基于運行數(shù)據(jù)的負荷同時率分析

負荷同時率是能源負荷的特征之一，也是電氣系統(tǒng)負荷規(guī)劃過程中的重要參數(shù)。負荷同時率是小于等于1的正數(shù),其大小受負荷構(gòu)成、電網(wǎng)的地理分布、季節(jié)溫度變化等因素的影響,不同系統(tǒng)有不同的負荷同時率值。以往,受運行數(shù)據(jù)采集方式的限制,分析計算得到的負荷同時率值,與實際值相比誤差較大,在做負荷規(guī)劃時,數(shù)據(jù)的誤差直接影響到它的使用價值和地位。近10年來,隨著計算機監(jiān)控系統(tǒng)的普及,監(jiān)控系統(tǒng)為負荷同時率的計算分析提供了比較接近實際的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。使全系統(tǒng)有了同時采集運行數(shù)據(jù)的工具,在數(shù)據(jù)記錄的準確性和同時性上,是過去靠人工看表手記數(shù)據(jù)所不可比擬的,由此分析得到的負荷同時率,提高了可信度和實用價值。本文根據(jù)上海電力公司編纂的《上海電網(wǎng)2002年負荷實測數(shù)據(jù)匯總》(以下稱《匯總》)中的運行數(shù)據(jù),計算分析上海電力系統(tǒng)負荷的同時率值。12年系統(tǒng)負荷分布2002年上海電力系統(tǒng)35kV、110kV變電站有851座,容量21750MVA。其中電力公司所屬公用變電站有445座,容量15800MVA,占全部容量的73%;用戶自備變電站406座,容量5950MVA,這說明公用電網(wǎng)的負荷起主導(dǎo)作用。2002年8月23日是當年上海電力系統(tǒng)最大負荷日,13點20分全系統(tǒng)最高負荷為12350MW,與2001年比較增長了11%。2002年除受氣溫影響出現(xiàn)極端最高負荷的兩天有短時限電外,無長時間大幅度拉閘限電,是發(fā)電、供電、用電比較平穩(wěn)的一年?！秴R總》中列出了2002年8月23日416座35kV和110kV公用變電站895臺變壓器24h實測的負荷數(shù)據(jù)。本文采集了負荷比較大的337座變電站中738臺變壓器的實測數(shù)據(jù)進行分析計算,涉及站數(shù)為公用變電站總數(shù)的76%,是《匯總》中列出站數(shù)的81%。計算分析中涉及到220kV變電站46座,占到全系統(tǒng)220kV變電站的80.7%。在2002年系統(tǒng)最大負荷12350MW中,扣除廠用負荷5.5%、高壓網(wǎng)損3.5%和鋼鐵、石油、化工等大用戶負荷合計約2300MW的負荷后,系統(tǒng)的中小負荷約8938MW,其中計算范圍的337座變電站的最大綜合負荷為7845MW,占87.7%。上述數(shù)據(jù)說明,用以分析的變電站數(shù)和負荷比重較大,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)具有較大的覆蓋面和較高的可信度。為了便于分析,將計算范圍內(nèi)的337座變電站按三個供電局的管轄范圍劃分成市東區(qū)、市南區(qū)、市區(qū)北、市區(qū)南四個大區(qū)。四個大區(qū)的負荷比重(不包括上述大用戶)分別為21.9%、29.5%、18.8%、29.8%。2負荷同時率的構(gòu)成由于《匯總》中無380V電壓等級的負荷實測數(shù)據(jù),此次針對35kV變電站10kV負荷的同時率、220kV變電站35kV負荷的同時率、各大區(qū)中220kV負荷的同時率和整個系統(tǒng)中各大區(qū)間負荷同時率進行分析。上海電力系統(tǒng)最大負荷同時率計算示意圖如圖1所示。圖1中,P0為35kV變電站10kV側(cè)一臺變壓器的最大負荷;∑P0為一座35kV變電站10kV側(cè)的最大負荷之和;P1為一座35kV變電站的綜合最大負荷;∑P1為一座220kV變電站所供35kV變電站的最大負荷之和;P2為一座220kV變電站所供35kV變電站的最大綜合負荷;∑P2為大區(qū)中各220kV變電站的最大負荷之和;P3為大區(qū)中各220kV變電站的最大綜合負荷;∑P3為各大區(qū)的最大負荷之和;P4為各大區(qū)的綜合負荷,全系統(tǒng)負荷。負荷同時率可分為以下4級。1)35kV變電站35kV側(cè)對10kV的負荷同時率T1為P1/∑P0。2)220kV變電站對35kV變電站的負荷同時率T2為P2/∑P1。3)大區(qū)內(nèi)各220kV變電站的負荷同時率T3為P3/∑P2。4)各大區(qū)間的負荷同時率T4為P4/∑P3。從10kV起,層層分析,進行同級24h負荷值相加,求出最大值和綜合值得到各級負荷同時率。3最大負荷同時率上海電力系統(tǒng)各級負荷同時率計算結(jié)果見表1。根據(jù)表1的計算結(jié)果,可計算得到上海電力系統(tǒng)最大綜合負荷同時率T=T1T2T3T4=91.4%。1)由于缺少380V電壓等級的負荷資料,未能分析該電壓等級的同時率T0,使綜合負荷同時率T的值偏高。如果計及380V負荷的同時率T0,參考表1中數(shù)據(jù),T0可取0.96,最大綜合負荷同時率T再乘T0,則降到0.88。2)上述分析表明,上海電力系統(tǒng)的最大負荷同時率,不是習(xí)慣概念中的數(shù)值,而是實際值更大。如大區(qū)間的負荷同時率,一般習(xí)慣采用0.95,而實際值接近0.99;又如全區(qū)最大綜合負荷對10kV最大負荷之和的負荷同時率,在規(guī)劃中一般采用0.8～0.85甚至更低,而實際值為0.91。3)上海城市電網(wǎng)負荷同時率高,主要受以下因素影響:(1)常住人口1700萬,人口密集,且絕大部分是城市化的居民,特別是中心城區(qū),生活起居習(xí)慣較同步;(2)不計崇明、長興、橫沙三島的負荷(2002年三島負荷相對很小),上海陸地的面積只有約5000km2。地域小,負荷的變化時差小,氣溫的變化對各分區(qū)的負荷影響較同步。4綜合負荷的編制電力負荷基本的編制方法有以下2種。1)由下至上從基層供電部門做起,集合歷史用電負荷資料和掌握的發(fā)展用電負荷資料編制的轄區(qū)最大負荷,乘以負荷同時率后形成轄區(qū)綜合最大負荷,并報上級供電部門。各級供電部門經(jīng)此操作,匯集了大、中、小負荷,通過使用負荷同時率,匯編出各級和全區(qū)的綜合負荷。2)自上到下從省市電網(wǎng)公司做起,宏觀分析全地區(qū)用電情況。根據(jù)歷史用電資料、國民生產(chǎn)總值、主要產(chǎn)品產(chǎn)量、人口數(shù)量、建筑面積、用電水平、用電單耗、最大負荷利用小時等資料編制出全區(qū)的用電量,計算地區(qū)綜合最大負荷,再除以負荷同時率,可計算各級分區(qū)、分片負荷。上述第二種計算方法比較簡捷,便于對大區(qū)用電進行宏觀分析。5負荷同時率的影響通過上述計算和分析,說明負荷同時率可以得到較準確數(shù)值,對于準確預(yù)測電力系統(tǒng)負荷水平是有益的。源于上海電網(wǎng)的具體情況,負荷同時率計算值較高,還需考慮補充以下情況。1)考慮大用戶對負荷同時率的影響。上海電網(wǎng)中的大用戶主要有鋼鐵、化工、石油,2002年,除鋼鐵用戶采用220kV受電