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山東省是我國的經濟大省,也是用電大省。2023年,山東省全社會用電量為7965.6億千瓦時,緊隨廣東之后,?位居全國第二位。2024年一季度,山東省經濟穩定向好,尤其是第二產業需求旺盛,全社會用電量達到2004.4億千瓦時,同比增長5.7%,位居全國第一位。
電力負荷作為電力系統運行的重要指標,反映了地區電力需求的規模和特性,也是電力市場交易決策的重要依據。山東省作為我國用電大省,電力負荷呈現出快速增長的特點。
負荷分析,就是基于經濟指標、天氣預報、節假日安排、歷史數據等多個因素,分析整個電力系統的用電需求。深入研究山東省電力負荷,對于深入理解電力現貨市場、做好電力價格預測具有重要意義。
一、負荷特性
(一)分年趨勢
近年來,隨著山東省經濟的持續快速發展和居民生活水平的不斷提高,電力需求呈現出強勁的增長態勢。
2021年,山東全省全社會用電量7383億千瓦時,2022年,?山東省全社會用電量為7559億千瓦時,同比增長2.38%,2023年,山東省全社會用電量為7965.6億千瓦,同比增長5.38%。?
(二)分月趨勢
山東省春秋季氣溫適宜,負荷較為穩定,而冬季、夏季負荷變動較大。每年的6-8月,受高溫高濕天氣等因素影響,山東全省用電負荷迅速攀升。尤其是2023年7-8月,在副熱帶高壓脊的持續控制下,全省以晴熱天氣為主,制冷負荷高企,迎峰度夏期間,全網用電量1237億千瓦時,同比增長7,夏季晚高峰全網最大負荷超過了1億千瓦。
冬季氣候寒冷,供暖負荷攀升。2023年12月-2024年1月,受寒潮天氣影響,山東全網用電負荷連續6天突破一億千瓦,最大用電負荷達1.055億千瓦,創下了冬季全網用電負荷新高。
(三)分時趨勢
山東省的分時負荷曲線呈現明顯的中午低,早晚高特點。截止2024年一季度,山東電網光伏裝機容量5933萬千瓦,其中分布式光伏裝機容量4325萬千瓦,在光伏裝機總容量中占比達到了四分之三。
分布式光伏大多采用“自發自用、余電上網”的模式,機組出力在正午前后達到高峰,導致中午時段電力系統凈負荷較小。而太陽落山后光伏機組無法出力,用電需求卻迎來晚間高峰,電網負荷迅速沖高。
二、近期負荷特性分析
在分析負荷時,需要考慮各個影響電力需求的因素,包括但不限于季節變化、氣溫波動、人們的用電習慣等等。
筆者此前撰寫文章《山東市場6月價格預測來了!準備好迎峰度夏了嗎?》,預測了6月的負荷功率、新能源出力情況、現貨價格等因素。事后來看,新能源出力等預測數值與實際數值基本一致,而負荷的預測卻有小幅低估,這主要是由于2024年6月負荷的超預期沖高。
山東省2022年6月的月均實際負荷為61114兆瓦,2023年6月的月均實際負荷為60430兆瓦,而2024年6月的月均實際負荷達到了65533兆瓦,同比增幅8.4%。
山東省6月的負荷特點主要為隨著高溫天氣的出現,用電負荷較快增長。而2024年高溫來的比常年同期更早,溫度更高。端午節(6月10日)后,受高壓脊和暖氣團東移發展影響,山東高溫迅速發展,部分地市的最高氣溫突破6月上旬極值,導致全省日均負荷一度上漲超過70000兆瓦。
分日來看,山東省的負荷變動具有一定的滯后性,溫度極端升高領先負荷沖高2-3天,溫度邊際下降領先負荷回落1-2天。
三、未來負荷預期
7月山東省的用電負荷通常會呈現高位波動的特點,主要原因是高溫天氣帶來的制冷負荷大幅增長。但是,2024年7月,山東省天氣呈現了不同于常年的變化特點,負荷特點也相應發生了變化。
由于副高邊緣暖濕氣流旺盛,且冷空氣活動較多,山東省今年7月頻發強降雨、強對流天氣,降水量較常年同期明顯偏多。在多次大范圍降水的影響下,今年7月迎峰度夏期間氣溫未大幅沖高,甚至2024.07.02 的日均溫只有22℃,入夜后溫度降至20℃以下,在7月較為罕見。在此大背景下,2024年7月負荷水平整體低于2023年,截止發稿日,暫未出現負荷大幅沖高的極端天氣。
除氣溫以外,濕度與風力都會影響人體的熱代謝,所以體感溫度通常受到陽光輻射、濕度、風速等多因素的作用。本文將結合2024年多雨多濕的天氣特征,綜合考慮氣溫、濕度、風速等影響,對山東省7月的負荷數據做一分析。
本文此處沿用文章《山東夏季短期負荷分析》的公式,用濕度、風速與輻射三個數據,對氣溫做一修正,具體公式如下:
Tg=Te+Th-Tv+Tr
其中,Tg為體感溫度(人體感受到的冷暖程度轉換成的同等溫度),Te為天氣預報日均溫,Th為濕度對體感溫度的修正,Tv為風速對體感溫度的修正,Tr為輻射作用對體感溫度的修正。
濕度對體感溫度修正公式如下:
Th= -0.4(Te-10)(0.6-h)
上式中,h為相對濕度,數值取百分數,范圍為 0~1.0。
風速對體感溫度修正公式如下:
上式中,h為相對濕度,數值取百分數,范圍為 0~1.0;v為風速大小,單位為m/s 。
需要強調的是,雖然體感溫度與負荷的相關性高于常規氣溫與負荷的相關性,但基礎負荷受體感溫度影響較小,且基礎負荷一旦波動往往變動幅度較大,所以使用體感溫度分析與預測負荷時,存在一定的誤差。通過對體感溫度的計算,與對今年山東省天氣特點的搜集與分析,本文認為2024年7月山東省負荷極端沖高的可能性不大,月均負荷有望同比2023年7月下降4%-5%。
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