程 創(chuàng)

摘要:夏季極端氣溫時段城市居民家用空調(diào)用電負荷占整個電網(wǎng)尖峰負荷的比率極大。由于對其難以采取一般的避峰措施,因此成為電網(wǎng)安全運行的不可忽視的問題。 解決這一問題的前提是準確預(yù)測城市居民空調(diào)裝機數(shù)量和用電負荷。傳統(tǒng)預(yù)測方法是基于城市居民戶數(shù)和戶均裝機及功率進行測算,但居民住房商品化后,基于戶數(shù)的預(yù)測方法會產(chǎn)生很大的誤差。通過對住宅裝機密度進行調(diào)查,基于住宅面積進行預(yù)測,可以獲得比較準確的預(yù)測結(jié)果。

關(guān)鍵詞:家用空調(diào) 尖峰負荷 住宅空調(diào)密度

2000年以來,上海市居民用電量的增長幅度大大的高于社會平均增長幅度。以2000年為基準,2005～2007年期間全社會年用電量平均增長9.74%,居民年用電量平均增長13.81%;居民年用電量占全社會用電量的比率由2000年的9.51%提高到2007年的12.23% 。上海市電力消費結(jié)構(gòu)正越來越與國際大都市趨同。

同時,在冬夏兩季的極端氣溫時段,城市居民用電負荷對整個電網(wǎng)最大負荷的影響,大大超過其用電量占社會用電量的比率,對極端氣溫時的電網(wǎng)安全運行提出了新的要求。

2006年以后,隨著東部沿海地區(qū)新建的大容量火電機組的大量投產(chǎn),電量短缺的局面可以緩解,但極端氣溫時段,上海電網(wǎng)的最高負荷仍會出現(xiàn)無法充分滿足需求的現(xiàn)象。

一、家用空調(diào)是影響電網(wǎng)最高負荷的決定性因素

收入和消費支出的增長、住房面積的增加,使得城市居民家用電器的保有量大大的增加,其中用電負荷較大的有空調(diào)機、電熱水器、微波爐和電飯鍋等。但是除空調(diào)之外的其他家用電器用電負荷對整個電網(wǎng)的最高負荷的沖擊較小,如微波爐和電飯鍋是間歇性使用,使用時間也較短,可以避開用電高峰;電熱水器可以利用深夜低谷時段電負荷,對夏季電網(wǎng)日最大負荷影響很小。而空調(diào)不僅功率是家用電器中最大的,且使用時間持續(xù),氣溫越高開機頻率越高。城市居民家用空調(diào)開機時段一般恰好與整個電網(wǎng)用電負荷高峰時間相疊加。其負荷的變化對電網(wǎng)日最高負荷的影響程度大大超過其用電量占社會用電量的比率,因而在全電網(wǎng)的最高負荷中起決定性的影響,占全電網(wǎng)最高負荷的比率呈上升趨勢。

根據(jù)對上海市電力負荷資料的分析:整個2005年夏季(6～9月)的周日,上海電網(wǎng)日最高負荷的最大差額為533萬KW, 2006年夏季(6～9月)的周日,上海電網(wǎng)日最高負荷的最大差額為610萬KW,2007年夏季(6～9月)的周日,上海電網(wǎng)日最高負荷的最大差額為679萬KW,其中主要是空調(diào)用電負荷的影響,而居民空調(diào)負荷的影響又是決定性因素之一。

二、住宅建筑面積空調(diào)裝機密度預(yù)測用電負荷

為了較準確地掌握城市居民住宅空調(diào)實際裝機數(shù)量及其用電負荷對當前及未來“十一五”期間電網(wǎng)負荷的影響,我們對居民空調(diào)裝機和使用情況進行調(diào)研。

按上海市區(qū)的近期氣候條件和居民收入水平分析,已入住的住宅面積與空調(diào)裝機總數(shù)之間呈正相關(guān)關(guān)系。從調(diào)查住宅面積空調(diào)裝機密度著手,推算本市目前居民空調(diào)裝機保有量,在此基礎(chǔ)上結(jié)合上海市住宅建設(shè)的情況預(yù)測“十一五”期間居民空調(diào)裝機增量,最終預(yù)測其負荷對整個上海市電網(wǎng)日最高負荷的影響。

對抽樣調(diào)查資料數(shù)據(jù)進行分析后的具體調(diào)查結(jié)果是住宅建筑面積空調(diào)密度是2096 臺/萬平方米,極端溫度時的平均空調(diào)開機率62.57%。

在上述調(diào)查數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上,形成了按城市居民住宅空調(diào)裝機密度預(yù)測家用空調(diào)裝機數(shù)量和用電尖峰負荷的預(yù)測公式:

居民住宅空調(diào)裝機數(shù)量=住宅面積空調(diào)裝機密度×住宅總面積;

居民住宅空調(diào)額定總功率=平均功率×空調(diào)裝機數(shù)量;

居民住宅空調(diào)尖峰負荷功率=居民住宅家用空調(diào)額定功率×高溫時段空調(diào)平均開機率。

按上述公式及上海市2005年末住宅實有面積37997萬平方米計算,全市居民空調(diào)裝機量約達796萬臺,額定功率約達1018萬KW。

如果用傳統(tǒng)的方法,按城市居民戶數(shù)及戶均空調(diào)機擁有量推算,則2005年上海市統(tǒng)計年鑒資料顯示:城市居民總戶數(shù)為419.70萬戶,戶均空調(diào)機擁有量1.59臺,據(jù)此計算全市城市居民空調(diào)機擁有總量是667萬臺,為按住宅面積總面積和空調(diào)裝機密度推算結(jié)果796萬臺的83.83%。

根據(jù)上述的分析,按戶數(shù)推算的城市居民空調(diào)擁有量,比按城市居民住宅面積總面積和空調(diào)裝機密度推算的擁有量要少15%左右,極端高溫時段空調(diào)用電負荷也會少計算相同的比率。

三、居民空調(diào)用電尖峰負荷預(yù)測

“十一五”期間,隨著經(jīng)濟的增長和居民收入的增加,其用電量和最大用電負荷還會進一步增長,占全社會的比率會進一步提高。

上海經(jīng)濟在“十一五”期間發(fā)展的兩個“引擎”是2010年的世博會和建設(shè)“四個中心”,這將大大推進城市建設(shè)和改造的速度,城市規(guī)模更加擴大,城市化進一步提高。經(jīng)濟的增長導(dǎo)致居民收入進一步增加, 消費支出亦將同步增長,其用電量和用電負荷還會進一步增長,占全社會的比率會進一步提高.

基于舉辦世博會和城市改造等因素,預(yù)計到2010年,上海市居民住房有效居住總面積可達48000萬平方米左右。按2005年的調(diào)查統(tǒng)計的住宅空調(diào)密度推算:上海市城市居民在“十一五”期間,年均新增加空調(diào)裝機32萬臺,額定功率40萬KW,實際增加尖峰負荷26萬KW。 至2010年居民空調(diào)裝機總量950～960萬臺,額定總功率1216～1230萬KW,夏季極端高溫時段的尖峰負荷可達760～770萬KW,占全電網(wǎng)最大負荷比率可達35%以上。到2010年居民年用電量將達170億KWH左右,占全市用電總量的比率進一步提高到13%左右。

若考慮近年夏季氣溫趨高的變化趨勢和居民收入及消費支出的增長趨勢, 城市居民住宅的空調(diào)裝機密度還可能有所增大,屆時對尖峰負荷的疊加影響還可能有所增加。

四、結(jié)論

根據(jù)對目前制冷技術(shù)的分析,家用小型空調(diào)在未來五年內(nèi)技術(shù)上和經(jīng)濟上還難以用其他動力形式替代電力,住宅的節(jié)能措施及其實施還未能普及,氣候變暖的趨勢短期難以逆轉(zhuǎn),因此居民空調(diào)用電負荷仍是影響電網(wǎng)尖峰負荷的決定性因素之一。本文提出了一種預(yù)測居民空調(diào)用電負荷的新方法,期望能較準確預(yù)測其負荷及增加的趨勢,及其對特大城市電網(wǎng)尖峰負荷的疊加影響,可對極端氣溫時的電網(wǎng)調(diào)峰措施安排,保障電網(wǎng)安全運行提供依據(jù),也為城市電網(wǎng)的改造和建設(shè)提供了基礎(chǔ)資料。

作者簡介:程 創(chuàng)男 工作單位:上海電力學(xué)院 管理與人文學(xué)院; 副教授; 主要研究方向:電力技術(shù)經(jīng)濟 。