摘要：针对当前负荷建模研究和工程应用中存在的问题,分析了感应电动机综合负荷模型参数灵敏度,提出了基于模糊均值聚类的负荷特性分类方法,其中提出了多种特征量,采用直接综合和加权平均综合两种综合方法对分类结果行综合建模。现场实测数据建模实例证明了方法的有效性。
关键词：负荷特性;负荷特性互补指数;斜率关联度;
前言
电力负荷特性分析是电力市场分析的基础工作之一,电力公司从整体上科学的认识电力负荷特性、把握电力负荷特性变化十分必要。因此对各电网不同时期或各电网之间的电力负荷性作一个科学的等级划分与综合评价,具有直接的现实意义。
一、国家电网负荷特性
按照理论上的全国充分联网，将国家电网所辖的各区域电网 8760 负荷数据直接叠加可以得到国家电网的 8760 负荷数据，进而得到联网的年最大负荷，对比联网前的年最大负荷 。五大区域电网2000 年大约可减少1140万kW，2006 年大约可减少1850万kW，占联网前负荷的5%左右，也就是说，实现理想的充分联网可以节约5%左右的电源装机。本文即采用此合成 8760 负荷数据分析国家电网经营区域的负荷特性。
1、年负荷特性
由于各区域电网的自身特点，年最大负荷出现的时间各不相同。华东、华中电网出现在夏季，东北电网和西北电网出现在冬季，华北电网呈现冬夏双高峰，合成后的国家电网年负荷曲线呈现冬夏双高峰，除 2005 年外，多数年份的夏季最大负荷略高于冬季最大负荷。夏季最大负荷多出现在 7—8 月，冬季最大负荷多出现在 12 月 。国家电网年负荷率、最大负荷利用小时数由2000—2002 年最大负荷利用小时数逐年下降，但总体水平保持在 6 300～6 500 h；2003—2006 年超过6 500 h，其中缺电最为严重的 2004 年高达 6 800 h以上，明显高于其他年份。
2、月负荷特性
（1） 月不均衡系数最小值多发生在春节所在的月份，夏季的月不均衡系数相对较低，由于 3、4 月份既没有重大节假日，也没有降温采暖负荷的影响，月不均衡系数一般较高，最大月不均衡系数多出现在这 2 个月份。
（2） 月均日负荷率和日最小负荷率的最大值多出现在夏季 6—8 月，冬季月均日负荷率和最小负荷率明显低于夏季，年内月均负荷率和最小负荷率的最小值多出现在春节所在的月份。
3、典型日负荷特性
为了更合理地分析典型日负荷特性，本文选取日负荷率与其所属季节平均日负荷率最接近且负荷曲线无异常畸变的日负荷曲线作为该季节的典型日负荷曲线 （周一、节假日除外）。由于夏季降温负荷在一天中的分布较冬季采暖负荷更均衡一些，因而夏季典型日的日负荷率及日最小负荷率一般高于冬季。2000—2006 年夏季典型日的日负荷率和日最小负荷率均呈总体上升态势，7年日负荷率平均为 0.896，日最小负荷率平均为0.758；冬季典型日负荷率和日最小负荷率则呈现波动上升的趋势，7 年日负荷率平均为 0.859，日最小负荷率平均为 0.722。夏季典型日有早晚 2 个高峰，早高峰多出现在上午 11 点，晚高峰多出现在晚上 20—21 点。除2006 年外，最大负荷都出现在晚高峰，早晚高峰负荷相差不多，在 5%以内；早晚高峰之间的负荷较为平稳，均在最大负荷的 90%以上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最小负荷都出现在凌晨 4 点左右。冬季典型日也有早晚 2 个高峰。早高峰多出现在上午 11 点，晚高峰多出现在晚上 18—19 点，早高峰负荷为晚高峰的 90%～95%；早高峰过后，12或 13 点负荷下降较多，之后逐渐上升，直至晚高峰。最小负荷均出现在凌晨 3—4 点。
二、负荷特性互补指数
能源资源与电力负荷分布的不均衡性决定了我国推进全国联网、实现电力资源大范围优化配置的必要性,进而提出了度量联网地区负荷特性的互补性的技术要求。互补就是通过电网间联网,在一定程度上改善负荷分布上的不均衡性———负荷特性上的差异性。差异性越大,互补性越强,基于对这种差异性的定量描述,笔者提出负荷特性互补指数。
1、构造思路持续负荷曲线是负荷特性信息相对最为完全的描述,因此笔者以此作为负荷特性比较分析的基础,也就是说互补性的度量就是同一时段上负荷曲线间相异性的度量。换一个角度说,与曲线相异性对应就是曲线间的相似性,曲线间相似性越高(低),互补性越低(高)。对于负荷曲线间相似性,我们可借助灰色理论上的关联度或模糊数学中的贴近度等思想进行度量。因此我们可转而在相似性的基础上定义互补性。
2、关联互补指数
关联度是灰色系统理论提出的分析系统中各因素关联程度的量化方法,其实质是一种几何处理方法,是曲线间几何形状的量化分析比较。常用的有面积、相对变化率与斜率关联度等几种。
三、影响因素分析
1、产业结构及用电结构的影响
进入新世纪以来，受产业结构变化的影响，第一产业用电比重持续下降，而第二产业用电比重自2002 年开始缓慢上升，第三产业和居民生活用电比重由于第二产业比重的上升而一改以往持续上升的势头而出现下降。与用电结构变化趋势相同，各项负荷特性指标的变化也是以 2002 年为界。2002 年以前，受用电结构中第二产业比重下降、第三产业比重增加的影响，国家电网公司系统统调最大用电负荷增长一直高于电量增长，季不均衡系数、月不均衡系数、最大负荷利用小时以及年负荷率等指标呈下降趋势，从2003 年开始，由于二产用电快速增长，特别是高耗能行业用电的快速增长，负荷率和最大负荷利用小时持续上升，到 2006 年季不均衡系数、月不均衡系数、最大负荷利用小时以及年负荷率等指标相比2002 年分别上升了 0.002、0.006、305h 和 0.035。
2、电力供需形势的影响
“十五”期间，我国电力供需形势出现了不同程度的紧张情况，各地通过拉闸限电等措施，有效缓解了高峰负荷期间电力供需不平衡，保证了电网供电的安全性和可靠性。但同时由于这些措施的实施，电网负荷特性发生了扭曲。如某省2003 年以后，开始出现严重电力不足，2004 年拉电条次数高达 13.7万条次，最大拉限负荷近300万kW。受此影响，2003—2005 年负荷特性严重扭曲，2000—2002 年年均日负荷率、日最小负荷率的平均值分别为 0.850 和0.731，而 2003—2005 年 3 年年平均值分别在 0.9 和0.81 以上，明显高于正常年份的数值，在缺电最严重的 2004 年，更是高达 0.928 和 0.852。
结束语
电力负荷特性的统计度量无论在理论上还是实践上都具有研究的价值,也存在研究的空间。电力负荷特性指数的提出与讨论在一定程度上丰富、拓展了电力负荷特性的度量工作。文章提出了互补与综合评价两种指数,分别对科学度量电网间的互补性、从整体上把握负荷特性两方面作了积极探讨。当然,指数的种类应该进一步丰富,度量的具体方法也应该进一步探索与优化。
参考文献：
[1]程乾生.质量评价的属性数学模型和数学模型数理统计与管理,1997
[2]赵稀正.中国电力负荷特性分析与预测北京:中国电力出版社,2002
论文作者:郭亚涛
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
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