金　農(nóng)，丁　曉，楊　斌，薛溟楓，徐金玲（江蘇省電力公司，江蘇　南京　210024）

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江蘇省重點(diǎn)行業(yè)用電負(fù)荷特性比較
——基于某時(shí)段用電負(fù)荷數(shù)據(jù)

金農(nóng)，丁曉，楊斌，薛溟楓，徐金玲（江蘇省電力公司，江蘇南京210024）

在經(jīng)濟(jì)和全社會(huì)用電量新形勢(shì)下，跟蹤研究用電負(fù)荷特性有重要實(shí)踐意義。本文利用江蘇省2013年4月1日～2014年4月30日每日分時(shí)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)研究了交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、紡織業(yè)與批發(fā)和零售業(yè)的負(fù)荷特性。

江蘇?。恢攸c(diǎn)行業(yè)；用電負(fù)荷；特性

準(zhǔn)確把握負(fù)荷特性是做好電力規(guī)劃、計(jì)劃、生產(chǎn)運(yùn)行工作的重要基礎(chǔ)，也為電網(wǎng)企業(yè)實(shí)施需求側(cè)管理、有序用電提供依據(jù)。目前，我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入“新常態(tài)”，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在發(fā)生調(diào)整，過剩產(chǎn)能亟需化解，與此同時(shí)電力行業(yè)也面臨“新常態(tài)”挑戰(zhàn)。

本文利用江蘇省2013年4月1日～2014年4月30日行業(yè)日分時(shí)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)，按照分季節(jié)、分電壓等級(jí)比較分析不同行業(yè)典型日的負(fù)荷特性，不僅可為江蘇電網(wǎng)公司實(shí)施有針對(duì)性的需求側(cè)管理、有序用電提供依據(jù)，也給與江蘇經(jīng)濟(jì)特征相近省份需求側(cè)管理提供參考。

1　行業(yè)、指標(biāo)、典型日選擇

1.1行業(yè)選擇

這里行業(yè)選擇的原則是：①用電量占全省用電量比重較高；②負(fù)荷特性具有一定的代表性，具有季節(jié)或者電壓等級(jí)間相似負(fù)荷曲線的行業(yè)將不再選擇。通過比較，我們選擇的行業(yè)為：交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)、黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、金屬制品業(yè)、紡織業(yè)、批發(fā)和零售業(yè)。

1.2指標(biāo)選擇

目前，涉及負(fù)荷特性的指標(biāo)有15個(gè)，根據(jù)需要本文使用日用電最大負(fù)荷、日用電平均負(fù)荷、日用電負(fù)荷率、日用電峰谷差、日用電峰谷差率。這些指標(biāo)含義與《電力工業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)解釋》相同，這里不再贅述。

1.3典型日選取

各季度（春季為3～5月、夏季為6～8月、秋季為9～11月、冬季為12月和次年1～2月）典型日選擇方法為：選取各季節(jié)第二個(gè)月份第三周的第三個(gè)工作日作為典型日。因此春、夏、秋、冬四季典型日分別是2013年4月17日，2013年7月17日，2013年10月16日，2014年1月15日。

1.4電壓等級(jí)

根據(jù)江蘇省用電統(tǒng)計(jì)，各電壓等級(jí)區(qū)間為：高壓 110～220kV，中壓20～35kV，低壓＜10kV。

2　重點(diǎn)行業(yè)用電負(fù)荷特性

2.1交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)

交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的基礎(chǔ)工業(yè)，是能耗較高的行業(yè)之一。2014年，江蘇省該行業(yè)用電量為569.5億kWh，占全社會(huì)用電量的11.4%；日負(fù)荷率在84～86%之間，峰谷差率在22～26%之間，日負(fù)荷曲線比較平穩(wěn)。因全年用電高峰主要在夏冬二季且篇幅所限，這里僅給出夏季和冬季的圖示，如圖1～2。

2.1.1夏季典型日

夏季典型日中、高壓用電負(fù)荷曲線相似，都在上下午出現(xiàn)峰值，但是峰谷差較?。ǚ謩e為0.186、0.121），波動(dòng)較平穩(wěn)。低壓用電負(fù)荷曲線波動(dòng)起伏非常明顯，呈明顯上、下午高峰現(xiàn)象，其中最高負(fù)荷出現(xiàn)在10點(diǎn)，為400.71萬kW。

圖1　夏季交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

2.1.2冬季典型日

冬季典型日低壓用電負(fù)荷曲線呈深M狀，上午高峰出現(xiàn)在10點(diǎn)，峰值為386.03萬kW，高于下午高峰 （14點(diǎn)的365.6萬kW）；中壓和高壓用電負(fù)荷曲線變動(dòng)趨勢(shì)相近，平均負(fù)荷水平相差約80萬kW，二者上下午高峰分別出現(xiàn)在10點(diǎn)和14點(diǎn)。

圖2　冬季交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

總之，高、中、低壓負(fù)荷曲線的形狀季節(jié)差異不明顯，低壓負(fù)荷率較低，負(fù)荷曲線呈深M狀，中壓負(fù)荷曲線呈淺M狀，高壓負(fù)荷曲線近似直線，負(fù)荷率為95%左右。

2.1.3季度比較

交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)四個(gè)季度典型日的負(fù)荷特性指標(biāo)顯示，夏季典型日負(fù)荷最高，最大負(fù)荷為753.48萬kW，而且負(fù)荷率也最小，說明夏季日用電負(fù)荷波動(dòng)較大；四個(gè)季度負(fù)荷高峰都出現(xiàn)在白天，負(fù)荷曲線呈或深或淺M狀；春季典型日的峰谷差率最?。淮杭镜湫腿肇?fù)荷率與秋季相同，冬季負(fù)荷率最低，峰谷差率最高。

表1　四季度交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)典型日負(fù)荷特性指標(biāo)

2.2黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)

黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)作為重要的基礎(chǔ)工業(yè)部門，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)它也是四大高耗能行業(yè)之一。2014年江蘇省該行業(yè)用電量為508.8億kWh，占工業(yè)用電量13.0%（全國平均為13.7）；日負(fù)荷率在78～80%之間，峰谷差率季節(jié)性明顯，在22～41%之間波動(dòng)。該行業(yè)屬于高耗能行業(yè)，用電量較大，因此利用峰谷電價(jià)有利于降低其生產(chǎn)成本。

2.2.1夏季典型日

圖3　夏季黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

圖3顯示，夏季典型日中壓用電負(fù)荷曲線較春季起伏更強(qiáng)烈，白天用電負(fù)荷與晚上用電負(fù)荷差距拉大，晚上用電負(fù)荷高峰持續(xù)到凌晨4點(diǎn)開始下降。高壓用電負(fù)荷總體水平較春季上升，晚上負(fù)荷高峰持續(xù)的時(shí)間沒有變化。因?yàn)樵撔袠I(yè)用電負(fù)荷以高壓為主，因此夏季典型日負(fù)荷變化趨勢(shì)變化不大。

2.2.2冬季典型日

冬季典型日高壓用電負(fù)荷曲線呈深W狀，晚高峰持續(xù)得時(shí)間較其他季節(jié)短；中壓用電負(fù)荷曲線呈淺W狀，其中，午高峰持續(xù)4h；低壓用電負(fù)荷曲線波動(dòng)趨勢(shì)不明顯。

圖4　冬季黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

上述分季度高、中、低壓負(fù)荷曲線顯示，黑色金屬行業(yè)主要是高壓用電，用電時(shí)間集中在晚上，持續(xù)時(shí)間約9h。三類電壓負(fù)荷曲線都呈W型，相對(duì)而言，低壓用電峰谷差最大，負(fù)荷率最小。

2.2.3季度比較

黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)在春、夏、秋、冬的四個(gè)典型日中，最大負(fù)荷出現(xiàn)在秋季，為578.82萬kW，其負(fù)荷率78.9，也是季度中最小的；冬季典型日的最大負(fù)荷、平均負(fù)荷、最小負(fù)荷均是四個(gè)典型日中最低，同時(shí)負(fù)荷率最大，峰谷差率最?。凰膫€(gè)季度中晚上用電負(fù)荷高于白天，其中低壓負(fù)荷曲線不存在季節(jié)差異。各季度典型日平均負(fù)荷相差很小，主要由該行業(yè)以高壓用電為主，而高壓負(fù)荷變化較小。

表2　四季度黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)典型日負(fù)荷特性指標(biāo)

2.3金屬制品業(yè)

金屬制品行業(yè)包括結(jié)構(gòu)性金屬制品制造、金屬工具制造、集裝箱及金屬包裝容器制造、不銹鋼及類似日用金屬制品制造等。2014年，江蘇金屬制品業(yè)用電量為277.8億kWh，分別占全社會(huì)用電量和工業(yè)用電量比重為5.6%、7.1%。相對(duì)四大高耗能行業(yè)，金屬制品業(yè)日負(fù)荷率較低，但是比較穩(wěn)定，在78～80%之間；峰谷差率較大，在47～61%之間。

2.3.1夏季典型日

圖5　夏季金屬制品業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

從圖5中發(fā)現(xiàn)，金屬制品業(yè)的低中高壓用電負(fù)荷曲線有基本相同的波動(dòng)趨勢(shì)，呈W狀。相對(duì)于其他季節(jié)，夏季典型日沒有出現(xiàn)大量新增負(fù)荷，季節(jié)性不明顯。

2.3.2冬季典型日

冬季典型日低壓用電負(fù)荷曲線呈鋸齒狀，晚高峰持續(xù)時(shí)間有所縮短，存在上、下午高峰，峰值分別是10點(diǎn)的206.06 萬kW，14點(diǎn)的202.52萬kW；中壓用電負(fù)荷曲線呈淺W狀，白天高峰時(shí)段為13～16點(diǎn)；高壓用電負(fù)荷曲線只有晚高峰，且持續(xù)時(shí)間較長，從午夜23點(diǎn)至明晨7點(diǎn)。

圖6　冬季金屬制品業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

總之，上述分季度高、中、低壓負(fù)荷曲線圖顯示，金屬制品業(yè)以低壓用電為主，低壓用電負(fù)荷曲線多呈現(xiàn)不規(guī)則鋸齒狀，負(fù)荷率在85～87%之間，負(fù)荷曲線沒有顯著季節(jié)差異；中、高壓負(fù)荷曲線多呈淺W狀，負(fù)荷率低于80%；不同電壓等級(jí)都存在白天高峰和晚上持續(xù)高峰，導(dǎo)致該行業(yè)耗電量較高。

2.3.3季度比較

表3顯示，金屬制品業(yè)春、夏、冬四個(gè)季節(jié)典型日的用電負(fù)荷曲線比較相近，負(fù)荷特性指標(biāo)也不存在顯著差異。秋季的峰谷差率明顯高于其他三個(gè)季節(jié)。?？傮w上，金屬制品業(yè)用電負(fù)荷存在晚高峰和下午高峰，前者持續(xù)時(shí)間為9h，后者持續(xù)時(shí)間為下午4h。

表3　四季度金屬制品業(yè)典型日負(fù)荷特性指標(biāo)

2.4紡織業(yè)

紡織工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，改革開放以來世界最大的紡織品服裝生產(chǎn)國地位，尤其是江浙等沿海省份保持著生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。2014年，江蘇省紡織業(yè)用電量為417.4億kWh，占全社會(huì)用電量和工業(yè)用電量的比重分別為8.3%、10.6%；屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，三班倒工作制，負(fù)荷率較高，在90～92%之間，峰谷差率在14～18%之間。

2.4.1夏季典型日

夏季典型日低壓用電負(fù)荷高峰持續(xù)的時(shí)間較長，從上午10點(diǎn)幾乎持續(xù)到下午4點(diǎn)，而且總體負(fù)荷水平提高了；中壓和高壓用電負(fù)荷曲線變動(dòng)趨勢(shì)一致，且中壓負(fù)荷高峰出現(xiàn)在白天，比春節(jié)更明顯（見圖7）。

2.4.2冬季典型日

圖7　夏季紡織業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

冬季典型日低壓用電負(fù)荷曲線呈M狀，上、下午負(fù)荷高峰分別出現(xiàn)在10點(diǎn)和14點(diǎn)；中壓用電負(fù)荷曲線總波動(dòng)趨勢(shì)與低壓一致，但是波幅很?。桓邏河秒娯?fù)荷曲線總體平穩(wěn)，但在12～15點(diǎn)之間存在低谷。中壓和高壓用電負(fù)荷率分別為94%、96%。

圖8　冬季紡織業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

總之，上述分季度高、中、低壓負(fù)荷曲線圖顯示，紡織業(yè)以低壓用電為主，低壓用電負(fù)荷呈淺M型，低壓負(fù)荷率在90%左右，小于中、高壓。中壓和高壓用電負(fù)荷曲線比較平穩(wěn)高壓用電高峰出現(xiàn)在晚上，并且持續(xù)時(shí)間較長。

2.4.3季度比較

紡織業(yè)用電最大負(fù)荷出現(xiàn)在夏季典型日，為609萬kW，與其他季節(jié)典型日最大負(fù)荷相差約50萬kW。春季和秋季典型日各類負(fù)荷特性指標(biāo)非常相近；冬季平均負(fù)荷水平最低，負(fù)荷率最小，峰谷差最大。此外，低壓各季節(jié)下午高峰負(fù)荷持續(xù)的時(shí)間較長。

表4　四季度紡織業(yè)典型日負(fù)荷特性指標(biāo)

2.5批發(fā)和零售業(yè)

該行業(yè)是國內(nèi)商業(yè)的主要構(gòu)成部分，其活躍程度可直接顯示經(jīng)濟(jì)發(fā)展的起落。2013年，江蘇批發(fā)和零售業(yè)用電量約占全社會(huì)用電量的2.2%。批發(fā)和零售業(yè)與白天人流密切相關(guān)，用電負(fù)荷波動(dòng)較大，日負(fù)荷率較低，在60～63%之間；峰谷差率較大，在78～82%之間。

2.5.1夏季典型日

夏季高壓用電負(fù)荷曲線的波動(dòng)性較強(qiáng)烈，三種電壓用電負(fù)荷曲線都呈倒U型。高、中、低壓用電都在夏季用電高峰，即相對(duì)其他季節(jié)用電負(fù)荷水平有較高提升，典型日低壓用電負(fù)荷峰值為11點(diǎn)的168.33萬kW，較春季典型日11時(shí)峰值高85.22萬kW。

圖9　夏季批發(fā)和零售業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

2.5.2冬季典型日

該行業(yè)用電以低壓為主，低壓負(fù)荷曲線呈現(xiàn)比較深的倒U型，峰谷差較大；中壓用電比例較小，呈比較淺的倒U型，峰谷差較小，高壓用電比例很小，平均負(fù)荷為0.37萬 kW，其負(fù)荷曲線比較平穩(wěn)。

圖9　夏季批發(fā)和零售業(yè)高、中、低壓典型日負(fù)荷

總之，分季節(jié)高、中、低壓用電負(fù)荷曲線基本都呈倒U型，而且，負(fù)荷高峰持續(xù)的時(shí)間較長，一般從上午10點(diǎn)持續(xù)至下午4點(diǎn)，且高壓持續(xù)時(shí)間更長。

2.5.3季度比較

如表5所示，夏季、冬季典型日最大負(fù)荷和平均負(fù)荷都顯著高于春季、秋季典型日，同時(shí)，夏季負(fù)荷率最小、峰谷差率最大。另外，秋季典型日平均負(fù)荷高于春季，負(fù)荷率和峰谷差率則較小。

表5　四季度批發(fā)和零售業(yè)典型日負(fù)荷特性指標(biāo)

3　結(jié)論

目前，經(jīng)濟(jì)和全社會(huì)用電量都進(jìn)入了新常態(tài)，跟蹤研究用電需求特性具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文利用江蘇省2013年4月1日～2014年4月30日每日分時(shí)用電負(fù)荷數(shù)據(jù)研究了代表性行業(yè)的負(fù)荷特性。

比較不同行業(yè)的日負(fù)荷率，重工業(yè)的負(fù)荷率較高，服務(wù)業(yè)的負(fù)荷率偏低。按照負(fù)荷率平均情況從高到低依次是：交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)日負(fù)荷率在84～86%之間；金屬制品業(yè)日負(fù)荷率較低，在78～80%之間；黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)日負(fù)荷率在78～80%之間；批發(fā)和零售業(yè)與白天人流密切相關(guān)，用電負(fù)荷波動(dòng)較大，日負(fù)荷率較低，在60～63%之間，峰谷差較大，在78～82%之間。

由于峰谷時(shí)段不同，各行業(yè)負(fù)荷曲線形狀有不同的特點(diǎn)：①“M”型：交通運(yùn)輸、電氣、電子設(shè)備制造業(yè)呈現(xiàn)白天雙高峰負(fù)荷曲線變化趨勢(shì)，日負(fù)荷曲線比較平穩(wěn)；紡織業(yè)以低壓用電為主，呈淺M型，中、高壓用電比較平穩(wěn)，而高壓用電負(fù)荷晚上相對(duì)較高，屬于勞動(dòng)密集型行業(yè)，便于實(shí)現(xiàn)三班倒工作制。②“W”型：黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)以高壓用電為主，用電集中在晚上且持續(xù)時(shí)間長，負(fù)荷曲線呈W型，日負(fù)荷率在78～80%之間；金屬制品業(yè)以低壓用電為主，低壓用電負(fù)荷曲線多呈現(xiàn)深W狀，負(fù)荷率在85～87%之間，中、高壓負(fù)荷曲線多呈淺W狀，負(fù)荷率低于80%。③倒“U”型：批發(fā)和零售業(yè)分季節(jié)高、中、低壓用電負(fù)荷曲線基本都呈倒“U”型，而且，負(fù)荷高峰持續(xù)的時(shí)間較長，一般從上午10點(diǎn)持續(xù)至下午4點(diǎn)。④三峰型：城鎮(zhèn)居民用電的負(fù)荷曲線有早高峰、午高峰和晚高峰三個(gè)峰值，其中晚高峰持續(xù)時(shí)間最長、負(fù)荷水平最高。

分季節(jié)比較，各行業(yè)的負(fù)荷特性均存在一定的季節(jié)差異。交通設(shè)備制造業(yè)夏季、冬季的最大負(fù)荷、平均負(fù)荷都高于春季、秋季，負(fù)荷率低于春季、秋季；黑色金屬冶煉業(yè)夏季、秋季的峰谷差率顯著高于春季、冬季；金屬制品業(yè)秋季的峰谷差率明顯高于其他三個(gè)季節(jié)；紡織業(yè)冬季平均負(fù)荷水平最低，負(fù)荷率最小，峰谷差率最大；批發(fā)與零售業(yè)夏季、冬季典型日最大負(fù)荷和平均負(fù)荷都顯著高于春季、秋季典型日，同時(shí)，夏季負(fù)荷率最小、峰谷差率最大。

分電壓等級(jí)比較，通常各行業(yè)主要集中于某一個(gè)電壓等級(jí)，并且在這個(gè)電壓等級(jí)上負(fù)荷曲線呈現(xiàn)出波動(dòng)更顯著的形態(tài)特點(diǎn)。例如交通設(shè)備制造業(yè)低壓負(fù)荷率較低，負(fù)荷曲線呈深M狀，中壓負(fù)荷曲線呈淺M狀，高壓負(fù)荷曲線近似直線，負(fù)荷率為95%左右。

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2016-4-7

TM714

A

2095-2066（2016）12-0031-04