基于负荷可调系数识别的有序用电管理

李　琳，杜　颖，刘勇超，程婷婷，李军田

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南　250003）

基于负荷可调系数识别的有序用电管理

李琳，杜颖，刘勇超，程婷婷，李军田

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003）

随着国民经济的快速发展，用电需求不断增长，电网建设也随之大力发展，但仍存在局部性、季节性电力缺口。有序用电是各级电力部门应对电力缺口的重要手段。通过深度分析客户用电行为，综合考虑用户负荷特性和生产效益等因素构建用户负荷可调系数的计算方法，在此基础上提出了有序用电管理的优化流程，并通过实例分析证明了该方法的有效性。

负荷；可调系数；均方差；有序用电

0　引言

随着我国经济发展，经济总量和用电需求不断增长，能源供应保障的重要性日益突出。电网长期面临高峰时期电力不足，这使得有序用电在负荷集中地区已成为缓解用电紧张形势的“常态机制”［1］。目前，多数情况下有序用电采取强制性的行政措施，从降低网损和移峰填谷、优化负荷特性的角度研究有序用电方案，但未深入到各个电力用户层面［2］，缺乏综合因素考虑。负荷可调系数，即用户的用电负荷在时间上的灵活系数，针对不同类型用户研究其可调系数，指导优化有序用电工作，实现削峰填谷，平衡供电容量和用电负荷的关系［3］。

1　负荷可调系数识别

1.1负荷可调系数识别概述

在电力负荷管理中，根据用户负荷特性，可以将其划分为不同类型，因此其负荷可调系数大小也不同。负荷可调系数可以衡量单位负荷从一个时段转移到另一个时段所需的成本，包括转移所需费用、用户电费支出变化。其中转移费用包含用户用电方式改变、用电设备增加产生的费用，负荷转移造成的产品产量减少对用户生产收益的影响及其他相关费用；用户电费支出变化是指用户分时用电电价改变带来的电费支出变化。若负荷可以无成本从一个时段转移到另一个时段，这样的负荷可调性是高的；若负荷转移成本比较高或者用户负荷连续平稳无变化，则负荷可调性低。

1.2负荷可调系数识别的意义

电力负荷与社会、经济、气象等众多因素之间有着极为复杂的关系，受其影响随时可能发生波动［4］。负荷可调系数是反映电力用户在不同时段负荷变化的情况，用户生产用电在时间上的选择余地。负荷可调系数高，则表明用户负荷在时间上的选择余地大，可以在有序用电执行中安排其参与错峰用电，如水泥生产企业，这类企业也会充分利用分时电价，转移高峰负荷到平时段、谷时段使用，以便降低生产成本。对于电网，通过减少高峰时段用电需求，移峰填谷，提高了电网的负荷率和发电容量的利用率。反之，负荷可调系数小的用户，负荷随时间的变动不大，对供电可靠性要求较高，负荷等级较高，如大型医院、化工行业用户等。

2　负荷可调系数识别方法

负荷可调系数识别，是在负荷分析的基础上，将负荷特性量化，便于负荷管理。根据用户类别及负荷特性，将用户分为连续用电和非连续用电两大类，其中连续用电用户负荷率高［5］，负荷可调系数低，例如钢铁行业；非连续用电用户，负荷可调系数高，例如居民生活、食品加工行业、机械加工行业等。分析负荷率较低的电力用户的负荷可调系数，用于需求侧管理。根据电网负荷特性和行业用电的需求，重点分析月可调、周可调、日可调系数。

2.1负荷可调系数识别范围确认

用户用电负荷率较低、峰谷差率较大的用户负荷可调系数识别价值较大，因此针对用户的用电负荷特性筛选分析用户范围。选取月度平均负荷率小于80%的用户，月度平均峰谷差率大于20%的用户进行负荷可调系数识别。

用户月度平均负荷率

用户月度平均峰谷差率

式中：Pmn为第n日最大负荷；Pn为第n日平均负荷；Pin为第n日最小负荷。

2.2用户用电价值计算

通过计算用户用电的单位电量产值Iq得到用户生产用电的经济指标，衡量影响负荷调整的经济因素，Iq指标越大负荷可调价值则越小，则负荷可调系数越小。

单位电量产值

式中：Ii为用户单位时间经济产值；Qi为单位时间电量；k为时间单位，年或月。

2.3月负荷可调系数识别

取用户负荷1年的日负荷数据，以月平均负荷为基值，求日平均负荷的标幺值，得到m月d日负荷标幺值ηmd：

求12个月负荷标幺值ηmd的均方差值δd：

式中：m为月份，m=1，2，3，…，12；d为每月1～30日，实际计算可以依据每月天数；Pmd为第m月第d日平均负荷；Pm为第m月平均负荷。

求月度均方差值，得到δy：

月度负荷可调系数为：

式中：k为调整系数；Ey为月度负荷可调系数。

2.4周负荷可调系数

取用户负荷的52个周负荷数据，以周平均负荷为基值，求日平均负荷的标幺值，得到w周、周i（7日）负荷标幺值ηwi：

求52个周负荷标幺值ηwi的均方差值δi：

式中：Pwi为日平均负荷；Pw为周平均负荷。

周负荷可调系数为：

式中：k为调整系数；Ez为周负荷可调系数。

2.5日负荷可调系数

取用户负荷的100日负荷数据，以日平均负荷为基值，求日负荷24 h的标幺值，得到d日h小时得负荷标幺值

求每日24小时负荷标幺值ηdh的均方差值δd：

式中：Pdh为日整点负荷；Pd为日平均负荷。

求100日均方差值，得到：

日负荷可调系数为：

式中：k为调整系数；Er为日负荷可调系数。

3　实例计算及有序用电管理应用

为验证负荷可调系数识别的方法的实用性和有效性，选取工业用户2015年度负荷数据为依据，计算月、周、日可调系数。运用负荷可调系数识别结果，指导有序用电管理决策。

3.1实例用户基本信息

选取5个用电容量在2 000 kVA及以上的不同行业大工业用户，用户1为某钢铁集团，用户2为金属制造企业，用户3为某电池生产厂，用户4为造纸企业，用户5为某铝业集团。用户用电特性和年度产值，以及企业单位电量产值Iq数据如表1所示。

通过分析筛选实例用户基本信息，可以判断“用户3”9月份平均负荷率88.03%，峰谷差率22.55%，属于连续生产用户，负荷可调余地较小，暂不分析负荷可调系数；根据表1数据显示，其他4户用户的月平均负荷率、月峰谷差率符合数据分析条件，可以进行负荷可调系数识别。

表1　实例用户负荷特性和生产效益

3.2负荷可调系数计算结果

通过对4个具有负荷可调价值的实例用户用电数据的分析计算，得到其月、周、日负荷可调系数如表2所示。

表2　实例用户负荷可调系数

3.3实例分析

通过分析实例用户月、周、日可调系数计算结果，选取用户4的典型日负荷曲线，如图1所示，可以判断用户4的生产用电规律。用户年度生产用电负荷变化较大，因此月度可调系数高；用户生产用电时间比较规律，日负荷曲线可以判断其日可调整性较小。因此，通过负荷可调系数的识别，可以从用户生产负荷特性和单位用电产值的基础，判断用户每月、每周、每日负荷可调整性的大小。能够从较为经济角度实现用户的负荷调整。

用户5连续100日平均负荷特性曲线如图2所示，用户生产月负荷、日负荷变化较大，因此其月、日负荷可调节系数较大，与计算结果一致。从负荷曲线得知，用户生产检修和厂休时间的规律性。用户具有较大的负荷可调节性，在高峰时段用户可以参与错避峰，能够最大限度减少对用户生产影响和经济损失。

图1　用户4典型日负荷曲线

图2　用户5铝业集团100日平均负荷

3.4有序用电管理优化

通过负荷可调系数的识别，优化有序用电管理，科学编制有序用电方案，最大限度减少有序用电对企业生产和社会用电的影响。安排负荷可调系数较高的用户承担较大的错峰指标，可以实现电网安全和社会效益的兼顾，从而减少电力缺口造成的经济损失。

基于负荷可调系数识别的有序用电优化步骤如图3所示。智能终端积累了大量基础用电数据［6］，通过用电信息采集系统给有序用电决策系统提供用户负荷数据，在有序用电决策系统中，使用数据挖掘的方法，对用户负荷特性进行分类，筛选出负荷率高、峰谷差小的连续生产用户，对剩余用户进行负荷可调系数识别。用户负荷可调系数作为特性参数，为有序用电方案编制提供决策依据，优化有序用电方案的可执行性。

图3　有序用电优化步骤

4　结语

从电力负荷的时间和社会经济成本的维度，提出负荷可调系数概念和识别的方法，并应用于有序用电管理优化。负荷可调系数不仅反映了用户负荷特性，同时反映了用户负荷调整的成本变化。负荷可调系数的识别可以充分说明用户生产用电的时间选择余地和对供电可靠性的要求，使有序用电方案更为科学合理，兼顾用户公平与经济性［7］，提高电力资源的整体效益。

［1］王卫平.如何科学合理地实施有序用电［J］.电力需求侧管理，2007（3）：29-32.

［2］钟海旺，夏清，黄眉，等.降低网损和消除阻塞的有序用电模模式与方法［J］.电网技术，2013，37（7）：1 915-1 921.

［3］贺辉.电力负荷预测和负荷管理［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［4］鲁俊岭.负荷特性及优化［M］.北京：中国电力出版社，2013.

［5］颜庆国.有序用电价值评估体系下的用户避峰价值模型［J］.电气应用，2014，33（23）：126-128.

［6］程艳柳.基于云计算的智能电网数据挖掘的研究［D］.北京：华北电力大学，2013.

［7］陆婷婷.有序用电避峰预案优化编制方法研究［J］.电网技术，2014，38（9）：2 316.

Orderly Electricity Management Based on Loaded Adjustable Coefficient Identification

LI Lin，DU Ying，LIU Yongchao，CHENG Tingting，LI Juntian
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

With the rapid development of national economy，the demand for electricity is increasing continuously，and power grid construction also achieve rapid development，but there are still local and seasonal power shortage.Orderly power consumption is an important means to deal with power shortage at all levels power department.In this paper a method of loaded adjustable coefficient identification is given，which is used to strengthen orderly power meticulous management through depth analysis of electrical behavior of customer.The method of calculating user loaded adjustable coefficients is built based on the comprehensive consideration of user load characteristics，production benefits and so on，and optimized processes of orderly power management are proposed.The actual case analysis proved the effectiveness of the proposed method.

load；adjustable coefficient；mean square deviation；orderly power consumption

TM714

A

1007－9904（2016）07－0004－04

2016-02-03

李琳（1978），女，高级经济师，从事电力营销工作。