根据《广东省“十二五”节能减排综合性工作方案》要求,到2015年,我省单位生产总值能耗下降到0.477吨标准煤/万元(按照2010年价格计算),比2010年和2005年分别下降18%、31.46%。为落实“十二五”节能减排工作要求,电网企业应充分发挥电力调配职能,在强化需求侧能耗管理的基础上,进一步提高电力负荷预测能力,以需求为导向,有序调配电厂发电以及用户用电的计划性工作,甚至为电源及工业发展规划提供准确的能耗需求预测,从而达到“按需发电、按需规划”的经济、节能、高效的电力运行管理模式。本文将通过对负荷预测中相对较难的节假日负荷预测因素进行分析,为电网节能和经济运行提供参考。

1   负荷预测的能耗影响分析

在经济快速发展拉动下,我省电力需求增长迅猛,目前我省的统调最高负荷水平已经达到7740万千瓦的水平(2011年汕头供电局最高负荷267万千瓦),受到电网及电力基建滞后的影响,我省电力供需矛盾一直困扰着经济的可持续发展,2012年全省预计最大错峰电力规模更是达到了近900万千瓦,但是从用电结构、网架结构以及发电出力等深层次因素分析我省电力紧缺现象,就可以看出,我省的电力紧缺现象主要是部分时段、部分区域的高峰电力供应紧张,造成我省电力紧缺现象的主要原因是:一是电力负荷需求发展不均,东西两翼电力供需矛盾日益突出;二是我省第三产业及城乡居民用电比重大,其电力消费特性决定了系统峰谷时段负荷差较大;三是电网建设严重滞后,导致在汛期、负荷高峰期等特殊时段,部分电网出现电力紧缺情况;四是我省水电及地调小机组装机容量比重大,目前我省水电及地调小机组容量比例约占全省装机规模的20%,受来水及油价等外部因素制约,其供电保障能力明显不足,无法满足系统正常电力需求。通过分析我省电力紧缺情况,合理规划电源及电网建设,优化我省电力结构,将是解决我省电力供需矛盾、实现电力节能良性发展的主要途径。

提高系统负荷预测准确性是电力发展决策的主要手段之一,也对电力能耗有着重要的影响,主要表现在:发电侧,准确的负荷预测将指导发电机组合理安排发电、检修等运行工况,提高机组运行经济负荷水平,达到节能发电目标;供电侧,准确的负荷预测将指导电网公司有序的开展需求侧管理,优化电网运行模式;同时可合理安排线路运行模式,降低线路耗损率,达到节能运行目的。由此可见,加强负荷预测分析,提高负荷预测准确性,是实现电网节能减排的基础保障之一。

2   节假日负荷特性分析

负荷预测对指导电力生产以及安排用电计划具有现实意义,而在常规的负荷预测中,节假日负荷由于受到诸多因素影响,其预测偏差是最大的,也是电力负荷预测技术的重点研究方向。下面将根据广东电网2005～2009年期间节假日的负荷运行数据，结合对节假日负荷特点进行分析，研究节假日负荷预测特性，以提高负荷预测的准确性。

(1)春节期间负荷特性

春节期间是中国人民最盛大的传统节日,法定节假日为3天,由于与临近周末上移下错,便形成了农历正月初一至初七的7天长期。实际上春节期间负荷表现与普通日不同的时期可延长至半个月。春节期间半个月内日最大负荷如图1所示。

图1  春节期间日最大负荷曲线

从图可以看出,春节期间日最大负荷并不以周为周期变动,而是呈“V”形,最低负荷发生在农历正月初一。图2显示了2009年农历正月初一日负荷曲线与普通日的区别。可以看出,春节期间许多工业、企业负荷已经停运或降低,居民负荷占主要成分,因此,高峰负荷出现在19:00左右。与普通日相比,春节期间负荷曲线较平稳。

图2  春节与普通日的日负荷曲线对比

(2)其他节假日负荷特性

2009年其他节假期间日负荷曲线如图3所示。与普通日相比,节假日负荷曲线变化较平稳,峰谷差较小。

图3  节假日期间的负荷曲线

(3)新的节假日制度的影响

从2008年开始,国家法定节假日进行了新的调整,法定节假日的总天数增加一天,调整为:元旦放假1天不变;春节放假3天不变,但放假起始时间由农历年正月初一调整为除夕;“五一”国际劳动节由3天调整为1天,减少两天;“十一”国庆节放假3天不变;清明(农历节日如遇闰月,以第一个月为休假日)、端午、中秋等传统节假日增设为国家法定节假日,各放假1天,允许与临近周末上移下错,与法定节假日形成连休。

节假日的调整将对节假日期间的用电负荷产生新的影响。具体表现为:

①春节的影响

对春节放假时间进行了调整,由原来的初一到初七调整为除夕到初六,使得企业放假安排也进行了调整。期间负荷水平发生明显变化的将不再从大年初一开始,而是从除夕当天就表现出来;负荷水平和负荷曲线形状由原来的发生明显变化,日期将向前提。这些变化对春节期间的电力负荷调度都具有重要指导作用。

②“十一”、元旦的变化

对于七天长假“十一”来说,放假安排没有发生变化,但是由于“五一”长假的取消,在一定程度上有可能加重“十一”的旅游情况,从而加重了“十一”期间商业用电的比重,这一点影响对于节假日的电力负荷也不容忽视。元旦放假也没有什么变化,除非气象等一些其它突发因素。

③“五一”的变化

“五一”劳动节由原来的七天长假变成了三天假期,整个假期与节前相比,负荷水平和负荷趋势将会发生稍微变化，由于4、5、6、7日不再是节假日而是普通日，整体趋势与元旦期间的整体负荷变化趋势会相似。

④清明、端午、中秋的变化

为了增强国家法定节假日的传统文化影响力,增加清明、端午、中秋三个传统节日,这将又多带来三个“3天”的短假期。

图4显示了不放假时(2007年的清明节)与放假时(2008年的清明节)清明节日负荷曲线的对比情况,可以看出,旧的放假制度下,清明节的日负荷曲线与普通日相同。新的放假制度下,负荷变化情况可以参考新的“五一”、“元旦”期间用电负荷的变化情况,以便于期间电力负荷的调度。
为优化节假日系统运行工况,通过分析可见,节假日系统负荷具有负荷需求增幅小、呈“V”型快速发展以及峰谷差大等特点,因此建议通过在节假日期间合理调配发电机组检修、备用的基础上,应重视对节假日需求侧负荷的预测和管理,利用行政或经济手段引导需求侧合理用电,最大限度地维持系统负荷平稳运行,以降低用电能耗。

图4  放假与不放假时清明节期间日负荷曲线

3   强化需求侧负荷管理措施

负荷预测与需求侧管理是相辅相成的电力控制手段,负荷预测可为需求侧管理提供必要的时间和空间,最大限度地减少对用户及经济的影响,同时,强化需求侧管理可进一步优化系统负荷结构,是提高负荷预测准确度的基础保障之一,可尽量避免用户电力需求突变对电力安全调度的影响。因此加强需求侧管理是电网公司节能、经济运行,也是安全、计划性运行的必要手段。

需求侧管理主要通过鼓励节约用电、提供能源利用效率和刺激用户的需求响应三种方式进行调节负荷。节约用电是鼓励用户改变或选择用电行为来减少用电量,受习惯性行为限制,该方式的作用是短时期的;提高能源效率主要是用技术措施对现有系统安装特定的装置或淘汰耗能大的设备以提高能源利用率和降低能耗;刺激需求响应管理(即负荷管理),该方式通过行政手段改变能源利用时间,达到节约用电的效果。为强化节能用电模式控制,建议在提高负荷预测准确性的基础上,通过经济和技术两个方面有效措施,进一步改善电力系统负荷特性,经济上可在近期推出的阶梯电价的前提下,推进峰谷电价模式;技术上可推进绿色照明和蓄冷技术的应用。

阶梯电价和峰谷电价均是采用经济手段,合理引导需求侧主动调整耗电模式,达到系统负荷优化调整的目标。目前局部推行的峰谷电价已取得了明显成效,如果将峰谷电价在全网范围内推行,将可达到削峰填谷、优化电网运行的节能目标,一定程度上缓解目前的电力供需矛盾,减少电力紧缺带来的经济损失和社会压力;实现电力资源以及社会资源的优化配置,保证电力的可持续发展。
系统商业负荷和居民生活负荷主要包括照明、空调及动力等用电负荷,有着很强的时间性和季节性,对系统峰值负荷变化的影响很大,有针对性地实施“绿色照明”及“蓄冷技术”是十分必要的。照明节能的投资少、见效快,是国际上发展最快和影响面最广的需求侧管理手段,是电网需求侧能效管理的首选目标。系统的照明节能管理应包括管理节能和改造节能,其管理节能就是以智能化监控系统为平台,实现照明系统“按需控制、分区控制和分时控制”的效果,达到节电控制的目标;改造节能就是按照照明效果需求将目前常规灯具改造成LED、T8等节能灯具。从现实使用效果看,“绿色照明”系统节能效果可达到30%,按照目前照明用电约占系统总供电量的10%进行测算,其节能效果将节约总供电量的3%,经济和社会效益十分显著。“蓄冷技术”是近期发展较快的节能新技术,其原理就是利用夜间电网富余的谷段电力继续运转制冷机制冷,以水的形式储存起来,在白天用电高峰时段提供空调服务,从而避免中央空调争用高峰电力,最常用的蓄冷方式主要有:冰蓄冷和水蓄冷。蓄冷技术的使用,在峰谷电价差加大的情况下,用户可节约空调电费近50%,对于系统来说,空调负荷现已占系统高峰负荷近25%,鼓励蓄冷技术使用对优化系统负荷结构发挥积极的作用。

4   结束语

通过提高负荷预测水平,特别是对节假日负荷预测,将为电网公司需求侧管理提供必要的依据,从而进一步优化电力系统运行模式,科学引导需求侧节能、经济的使用电能,提高电力设备经济使用率,达到社会资源的优化配置, 从而实现构建节能绿色电网的发展目标。

作者简介

廖建生 (1975-)。广东汕头人,电气工程师。主要从事配电网生产管理工作。