城市电网负荷特性研究

城市电网中，夏季用电高峰的日最高负荷一般出现在中午前后，但午峰和灯峰之间的曲线日趋平坦，个别以住宅为主的地区日最高负荷已经出现在夜间灯峰时段。空调降温负荷的不断增加与所占比重的不断提高，已成为近期用电负荷特性变化的一个主要特征。

1.高峰负荷快速增长，负荷峰谷差日益增大

城市建设和居民生活水平的提高，不但使城市电网负荷以较高的速度增长，也使用电峰谷差日趋增大。以上海为例，全年用电高峰由原来夏季一个高峰，向夏季和冬季两个高峰发展。日用电负荷曲线也发生明显变化，从原来早晚两个峰的“驼峰”形状转变为两峰之间负荷趋向平坦，日高峰负荷持续时间延长。气候因素对电力负荷曲线变化的影响越发明显，电力需求温度敏感性增强，在日最高气温在30℃以上时，工作日气温每升高1℃，日最高负荷增大约700MW，高温工作日（≥35℃）平均最高用电负荷为24033MW。最高负荷中商业工业以及居民生活中的夏季降温负荷已占到最高负荷的40%～45%，这部分负荷的持续增长造成了峰谷差的日益增大。

2010年，上海电网历史最高负荷为2621.2万kW，比2009年最高用电负荷2379.9万kW增长了241.3万kW，增幅达到10.14%，最小负荷约为最大负荷的56%，日峰谷差率高达44.3%，而本地机组的最高出力达到历史新高1776.4万kW。上海地区的用电高峰主要分布在夏季，而用电负荷与气温变化密切相关，据测算，2009年夏季上海地区空调降温负荷已经超过1000万kW，约占电网最高用电负荷的42%，所以夏季高温的出现将导致全网用电最高负荷的大幅攀升，同时也使得电网峰谷差不断增大。高温天气持续时间相对不会太长，所以大大降低了电网的最大负荷利用小时数和电网的负荷率。上海地区2010年的用电、发电和受电情况如表2-2所示。

表2-2 上海地区2010年用电、发电和受电情况

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2.负荷季节性变化大

居民用电和第三产业用电负荷占比重较大，故负荷曲线随气温变化较大（上海地区2010年各月份的负荷及用电量变化情况见表2-3），而且负荷曲线的季节性变化显著，春（秋）、夏、冬季节的负荷曲线走势明显不同。夏季负荷无论是正方向的最大变化速率还是负方向的最大变化速率，均明显大于冬季的负荷变化速率。其中，夏季负荷正方向的每15min变化速率最大为750MW，即每分钟有50MW的负荷增长；负方向每15min变化速率最大为637.3MW，即每分钟有42.5MW的负荷下降。冬季负荷正方向每15min变化速率最大为656MW，即每分钟有43.8MW的负荷增长；负方向每15min变化速率最大为387.5MW，即每分钟有28MW的负荷下降。春季和秋季相对夏季和冬季负荷变化速度较小。

表2-3 上海地区2010年负荷及用电量情况表

自20世纪90年代以来上海装机容量得到了飞速发展，电力容量对国民经济发展的制约因素基本消除，但又出现从电源性缺电局面转变为电网性缺电局面，同时外来电力虽然增加，现阶段仅提供较低的调峰能力，导致电网调峰愈加困难，产生了燃煤机组降负荷低效益运行、电力系统安全可靠性差等问题。