Analysis on Power Load Characteristics of Guizhou Representative Consumers

负荷特性指标数量很多，涉及到日、月、季、年等不同时段，又分为数值型和曲线类，指标之间的关联性较强，影响因素较多^[4-5]。

针对贵州电网历史发展和现况，参考国内外情况，兼顾发电、供电和用电环节以及各地区差异，在深入分析的基础上，本研究采用的负荷特性指标主要包括日负荷特性指标和年负荷特性指标，如最大、最小、平均负荷和负荷率，峰谷差和峰谷差率、季不均衡系数、年最大负荷利用小时数Tmax等^[5]。

论文中将分行业给出年负荷曲线和典型日负荷曲线。年负荷曲线是以一年中的12个月为序，将逐月负荷率，即每月负荷峰值与年最大负荷值的比值，连接绘制而成的负荷曲线。其反映的是全年最大出力要求的逐月变化,是调度电力系统的电力和进行电力系统规划的依据。而下文中将给出的典型日负荷曲线是按冬季和夏季的负荷分开考虑。典型日负荷曲线反映的是冬夏季一天中负荷随时间(以小时为单位)的变化的规律，表征一天中负荷分布的不均衡性。准确把握其日负荷变化趋势，可以为错峰限电，实施峰谷电价提供有利依据。

根据贵州省电力行业协会分产业用电量统计结果^[6]：2018年贵州省全社会用电总量1 482.12亿kWh，相比2017年增长7%。其中第一产业用电量7.11亿kWh，占比0.5%；第二产业用电量1 017.19亿kWh，占比68.6%；第三产业用电量173.34亿kWh，占比11.7%；城乡居民生活用电量284.48亿kWh，占比19.2%。其比重对比如图1所示。而第二产业中的制造业占第二产业工业用电量的70%。由此可见，贵州经济严重依赖第二产业发展，第二产业中高耗能行业占主导地位。

Figure 1.  Electricity consumption structure in Guizhou

第一产业主要包括种植业、林业、畜牧业、渔业等直接以自然物为生产对象的产业。本文主要选取第一产业农田排灌类数据进行分析。图2是息烽县养龙司电灌站年负荷曲线图。横轴代表月份，纵轴代表的是每月最大负荷。图2显示其年负荷曲线年内变动大，呈明显的单波峰特性，用电在年内很不均衡，季不均衡系数和年最大负荷利用小时数低。其原因是由于1-5月份农业排灌用电量较小；夏季温度较高，汛期降雨较多，防洪排涝负荷用电量大幅攀升。图3是电灌站典型日负荷曲线，横轴代表整点时刻，纵轴代表的是冬季和夏季典型日的负荷。图3的日负荷曲线呈现出“”脉冲波形，一天中负荷分布不均衡，日负荷率较低，最小负荷率为0。其特征与用户的性质相符合：夏季从早上7点开机，一直持续到下午15点，冬季开机时间比夏季晚1小时，但持续时间相同。

Figure 2.  Annual peak load curve of primary industry representative consumers

Figure 3.  Daily load curve of primary industry enterprises

贵州第一产业用电量总量小，且近年来用电比重稳定在0.5%左右。农业用电与农村人们的生产生活相一致，并呈现明显的季节性特点，且农业生产的用电结构特点决定了其最大负荷利用小时数低。

第二产业主要包括采矿业、制造业以及电力、热力、燃气及水生产和供应业，还有建筑业。从2018年贵州省大工业售电量情况来看，电解铝、铁合金、化工、建材行业用电量排名前四，占大工业售电量的51.62%，电解铝、铁合金、化工、建材行业仍是贵州的支柱产业^[6]。其他大工业用户还包括钢铁、黄磷、工业硅、电石和磨料等。此外贵州从2015年起重点培育壮大大数据、健康医疗、现代山地高效农业、文化旅游、新型建筑建材五大新兴产业，其中第二产业中健康医疗、大数据和新型建材产业近年来发展迅速，对贵州省的负荷特性影响也逐步上升。表1是贵州第二产业支柱产业和新兴产业的用电情况，给出了年最大负荷、年平均日负荷率、季不均衡系数、年最大负荷利用小时数的比对^[7]。

图4是第二产业中四大支柱行业和新兴产业代表企业的年负荷曲线和典型日负荷曲线。

Figure 4.  Annual peak load curves of secondary industry enterprises

Figure 4.  Annual peak load curves of secondary industry enterprises

从年负荷特性来看，电解铝和大数据中心全年用电较均衡，下半年用电呈上升趋势，季不均衡系数分别为0.708和0.832，年最大负荷利用小时数较高，分别为5 006 h和6 413 h。铁合金受市场和电价影响较大，用电负荷在9月最低，但10月有所回升，全年用电波动明显，季不均衡系数为0.76，年最大负荷利用小时数在4 200 h左右。化工受市场影响较大，年负荷曲线呈“L”型，最大负荷出现在1月份，其余月份用电较低，季不均衡系数为0.559，年最大负荷利用小时数在3 500 h左右。水泥全年用电较平衡，受电价因素影响，下半年汛期电价较低，企业加大生产，季不均衡系数为0.854，年最大负荷利用小时数为约为5 255 h。新型建材和医药制造全年用电较为平稳，2月份受春节影响负荷最低，季不均衡系数分别为0.854和0.871，年最大负荷利用小时数在分别为3 514 h和4 122 h。

Figure 5.  Daily load curves of secondary industry enterprises

Figure 5.  Daily load curves of secondary industry enterprises

Figure 5.  Daily load curves of secondary industry enterprises

Figure 5.  Daily load curves of secondary industry enterprises

从日负荷特性曲线可以看出，支柱产业中电解铝、水泥、化工以及铁合金冬夏季节用电类似，企业24小时不间断生产，其中电解铝、水泥、化工基本为一条直线，铁合金由于受生产过程中塌料或悬料的影响，在某些时刻会出现负荷暂降，日负荷呈锯齿波曲线。新兴产业中大数据冬夏季用电类似，数据中心24小时不间断用电，基本为一条直线，医药制造以及新型建材为三班制企业，日负荷曲线呈现双高峰特性，白天开工负荷率较高，夜间休息负荷较低。

第三产业是主要包括交通运输业、通讯产业、商业、餐饮业、金融业、教育产业、公共服务等非物质生产部门,统称服务业。根据国家统计局数据显示，2018年贵州省第三产业占GDP比重为46.5%^[8]。随着经济结构的调整，第三产业的用电能耗及所占比重也不断增长，其负荷特性对全社会用电负荷特性的影响也越来越大。三产业大部分用户用电是非连续性，其用电设备主要是照明、空调、计算机等。本文从第三产业的商业服务、餐饮住宿、公共服务以及文化旅游类中选择有代表性的企业进行分析，其年负荷特性指标和典型日负荷特性指标如表2所示。

Figure 6.  Annual peak load curves of service industry enterprises

Figure 7.  Daily load curves of service industry enterprises

Figure 7.  Daily load curves of service industry enterprises

由表2数据可以看出第三产业负荷的一些共同的特点：

1）从年负荷特性曲线来看，医院、商场全年各月最大负荷变化不大，季不均衡系数在0.8左右，游乐城以及酒店年负荷特性表现出较强季节性，酒店主要受冬季采暖负荷的影响导致冬季负荷水平较高；游乐城主要受节假日因素影响较大，春节以及暑假期间负荷较高，其余各月负荷较低，全年用电不均衡，年负荷率低。

2）从日负荷特性曲线来看，第三产业日负荷呈现明显的双高峰特性，并且日峰谷差较大，日负荷率明显低于第二产业。这是由于第三产业有明显的作息规律，在日负荷曲线上有明显的时段性。第三产业的用电峰值负荷主要受到其营业时间的影响，最大用电负荷出现在营业高峰时段，而低谷时段负荷较低。

近年来，随着人们生活水平的提高，居民用电逐步上升，占全社会用电比重也在不断上升，尤其目前面临大力推荐城镇化建设的形势^[8]，未来居民用电比重将进一步提高。因此，有必要对居民负荷特性进行研究。表3选取了城市居民小区、城镇一般居民小区和农村居民区的典型用户进行分析。

从年负荷特性曲线来看，城镇居民年负荷曲线呈“U”形，有典型的居民生活用电负荷的特点。冬季由于空调采暖负荷的大量使用，负荷较高；夏季天气较为凉爽，空调等降温负荷较少，整体的负荷水平因此较低；农村居民用电高峰出现在冬季以及春季耕收阶段，农村由于空调普及率较低，因此冬夏季负荷相差不大，全年各月负荷波动不剧烈，变化幅度不大，主要在一个时段平均负荷水平上下浮动。

从日负荷特性来看，居民生活用电受人们作息时间影响较大。日负荷曲线有两个用电高峰，居民早高峰一般出现在10~13时之间，晚高峰一般出现在18~22时之间，由于农村居民和城镇居民生活作息时间不同，农村居民的早、晚高峰都要提早2个小时左右。高峰负荷时段对应居民室内活动，各种家电（特别是厨房电器）使用较多的时段。日负荷低谷出现在凌晨至早上5时左右，对应人们休息的时间，日峰谷差较大。

Figure 8.  Annual peak load curves of residential electricity consume

Figure 9.  Daily load curves of residential electricity consume

Figure 9.  Daily load curves of residential electricity consume

2017年,贵州大力实施工业强省战略,深入推进大扶贫、大数据、大生态战略行动,在发展传统优势产业的同时,大力培育大数据、健康医疗、现代山地高效农业、文化旅游、新型建筑建材五大新兴产业,全省工业经济稳中有进、转型加快、质量提升、效益显著。2018年贵州省十大千亿级工业产业振兴行动方案具体公布了振兴基础能源、清洁高效电力、优质烟酒等十大工业产业的工作思路和相关举措，提出到2020年初步形成贵州特色的现代工业体系^[10]。因此随着贵州的产业转型升级，传统的高耗能产业将呈现疲缓之势，新兴产业将快速发展，第二产业用电量比重将呈逐年下降趋势，但仍占据主导地位，年最大负荷利用小时数、年均日负荷率、季不均衡系数等负荷特性指标仍将保持在较高水平，但面临下行的压力。

同时随着贵州省第三产业规模的扩大及人们生活水平的提高，居民生活负荷的增大一定程度上加大了负荷季不均衡的趋势。尖峰特性较为明显的第三产业和居民负荷的快速增长，将会促使省网平均负荷率不断下降，峰谷差不断拉大，年负荷曲线不均衡度呈增长趋势。因此贵州负荷特性可能将呈现出某些不利的变化趋势，且考虑到存在未知因素导致未来贵州经济及产业结构等宏观指标偏离预测值可能性的存在，因此后续有必要针对贵州实际情况，全面深入研究改善全省负荷特性指标的可采取的措施。

电力是大多数工农业生产、第三行业服务和人民群众生活的基础。电力供应在当前的时代环境下具有十分重要的战略意义。电力系统规划设计是确保整个电力系统安全稳定运行的重要条件。本文分析了解各个主要行业的负荷特征，为负荷预测，乃至贵州电力发展规划工作的科学性和准确性提供坚实的基础。

本文从贵州产业结构中的第一、第二、第三产业和城乡居民生活用电展开了典型行业及用户的负荷特性分析。基于统计数据给出了典型行业及用户的用电情况分析以及年负荷、典型日负荷的特性分析，并对全社会用电的变化趋势进行了分析。随着贵州产业转型升级，贵州负荷特性可能将出现某些不利的变化趋势，后续需结合贵州发展情况提前研究改善全省负荷特性指标的一些措施。