）。

（2）气温升高造成峰谷差明显增大。

（3）气温对负荷率水平的影响不明显。

（4）最高温度对日电量影响明显。根据以往研究表明，对于空调负荷占年最大负荷30%左右的城市，温度没变化1℃，将引起日最大负荷大约变化2%～3%，引起日供电量变化大致在2.5%～3.5%.

六、需求侧管理措施的影响

（一）生活水平提高及消费观念变化的影响

收入和生活水平的提高与经济发展水平密切相关，家用电器的普及率是反映生活水平的重要指标。其中，空调、冰箱、彩电、电炊具等等都属于高耗能的家用电器。随着居民消费观念的改变，越来越多的人开始使用以上高耗能电器，这对于负荷特性会产生一定程度上的影响。

（二）经济发展水平及经济结构调整的影响

（1）经济越发达，经济结构中第三产业比重越大，在不考虑需求侧管理情况下，负荷率水平将趋于下降、系统峰谷差增大。

（2）经济发展水平越高，电气化程度越高，居民人均生活用电量越高，影响负荷率水平趋于下降、系统峰谷差增大。

（3）经济发展的不同阶段对负荷及负荷特性变化也有较大的影响。在重工业发展初期，重工业趋于扩张，在经济结构中的比重不断增大，在此期间，年最大负荷增长较快，负荷率水平相对较高，峰谷差不大。重工业发展到一定程度后，经济结构开始由“二三一”向“三二一”方向转变，导致负荷率水平下降，峰谷差拉大，年最大负荷增长速度也相对下降。

（4）随着经济发展水平的提高，居民用户、第三产业用户和工业用户的空调负荷呈现快速增长趋势，在没有有效调节手段的情况下，导致负荷率水平下降。

（5）在我国经济发展水平和经济结构对负荷及负荷特性的影响并不是孤立的，除上述因素外，电价结构、用户的消费观念、作息时间、需求侧管理项目的实施等也起到较大的影响作用，从而使得各地区负荷及负荷特性的变化呈现不同的规律性，在把握总体变化趋势的情况下，还需要具体地区具体分析。

（三）电力供应侧的影响

拉闸限电对负荷特性的影响主要体现在：

（1）改变负荷高峰期日负荷曲线形状，一般可以消减日高峰负荷，提高日负荷率。

（2）如果在月最大负荷日出现拉闸限电，则将会影响年负荷曲线形状。随着电力行业的发展，由于电力供需状况的改善，大范围和大幅度拉闸限电情况出现的可能性不大，因此，拉闸限电对今后负荷特性的影响不会大。

结论

电力系统短期负荷预测是电力市场化和电网正常运行的基础和前提，对于提高对电力部门的经济效益有着十分重要的意义。

参考文献

[1]郑静，杜秀华，史新祈.大型钢铁企业电力负荷的短期预测研究[J].电力需求侧管理. 2004.

[2]刘一丹等.江苏泰州地区夏季负荷特性分析[J].电力需求侧管理.2002.

[3]陶莉，陈丽娟.钢铁企业短期负荷预测的研究.南京工程学院学报（自然科学版）[J].2005.

作者简介：

汪鹏（1979-），男，汉族，安徽省宣城市郎溪县，国网安徽省电力公司郎溪县供电公司，242100，安徽省宣城市，本科，助理工程师，从事电力系统电气工程及其自动化。