基于历史数据的茶季负荷特性分析

汪柏胜，胡海琴，黄守华，汪德义，李 阅

（国网黄山供电公司，安徽 黄山 245000）

0 引言

茶季期间的供电负荷也成为某区电网一大特点。2019 年茶季负荷相对于去年滞后10 d 左右， 从4 月初开始，渐入高峰，在4 月25 日达到最大429.94 MW，5 月份逐步退出。 对比往年，茶季均在4 月份左右，茶季负荷最高峰未曾偏离4 月份。 从负荷总体情况看，茶季负荷对整个电网影响不大，但茶区一般较为集中，且白天采茶晚上制茶，用电负荷会在特定时间呈陡增性增长， 对局部电网设备和电能质量造成较大影响［1］。 随着近几年电网基建项目建设，主网上应对茶季负荷的能力提升较大， 如主供茶区的变电站扩建主变，串供线路断开后分别接入变电站。但随着负荷的逐年增加，一些新问题也逐渐暴露。本文针对新的问题，通过茶季负荷历史数据进行深入分析，得出该地区特有的茶季负荷特性。

1 茶季期间电网总体负荷情况

根据收集到的2014—2019 年的最大日负荷数据，绘制某区电网历年最大日负荷曲线，如图1 所示。从图1 看出，该电网总体负荷曲线如驼峰形，呈现“两谷两峰”变化趋势，即冬季、夏季呈高峰负荷，春季、秋季呈低谷负荷。对2014—2018 年负荷进行平均，得每年的平均最大日负荷分别为327.45 MW、359.89 MW、411.13 MW、421.01 MW、502.71 MW， 最大日负荷平均年增长43.82 MW，增长率为11.49%。

依照茶叶生长规律， 茶季一般出现在每年的4月份前后，如图1 所示。从图1 的整体负荷曲线，很难发现茶季负荷的突出影响。统计计算2014—2019 年茶季期间（4 月份）平均最大日负荷分别为291.49 MW、315.95 MW、339.27 MW、367.72 MW、395.64 MW、425.98 MW， 每年的茶季最大日负荷是逐年增长的，茶季日负荷平均年增长26.90 MW，增长率为7.88%，可以看出， 茶季期间的整体负荷增长低于全年平均增长。

图1 某区电网2014—2019 年历年最大日负荷曲线

茶季期间，天气渐暖，冬季的取暖负荷已逐渐退出，而夏季的制冷负荷也还未开启。 因此，茶季负荷在此段时期来临，此涨彼消，造成茶季期间总体负荷低于冬季、夏季时段总体负荷，因此对该电网的整体负荷影响并不突出，这是茶季负荷的一大特点。

虽然从电网总体负荷情况来看， 茶季负荷对电网影响表面并不明显， 但并不表示它对电网的影响不严重。 相反，在下面的分析研究表明，茶季负荷在局部电网会出现陡增陡减特性， 对局部电网造成深远影响。

2 茶季期间局部电网负荷情况

茶季负荷并不均匀分布在全网， 而主要分布在几片供区或几条线路上。

从多年的运行经验发现，在茶季期间，茶区供给负荷出现陡增陡减的规律性变化，持续时间较短，冲击性较大，对局部电网造成较大影响。下面以供茶区10 kV 供茶线路117 线的茶季负荷特性进行分析，讨论茶季负荷对局部设备的影响。

2.1 茶季负荷影响

作为产茶大县，当地主要以旅游、农业为主，工业负荷较少，整体负荷基数较低。 因此，茶季负荷占比较大，对该区域的总体负荷影响较大。如图2 所示某区域2014—2019 年最大日负荷情况图可以看出，茶季负荷突增突减非常迅猛， 持续时间仅一个月左右。茶季最高负荷已经超过夏季期间的最高负荷，且持续时间比夏季持续时间短 （夏季高峰负荷持续在二个月左右），冲击力更大，对电网的破坏性更强。

2014—2019 年该区域茶季期间（4 月份）平均最大日负荷分别为 30.10 MW、37.85 MW、39.86 MW、45.18MW、56.25MW、64.66MW，平均年增长26.98 MW，年平均增长率为27.06%，已经远远超过总体年增长率。说明茶季负荷在总体负荷上不凸显，但在局部电网上冲击超过夏季负荷。

对比图1 与图2 可以发现截然相反的结果：在总体负荷中，茶季负荷远低于夏（冬）季负荷，负荷变化程度较为平缓， 茶季日负荷平均年增长率比全年日负荷平均年增长率低近4 个百分点； 但在局部电网中，茶季负荷高于夏（冬）季负荷，负荷变化程度更为迅猛，冲击性大，且茶季日负荷平均年增长率比全年日负荷平均年增长率高近2 倍以上。

图2 茶区2014—2019 年历年最大日负荷曲线

该区域大部分负荷由某变电站承担， 且供给核心产茶区，因此某变电站受茶季负荷影响较大。根据采茶制茶规律，茶农白天上山采茶，晚上进行烘调制作，制茶用电负荷一般集中在中午至晚上。图3 为4 月30 日（茶季期间）的最大日负荷曲线，可以看出茶季期间高峰负荷集中在 16∶00—21∶00，21∶00 之后陆续停止制茶，高峰负荷急剧下降。对比该站在5 月14 日（非茶季期间）的最大日负荷曲线，因制茶负荷的退出，供电负荷降幅较大，且非茶季期间，晚上负荷也并不高于白天负荷。 茶季期间和非茶季期间出现相反的日负荷特性：茶季期间，日负荷白低夜高；非茶季期间，白高夜低。

该变电站上网的水电较多， 机组发电一般安排在凌晨，供电负荷在 00∶00—06∶00 陡然减小。 由高峰负荷降至低谷负荷，日负荷波动在20～30 MVA。较大的负荷波动造成了电压波动增大， 电压调节较为困难，经常出现电压质量不合格情况。 这是茶季期间，茶季负荷和水电发电双重作用对局部电网造成的又一重要影响。

图3 某变电站 2019 年 4 月 30 日和 5 月 14 日最大日负荷曲线

2.2 10 kV某117线茶季负荷影响

10 kV 某 117 线是典型茶季线路。 图 4 为2016—2019 年该117 线历年最大日负荷曲线图。 从图中看出，该117 线平时负荷不超过1 MW，且较为平稳，夏（冬）季负荷也基本没有变化，但在茶季期间负荷突增，最高达6 MW，在两三天时间内负荷增长近6 倍，负荷增长势头迅猛。 从2016—2019 年最大日负荷分别为 3.00 MW、3.83 MW、4.57 MW、6.04 MW，平均增长1.01 MW，增长率26.38%，远远高于全年总体平均增长率。 按照此增长率，2020 年茶季期间，该117 线负荷达到7.6 MW，线路将过载运行。

图5 2016—2019 年某117 线最大日负荷曲线

图5 为2016—2019 年某 117 线最大日无功曲线图。 从图中看出， 该117 线平时无功需求大约0.25 Mvar， 且较为平稳， 但在茶季期间无功需求突增，最高达2.26 Mvar，在两三天时间内负荷增长近9倍，无功需求增长势头迅猛。 从 2016—2019 年最大 日 无 功 分 别 为 1.00 Mvar、1.49 Mvar、1.79 Mvar、2.26 Mvar，平均增长 0.42 Mvar，增长率 23.48%。茶季期间，10 kV 某117 线的无功需求较平常大很多，无功需求增长率也很高。

图6 2016—2019 年某117 线最大日无功曲线

3 茶季负荷对某区电网影响

从以上分析， 茶季负荷对某区电网的影响主要体现在4 个方面。

1）从整体电网上看，茶季负荷仅占冬（夏）季负荷的一半，增长势头看起来较平缓，对该区电网整体影响并不突出。

2）从局部电网上看，因茶季期间用电茶区和用电时间集中， 造成局部电网茶季负荷出现陡增陡减变化，负荷来去较快，对局部电网冲击性较大。

3）随着旅游和特色产业的发展，茶季负荷增长率高于整体增长率，尤其对于一些茶区线路，其负荷增长率高于整体增长率。

4）局部电网在非茶季期间无功能供给平衡或无功需求较小，但茶季期间无功需求大增，造成农网末端电压较低，且无功需求年增长率较高。

4 针对茶季期间的影响采取的措施

针对某区电网茶季负荷特性， 采取了有效措施降低茶季负荷对电网的影响。

1）在茶季来临前，及时调整电网运行方式，主动应对茶季负荷对局部电网造成的影响， 如将负荷转移，改变串供的局面，虽然牺牲了电压指标，但保证了电网的供电安全。

2）加强电压监控，在制茶高峰期间，调整35 kV母线电压，适当调整并投入电容器无功补偿容量，以保证变电站内10 kV 母线电压处在10.5～10.7 kV。同时将线路电容器、配变电容器投入，尽可能减少低电压情况发生，取得一定成效。

3） 配电运检室以及各区县公司在茶季前期，对容量不足的茶区台区进行增容和改造工作。 茶季供电茶区线路的配变电容器及分接头需要纳入设备主人管理范围，开展茶季台区配变检查，重点是检查配变容量、配变档位，确保设备完好，容量满足需求。

4）调控中心合理安排水电机组发电时间，如将水电发电时段由 00∶00—07∶00 调整至 18∶00—24∶00，一方面水电机组顶峰茶季负荷， 减轻局部电网承受冲击负荷压力； 另一方面避免出现水电机组发电和茶季高峰负荷的交替，部分变电站负荷落差较大，造成电压波动超出合格范围。

5）重点关注平时负荷较轻、但茶季期间负荷会突增的变电站， 在基建工程改造中充分考虑茶季的影响。 如在茶季前基建扩容，有效避免重载。

6）关注平时无功需求较少、但茶季期间无功需求突增的变电站，建议在当地增设电容补偿装置，实现就地平衡。对无功需求过大的茶季供电线路，在负荷增长前及时投入配变的无功补偿装置， 避免低电压。 茶季结束后，及时退出，避免无功倒送。

7）重点关注茶季负荷较重的线路，及时预测其负荷增长率情况， 持续关注梳理主要茶季区域和线路，跟踪其负荷、电压等各方面变化情况。 提前做好2020 年茶季负荷预测和合理规划。

5 结束语

本文收集某区电网历年负荷特性相关数据，尤其是茶季期间的负荷、无功数据，得出茶季期间该电网的特性，即茶季负荷在总体负荷中表现不突出，但在局部电网中影响很大；茶季负荷持续时间较短，陡增陡减变化迅猛；茶季负荷增长率高于夏（冬）季，为增长率最高期；茶季期间日负荷异于平常，表现为白低夜高；茶季负荷与水电发电相互作用，加剧电压波动；茶季期间无功需求异于平常，急剧增加。 本文在深入分析某区电网茶季负荷特性的基础上， 制定并提出了有效措施，避免茶季负荷不利影响。