楊思琪

（湖北省宜昌市夷陵中學(xué)1608班，湖北 宜昌 443005)

夏季電網(wǎng)最大負(fù)荷與氣溫的相關(guān)性分析

楊思琪

（湖北省宜昌市夷陵中學(xué)1608班，湖北 宜昌 443005)

本文通過對(duì)宜昌電網(wǎng)夏季負(fù)荷和溫度之間的相關(guān)性，分析二者之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和掌握電網(wǎng)負(fù)荷結(jié)構(gòu)，更好地了解電網(wǎng)負(fù)荷特性、更加有針對(duì)性的預(yù)測(cè)夏季電網(wǎng)負(fù)荷走勢(shì)，為電力運(yùn)行管理提供理論參考。

空調(diào)負(fù)荷；負(fù)荷特性；運(yùn)行管理

通過統(tǒng)計(jì)分析宜昌電網(wǎng)近年來(lái)的電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)，得出氣溫是影響電網(wǎng)負(fù)荷變化的最大因素。本文擬在探索溫度與電網(wǎng)最大負(fù)荷之間的關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)高溫大負(fù)荷時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷的走勢(shì)，幫助電力企業(yè)根據(jù)天氣和用電負(fù)荷特性安排好電力生產(chǎn)，做好電力電量平衡，為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

1 分析相關(guān)性的方法

為了準(zhǔn)確地確定出氣溫對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的影響，就需要對(duì)兩者的關(guān)聯(lián)程度進(jìn)行分析，其主要分為兩部分，即系統(tǒng)基礎(chǔ)負(fù)荷與溫度敏感負(fù)荷。系統(tǒng)基礎(chǔ)負(fù)荷為工業(yè)負(fù)荷與城鄉(xiāng)基本用電負(fù)荷，不受季節(jié)天氣影響；溫度敏感負(fù)荷為降溫和采暖負(fù)荷，這一部分負(fù)荷受季節(jié)天氣影響較大。相關(guān)性分析主要用來(lái)對(duì)溫度敏感負(fù)荷進(jìn)行描述。在對(duì)電網(wǎng)最大負(fù)荷以及氣溫之間的關(guān)系進(jìn)行描述時(shí)，將其分別用X、Y、T來(lái)進(jìn)行表示，三者的相關(guān)系數(shù)使用b來(lái)表示，則其具體的計(jì)算如下所示：

Y=A+b（X-T）

Y為最大負(fù)荷，A為溫度不敏感負(fù)荷（常數(shù)），b為溫度敏感系數(shù)（常量），X為當(dāng)日最高氣溫，T為當(dāng)日最低氣溫；b（X-T）構(gòu)成了溫度敏感負(fù)荷。經(jīng)過計(jì)算之后，對(duì)b的結(jié)果進(jìn)行分析，其計(jì)算值為正數(shù)，則表明兩者呈正相關(guān)的關(guān)系，反之為負(fù)相關(guān)。當(dāng)其與實(shí)際負(fù)荷的絕對(duì)值越小，則表明精準(zhǔn)度越高。

2 分析過程

2.1 處理數(shù)據(jù)

以湖北省宜昌地區(qū)2016年其夏季電網(wǎng)負(fù)荷與氣溫的數(shù)據(jù)為例，進(jìn)行相關(guān)性的分析。宜昌電網(wǎng)日負(fù)荷曲線可分為峰、平、谷三段，且峰、谷隨季節(jié)的變化出現(xiàn)的時(shí)間有所不同。夏季一般7:30～9:30時(shí)、20:00～22:30時(shí)為峰段，3:00～6:30、17:00～18:00時(shí)為谷段，其余為平段；冬季一般8:00～10:00時(shí)、18:00～21:00時(shí)為峰段，2:00～7:30、12:00～14:00時(shí)為谷段，其余為平段。2016年最大負(fù)荷出現(xiàn)在夏季的7月份。從7月中旬開始宜昌天氣持續(xù)高溫，7月25日最高氣溫達(dá)到了37.9℃輸送帶，用電負(fù)荷不斷升高，當(dāng)日最大用電負(fù)荷275.93萬(wàn)kW，創(chuàng)歷史新高；26日用電負(fù)荷達(dá)年內(nèi)最高276.64萬(wàn)kW，當(dāng)日用電量5923萬(wàn)kW·h，最大用電負(fù)荷及日用電量雙創(chuàng)歷史新高。最低負(fù)荷出現(xiàn)在2月份，也就是春節(jié)期間，這和往年情況相一致。于是挑選了4個(gè)季度的典型日，根據(jù)其相關(guān)負(fù)荷和溫度，繪制出了圖1所示的曲線，具體見表1和圖1、2。

表1 季度典型日負(fù)荷明細(xì)表 單位：負(fù)荷/萬(wàn)kW，溫度/℃

圖1 季度典型日負(fù)荷曲線（萬(wàn)kW）

由圖可見，宜昌電網(wǎng)平均負(fù)荷在180萬(wàn)kW左右，冬、夏兩個(gè)季度負(fù)荷較高，春、秋季負(fù)荷相對(duì)較小，主要是受降溫和取暖負(fù)荷的影響。氣溫與最大負(fù)荷在變化趨勢(shì)上呈現(xiàn)出了相同的趨勢(shì)，以春秋兩季的平均溫度為基準(zhǔn)，夏季溫度上升幅度最大，其負(fù)荷也最大；冬季溫度降低幅度僅次于夏季，其負(fù)荷比夏季負(fù)荷低，比春秋兩季負(fù)荷高。因此可以直觀地看出其具有的相關(guān)性，由于其曲線的形狀相似度較大，為了對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷，就需要對(duì)其相關(guān)的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

圖2 每月日均溫度曲線

2.2 計(jì)算系數(shù)

取春秋兩季平均氣溫為溫度基準(zhǔn)，即12.5℃；春秋兩季平均負(fù)荷與四季平均負(fù)荷180萬(wàn)kW接近（春季173、秋季182萬(wàn)kW），計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 電網(wǎng)最大負(fù)荷與夏冬季氣溫的關(guān)系 單位：負(fù)荷/萬(wàn)kW，溫度 /℃

根據(jù)表2可見，夏冬季平均氣溫與電網(wǎng)平均負(fù)荷的相關(guān)性最大，即平均溫度超過12.5℃以后，溫度每升高1℃，平均負(fù)荷在180萬(wàn)kW的基礎(chǔ)上增加2.56萬(wàn)kW。為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，專門對(duì)2014以及2015年的結(jié)果也進(jìn)行了分析，計(jì)算的結(jié)果與2016年一致，因此可以說(shuō)明影響電網(wǎng)平均負(fù)荷的最主要因素是當(dāng)季平均氣溫。

3 夏季氣溫變化與最大電網(wǎng)負(fù)荷的關(guān)系

3.1 模型擬合

為了更準(zhǔn)確地確定出以上兩者的變化規(guī)律，在進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)，可將最大負(fù)荷分為兩部分：溫度敏感負(fù)荷和溫度不敏感負(fù)荷。具體的擬合公式如下所示：

Y=A+b（X-T）

式中Y為最大負(fù)荷，A為溫度不敏感負(fù)荷，b為溫度敏感系數(shù)，X為當(dāng)日最高氣溫，T為當(dāng)日最低氣溫；b（X-T）構(gòu)成了溫度敏感負(fù)荷，這部分的預(yù)測(cè)成為總負(fù)荷預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。

3.2 靈敏度分析

根據(jù)上式所示，選取2016年7、8月中溫度達(dá)到34℃以上的天數(shù)，其平均日負(fù)荷為210萬(wàn)kW，即溫度不敏感負(fù)荷A為常數(shù)210。可以計(jì)算出最大電網(wǎng)負(fù)荷的增幅，即靈敏度。具體如表3所示。

表3 夏季最大電網(wǎng)負(fù)荷與最高最低溫差的靈敏度 單位：負(fù)荷/萬(wàn)kW，溫度/℃

經(jīng)過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度敏感系數(shù)b取5.4時(shí)，計(jì)算最大負(fù)荷與實(shí)際最大負(fù)荷的絕對(duì)值偏差最小，均沒有超過3，說(shuō)明該公式符合實(shí)際預(yù)測(cè)情況，即：

Y=210+5.4×（X-T）

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)湖北宜昌的氣溫?cái)?shù)據(jù)以及電網(wǎng)用電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看出兩者之間存在明顯的相關(guān)性。由于夏季處于用電高峰期，為供電部門帶來(lái)了較大的安全壓力，所以為了保證電網(wǎng)在正常運(yùn)行過程中的安全性，可以利用數(shù)學(xué)模型來(lái)對(duì)其運(yùn)行過程進(jìn)行模擬，有效地進(jìn)行預(yù)測(cè)并提前采取相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施，在最大程度上保證居民的用電安全。為保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，下一步還應(yīng)該繼續(xù)對(duì)分析判斷的方法進(jìn)行摸索，對(duì)原有的方法進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，在保證安全供電的同時(shí)，還能使供電更加經(jīng)濟(jì)化，為企業(yè)創(chuàng)造出更大的效益，為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更有力的保障。

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