１ 引言
近年來，廣東省電網(wǎng)最大負荷持續(xù)增長，統(tǒng)調(diào)負荷不斷創(chuàng)新高；同時負荷的峰谷差逐步增大，負荷率和年最大負荷利用小時數(shù)逐年下降，高峰期和電力設(shè)備檢修季節(jié)供需矛盾日益尖銳，電網(wǎng)調(diào)峰困難日益突顯。這些問題給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來很大威脅，也給電力市場分析預(yù)測、規(guī)劃和市場營銷工作帶來諸多困難。在此形勢下，負荷特性的調(diào)研、分析和預(yù)測對電網(wǎng)的生產(chǎn)運行和規(guī)劃發(fā)展愈加重要。目前對于省級或跨省大電網(wǎng)負荷特性的研究主要集中在兩方面，一是調(diào)研普查性質(zhì)的分析和預(yù)測，往往缺乏深入的定量計算，如樊昊等分析了京津唐電網(wǎng)負荷的年、月和典型日的變化規(guī)律，并對短期內(nèi)的年用電量和旬最大負荷進行了預(yù)測；二是重點關(guān)注于某一行業(yè)、某一因素的影響分析，較難全面反映大電網(wǎng)負荷特性的主要影響因素，如魏春等定量分析了蓄冷空調(diào)和電動汽車的規(guī)?；瘧?yīng)用對電網(wǎng)負荷率的影響情況。為準(zhǔn)確了解廣東電力負荷特性的變化規(guī)律及其與主要影響因素之間的相互關(guān)系，通過詳細梳理和分析２０００～２０１５年廣東省電網(wǎng)的歷史負荷特性數(shù)據(jù)，選取合理的負荷特性指標(biāo)，采用定量和定性分析相結(jié)合的方法，研究了產(chǎn)業(yè)及居民用電結(jié)構(gòu)、氣溫、需求側(cè)管理等主要外部因素對負荷特性主要指標(biāo)的影響。研究結(jié)果有利于電力企業(yè)合理安排電廠出力計劃、有效實施電力負荷調(diào)控，從而使負荷分布趨于平穩(wěn)，保障發(fā)電機組乃至整個電網(wǎng)運行的安全可靠性。
２ 指標(biāo)選取與分析
２．１ 季、月不均衡系數(shù)
季不均衡系數(shù)為全年各月最大負荷的平均值與年最大負荷的比值，也稱年不均衡率，表征一年內(nèi)月最大負荷變化的不均衡性。月不均衡系數(shù)為月平均負荷與月內(nèi)最大負荷日平均負荷（月平均日電量與最大負荷日電量）的比值，其值越高，說明月內(nèi)負荷變化越小，各日電量分配越均衡。
廣東電網(wǎng)季不均衡系數(shù)和月不均衡系數(shù)平均值的變化曲線見圖１。由圖１可知，近５年來，季不均衡系數(shù)的變化基本在０．８５～０．８７之間，月不均衡系數(shù)基本在０．８９～０．９１之間，波動不大。
圖１ 季、月不均衡系數(shù)曲線
２．２ 年平均日負荷率、日最小負荷率日負荷率是日平均負荷與日最大負荷的比值，反映負荷一天內(nèi)的平穩(wěn)程度；日最小負荷率是日最小負荷與日最大負荷的比值，反映負荷一天內(nèi)的變化幅度。２０００～２０１５年廣東電網(wǎng)年平均日負荷率、年平均日最小負荷率見圖２。由圖２可知，近５年來廣東電網(wǎng)全年平均日負荷率維持在０．８３～０．８４，平均日最小負荷率在０．６４～０．６６之間。夏季與冬季平均日負荷率變化趨勢相同，僅變化程度略有差異。夏季因受制冷負荷的影響，日負荷率與日最小負荷率均稍高于冬季。
圖２ 年平均日負荷率和日最小負荷率曲線
２．３ 典型日負荷曲線
２００６～２０１５年廣東電網(wǎng)夏季與冬季典型日負荷曲線見圖３。由圖３可知，廣東電網(wǎng)夏季和冬季典型日負荷曲線在各年份呈現(xiàn)的形狀一致性很高；夏、冬兩季日負荷曲線形狀基本一致，每天存在三峰三谷，兩者僅晚上負荷曲線略有不同。夏季典型日最高峰通常出現(xiàn)在１１：００左右，低谷負荷出現(xiàn)在早上６：００ 左右，日最小負荷率在０．６３～０．７１之間。冬季典型日負荷早高峰統(tǒng)一出現(xiàn)在１１：００左右，若溫度較低，由于晚間保溫負荷的增加，晚高峰為全天高峰；低谷負荷出現(xiàn)在凌晨５：００左右，同時也是日最小負荷，日最小負荷率在０．６１～０．６５之間，低于夏季典型工作日最小負荷率。
圖３ 夏冬季典型日負荷曲線
３ 主要影響因素分析
考慮到省級或跨省大電網(wǎng)負荷特性是從全省規(guī)劃角度出發(fā)，為全省負荷預(yù)測和電源規(guī)劃等專題研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，因而本文重點分析產(chǎn)業(yè)用電結(jié)構(gòu)、氣溫、需求側(cè)管理等具有大范圍、整體性影響效果的主要因素所起的作用。
３．１ 產(chǎn)業(yè)及居民用電結(jié)構(gòu)
２０００年以來，廣東省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，但變化幅度不大，基本保持第一產(chǎn)業(yè)下降、第二、三產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展的格局。廣東省各產(chǎn)業(yè)及居民生活用電結(jié)構(gòu)見圖４。由圖４可知，廣東省第一產(chǎn)業(yè)用電量占比很小，僅占全社會用電量的２％左右；第二產(chǎn)業(yè)用電量占全社會用電量的６５％以上，近年來呈下降趨勢；第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電量所占比重有所增加。分別對第二、三產(chǎn)業(yè)和居民用電量的比重和負荷的季不均衡系數(shù)、月不均衡系數(shù)平均值、年平均日負荷率、年平均日最小負荷率進行回歸分析，影響程度計算結(jié)果與分析如下。
圖４ 廣東省三次產(chǎn)業(yè)和居民生活用電量結(jié)構(gòu)圖
（１）對季不均衡系數(shù)的影響。廣東省電網(wǎng)負荷季不均衡系數(shù)與用電量結(jié)構(gòu)的相關(guān)度較低，僅在０．３左右，表明經(jīng)濟形勢與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)只是影響季不均衡系數(shù)的因素之一，季不均衡系數(shù)受其他因素的制約較大，如電力供應(yīng)形勢、氣溫氣候等。
（２）對月不均衡系數(shù)的影響。廣東省電網(wǎng)負荷的月不均衡系數(shù)與第二產(chǎn)業(yè)用電量占比變化趨勢基本一致，與第三產(chǎn)業(yè)及居民生活用電量占比基本相反。一般來說，第一產(chǎn)業(yè)用電比重越大，特別是農(nóng)業(yè)排灌負荷越大的地區(qū)，其負荷的月不均衡系數(shù)越低。而廣東省第一產(chǎn)業(yè)用電所占的比重較少，對月不均衡系數(shù)影響不大。第二產(chǎn)業(yè)的日用電量相對較為穩(wěn)定，第三產(chǎn)業(yè)與居民生活用電量往往在節(jié)假日期間會突增，所以月不均衡系數(shù)一般會隨著第二產(chǎn)業(yè)用電量占比的升高而升高、隨第三產(chǎn)業(yè)及居民生活用電量占比的升高而降低。
月不均衡系數(shù)回歸分析結(jié)果見表１。表１中的Ｆ即Ｆ檢驗，Ｐ 值即樣本間的差異由抽樣誤差所致的概率。一般來說，Ｐ 值小于０．０５，說明回歸效果顯著；Ｐ 值小于０．０１，說明回歸效果非常顯著。由表１可知，本文月不均衡系數(shù)回歸效果顯著。產(chǎn)業(yè)用電量對月不均衡系數(shù)的擬合程度為０．５１５，相關(guān)系數(shù)為０．７１７，說明產(chǎn)業(yè)用電結(jié)構(gòu)能決定月不均衡系數(shù)的較大部分變化，其他因素的綜合作用對月不均衡系數(shù)也有一定影響，如錯峰手段等需求側(cè)管理政策、氣候氣溫等。
表１ 月不均衡系數(shù)回歸統(tǒng)計結(jié)果
（３）對年平均日負荷率、日最小負荷率的影響。日負荷率與各產(chǎn)業(yè)用電所占的比重密切相關(guān)。第一產(chǎn)業(yè)特別是農(nóng)業(yè)用電受季節(jié)及天氣影響很大。但廣東省第一產(chǎn)業(yè)用電量在總用電量中所占比例很小，因此其對日負荷率影響不大。廣東省第二產(chǎn)業(yè)用電量占總用電量的７０％左右，在第二產(chǎn)業(yè)中，連續(xù)性用電行業(yè)眾多，包括石化、紡織、鋼鐵、有色金屬、初始紙等產(chǎn)品的制造業(yè)，采礦業(yè)，水氣電的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等。這些行業(yè)的日負荷率很高，均在0.9以上，使得廣東省電網(wǎng)日負荷率較高。第三產(chǎn)業(yè)與居民用電量主要來源于空調(diào)、冰箱、通風(fēng)機、電熱器等季節(jié)性用電設(shè)備，受天氣變化影響較大。由于廣東省氣候夏季炎熱高溫冬季無嚴(yán)寒，因而降溫負荷比重較高。季節(jié)性用設(shè)備特別是降溫設(shè)備在一天內(nèi)的變化幅度較大。第三產(chǎn)業(yè)或居民用電量的增加，一方面會會拉動最大負荷增長，另一方面會使日負荷的均衡性降低，從而使日負荷率降低。
對廣東省第二、第三產(chǎn)業(yè)及居民用電量與日負荷率、日最小負荷率進行回歸分析，結(jié)果見表２。由表２可知，回歸效果非常顯著。用電結(jié)構(gòu)對日負荷率、日最小負荷率的擬合程度均在０．８以上，相關(guān)系數(shù)均在０．９以上，說明產(chǎn)業(yè)及居民用電結(jié)構(gòu)基本決定了日負荷率和日最小負荷率的變化趨勢，其他因素的綜合作用影響不大。
表２ 日負荷率回歸統(tǒng)計結(jié)果
３．２ 氣候氣溫
通過梳理廣東省３４個氣象站２０１０～２０１２年的氣溫數(shù)據(jù)，分析氣溫和日負荷率、日最小負荷率的相關(guān)性。在排除節(jié)假日、周末等因素的影響后，發(fā)現(xiàn)７、８、１２月的日負荷率及日最小負荷率與氣溫的相關(guān)程度一般高于其他月份（表３）。其中，７、８月的日負荷率與日平均氣溫的相關(guān)度α１較高，而最小日負荷率與日平均最低氣溫的相關(guān)度α２較高；１２月的日負荷率及日最小負荷率與日平均最高氣溫有一定的相關(guān)性，相關(guān)度為β１、β２。由表３可知，７、８、１２月的日負荷率及日最小負荷率與氣溫的相關(guān)度基本都高于０．５，為顯著相關(guān)。其中２０１１年８月受錯峰影響，相關(guān)度有所下降；１２月受寒潮影響，月內(nèi)氣溫起伏較大，導(dǎo)致相關(guān)度較低。一般來說，８月的氣溫越高，負荷水平越高，特別是晚間的負荷水平增加明顯，使得日負荷率和日最小負荷率較高；１２月溫度較低，會使高峰時段降溫負荷有所增加，日最大負荷相對升高，導(dǎo)致日負荷率和日最小負荷率降低。
表３ 日負荷率和日最小負荷率與氣溫的相關(guān)度
盡管氣溫與7、８、１２月日負荷率的相關(guān)性較高，但與其他月份日負荷率相關(guān)性較低，基本都在０．４以下。整體而言，廣東省每年及相應(yīng)月份的氣候條件變化不大，年平均氣溫一般在２２ ℃左右，因而年平均日負荷率和日最小負荷率受氣候影響較小。
月內(nèi)氣溫、濕度、降雨、風(fēng)速等氣候條件的變化都會對各月不均衡系數(shù)產(chǎn)生一定影響，但由于各月不均衡系數(shù)受當(dāng)月的節(jié)假日安排、產(chǎn)業(yè)用電結(jié)構(gòu)、企業(yè)制度等因素影響較大，因此氣候與月不均衡系數(shù)的相關(guān)性較小。盡管氣候與月內(nèi)負荷的相關(guān)性很大，但整體而言，廣東省每年及相應(yīng)月份的氣候條件變化并不大，因而全年性的負荷特性指標(biāo)，如季不均衡系數(shù)、年平均日負荷率、年平均日最小負荷率等，受氣候影響較小。
３．３ 需求側(cè)管理
需求側(cè)管理對負荷的調(diào)節(jié)作用直接影響體現(xiàn)在削峰填谷上，對負荷特性的改善起到一定積極作用，能夠抑制高峰負荷增長，降低峰谷差，提高負荷率，并在一定程度上改變最大負荷及日負荷曲線。廣東省電力需求側(cè)管理工作充分發(fā)揮了差別電價電費收入財政資金的杠桿作用，刺激節(jié)能減排的加強和有效引導(dǎo)有序用電的開展。通過加大峰谷電價實施力度、擴大實施范圍，對超能耗限額標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)加收懲罰性電價等措施，實現(xiàn)負荷的削峰填谷。
廣東省從２００３年４月開始在省廣電集團有限公司直供直管范圍內(nèi)的大工業(yè)用戶實行峰谷電價以來，負荷的均衡性有一定程度的改善，日負荷率、日最小負荷率等負荷特性指標(biāo)有所提高。但由于需求側(cè)管理更多的是從政策上引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整、提高企業(yè)和個人的節(jié)電意識，需長期不斷的推進；且受氣候條件影響和用電習(xí)慣的影響，受需求側(cè)管理對于填谷的作用大于削峰。因此，目前看來需求側(cè)管理對于負荷特性的影響并不大，且難以量化。但隨著工作不斷的深入開展，對負荷特性的改善可能會進一步的顯現(xiàn)。
４ 結(jié)論
ａ．產(chǎn)業(yè)及居民用電結(jié)構(gòu)與月不均衡系數(shù)、日負荷率的相關(guān)度較大。
ｂ．氣溫的變化主要對年內(nèi)各月的負荷水平影響較大，特別是與７、８、１２月份的日負荷率和日最小負荷率相關(guān)性較高。
ｃ．需求側(cè)管理對負荷特性指標(biāo)的影響主要體現(xiàn)削峰填谷、提高負荷均衡性上。研究成果奠定了電網(wǎng)規(guī)劃工作的基礎(chǔ)，為準(zhǔn)確預(yù)測電力負荷、開拓電力市場、調(diào)整電源結(jié)構(gòu)、優(yōu)化配置資源等提供決策依據(jù)。
