2.1 湖南省电网调峰需求现状

2.1.1 负荷峰谷差分析

如图2-2所示，在“十三五”期间，随着湖南省经济形势的好转和夏季高温天气的影响，全省负荷快速增长，到2020年全省全社会最大负荷达3940万千瓦，2016—2020年年均增长8.3%。“十三五”调度负荷增长加快，到2020年全省调度最大负荷达3332万千瓦，2016—2020年年均增长8.6%。全省调度最小负荷逐步提升，至2020年提升至870.5万千瓦，2016—2020年年均增长8.0%。

将每月的最大负荷平均值比上当年的年最大负荷，作为月最大负荷系数；将每月的最小负荷平均值比上当年的年最大负荷，作为月最小负荷系数。从负荷系数图可看出，湖南省每月的最大负荷受气温影响较大。如图2-3所示，近五年，冬季和夏季的最大负荷系数平均在0.8左右，春节和秋季的最大负荷系数平均在0.6左右。如图2-4所示，近5年年最小负荷系数在7—8月份和12月份偏大，春季偏低，最低出现在2月份，秋季时段最小负荷系数平均值为0.4，较为平稳。

据统计，每日最大负荷出现在11时至14时的情况占全年的15%，出现在18时至21时的情况占全年的83.9%，最小负荷均出现在3时到6时。

对近五年的8760数据进行平均处理，可得出每个月的典型日负荷曲线，如图2-5所示，均呈现“M”型态势，春季（3—5月份）一天的负荷变化较为平缓，冬季（1—2、12月份）昼夜负荷落差较大。总体来看，7—8份月负荷整体偏高，3—5月份负荷整体偏低。

取每日中午时段11:00—13:00的负荷为腰荷，图2-6所示为近五年的月平均腰荷系数，从图中可看出，主要受气温影响，1月份、7—8月份、12月份，腰荷系数较高，第三产业和居民生活用电负荷占比高；2月份、6月份、9月份、11月份腰荷系数偏高，腰荷系数在0.62左右；春季3—5月份及10月份腰荷系数偏低，在0.54左右。

从近五年的数据比较来看，图2-7所示的逐年月平均腰荷系数呈“W”形，其趋势逐年明显，这主要和用电结构占比有很大关系，第二产业用电量占比逐年减少，第三产业和居民生活合计用电占比由2016年的42.1%增至2020年的45.7%。全年明显存在夏季和冬季两个高峰，夏季腰荷最大值出现在7月份或8月份，冬季腰荷最大值出现在1月份或者12月份。2016年、2017年、2019年、2020年最大腰荷出现在夏季的8月份，2018年受凉夏影响，全年最大腰荷出现在冬季的1月份。

随着经济结构的调整，湖南第三产业和居民生活用电占比稳步上升，而第二产业用电占比持续下降，2016—2020年第二产业用电占比下降了3.3个百分点，第三产业和居民生活用电占比合计提高了3.6个百分点，如图2-8所示。其中第二产业用电负荷大而平稳，第三产业和居民生活用电负荷受气温影响大。湖南省的气候有冬寒冷夏酷热、春夏多雨、秋冬干旱的特点，气候年内与年际变化大，受用电结构调整影响，空调负荷的增加使湖南省电网峰谷差不断拉大，负荷特性指标逐年恶化，近年最大峰谷差率排国网系统前列。

近年来，湖南省电网峰谷差呈逐年上升趋势，2016—2020年湖南省电网峰谷差情况见表2-1。

受气温影响，2016—2020年湖南省电网负荷特性总体情况见图2-9。大于最大负荷90%的天数均出现在上年12月份至当年2月份的冬季时段及7—8月份的夏季时段；小于年最小负荷90%的天数均出现在春节期间，2020年因受疫情影响，2月份大部分产业停工停市，出现低负荷的情况较严重；大于年最大峰谷差90%的天数均出现在冬季时段，占全年天数的4.5%左右。

以2016—2020年湖南省全省负荷数据为基础，重点分析丰水期（3—5月份）小方式和大方式全省负荷特征，具体结果见表2-2和表2-3。

2.1.2 新能源发电对调峰需求的影响

2.1.2.1 新能源装机规模情况

近年来，湖南省电网风电、光伏发电装机规模增长迅猛，合计装机规模由2016年的246.2万千瓦增长至2020年的1059.8万千瓦，年均增长44%，其中，风电装机规模增长至669.1万千瓦，年均增长32.6%，占全网装机规模的13.4%。光伏发电装机规模增长至390.7万千瓦，年均增长90.8%，占全网装机规模的7.8%。湖南省电网火电占比不足50%，水电占比偏高，风电和光伏发电占比达到21.2%，主汛期水电出力大，加上风电出力的反调峰特性，系统调峰能力严重不足，丰水期调峰能力难以满足新能源全额消纳的需求。2016—2020年湖南省电网风电、光伏发电装机规模统计表如表2-4所示。

2.1.2.2 风电出力特性分析

1）年出力特性

根据历史统计数据，湖南省春季一般是风电出力较大时期，与湖南省水电主汛期（3—5月份）相重叠。2018—2020年湖南省风电月平均出力率曲线如图2-10所示：2018年风电月平均出力较高的月份为2—5月份。2019年最大出力和平均出力较高的为2月份、3月份、4月份和11月份、12月份。与2018年相比，2019年湖南省来水较好，弃风现象较往年严重，对风电出力有一定程度的影响。

2020年，风电月平均出力较高的时期为4—7月份以及10—11月份，4—5月份由于来水偏枯，同时采取了扩需增发鼓励低谷用电政策，因此没有发生弃风现象。6—7月份低谷负荷水平上升，风电月平均出力达到较高水平。2—3月份出力较低，原因是受疫情导致负荷下降，且全省来水偏多，导致大量弃风。2018—2020年湖南省风电月最大出力率曲线如图2-11所示。

2）日出力特性

风电日均出力率曲线呈“凹”字形，夜晚风电出力大，白天风电出力小。一天内，风电出力最大时刻一般在21点至次日7点之间，风电出力最小时刻一般在11点至15点之间。2018—2020年湖南省风电季度日均出力率曲线分布如图2-12所示。

由图2-12可见，2018年日均出力最大的发生在春季，最小的发生在夏季，夏季出力为春季出力的50%左右。2019年日均出力最大的发生在冬季，最小的发生在夏季，夏季出力为冬季出力的40%左右。2020年日均出力差距较小，最大的发生在夏季，最小的发生在冬季，冬季出力为夏季出力的50%左右。

2.1.2.3 光伏发电出力特性分析

1）年出力特性

从2019及2020年湖南省光伏发电月最大出力图（见图2-13和图2-14）可知，光伏发电出力具有一定的季节性，2019年全省光伏发电在3月份、4月份、9月份出力水平最高，可达装机规模的90%以上；5—8月份、10—11月份光伏发电出力水平较高，维持在装机规模的80%～90%；2月份出力最小，仅为装机规模的60%左右。2020年全省光伏发电在8月份、9月份、11月份出力水平最高，可达装机规模的90%以上；6—7月份、10月份、12月份光伏发电出力水平较高，维持在装机规模的80%～90%；1月份出力最小，仅为装机规模的60%左右。

2）日出力特性

光伏发电日均出力曲线的最大出力一般出现在12—14时之间，略微滞后于湖南省电网白天负荷高峰时刻，11—15时保持较高水平出力。如图2-15所示，从2019年各月份来看，月度日均最大出力水平最高的为7—9月份，日均最大出力在装机规模的60%～70%；月度日均最大出力水平较高的为3—6月份、10—12月份，月度日均最大出力在装机规模的40%～50%；日均最大出力水平较低的为1—2月份，日均最大出力仅为装机规模的20%左右。

如图2-16所示，从2020年各月份来看，月度日均最大出力水平最高的为7—8月份和4—5月份，日均最大出力在装机规模的50%～60%；月度日均最大出力水平较高的为6月份、9—12月份，月度日均最大出力在装机规模的40%～50%；日均最大出力水平较低的为1—3月份，日均最大出力仅为装机规模的20%～30%。

从时段来看，午间出力一般是一天中的最高值；从季节来看，夏季出力较高，春秋季出力相当，冬季出力较少。 uMsXnmyMpe01K4FN0Fd+QrSyFLPzdmJEy8OnPMPZFKbqoIRmfd9N4TFmb5wR1IfR