气温变化对华北冬季用电负荷及采暖耗能影响分析

摘要

近年来，随着经济的快速发展和工业化、城镇化的进程的加速，中国环境污染问题日益严重，灰霾已经成为中国中东部地区常见的天气现象，在华北等地甚至还频繁发展成为全社会瞩目的灾害性天气。因华北地区发电和分散采暖的一次能源主要是煤炭，冬季高峰用电负荷和分散采暖大量燃煤是冬季灰霾的重要原因。长时间尺度上气候暖化导致的升温现象，可能改变冬季用电负荷和采暖耗能需求，进而影响冬季排污。本文围绕此问题展开研究，探寻长时间尺度上升温现象对冬季排污及灰霾的影响，进而研判是否可根据相关特性微调供暖制度、降低冬季用电负荷和采暖耗能的排放。
　　本文暖度日(Heating Degree Day，HDD)刻画冬季用电负荷与采暖耗能。对采暖度日和用电负荷的格兰杰原因检验表明两者互为对方的格兰杰原因，因而可以使用采暖度日刻画用电负荷和采暖耗能。
　　基于采暖日和采暖度日对长时间尺度上华北地区各首先介绍了研究所用的格兰杰因果检验和MK检验的基础理论;然后结合气象台站观测的气温、风速、湿度数据和电网负荷数据，应用格兰杰因果检验分析三种气象因素与用电负荷之间的相关关系。分析表明，华北地区平均气温和风速是用电负荷的格兰杰原因，而湿度不是用电负荷的格兰杰原因。因仅搜集有少数年份的用电负荷数据，为分析长时间尺度上气候暖化的影响，还引入采暖日(Deating Day)和采城市冬季用电和采暖耗能进行评估。研究发现，因华北地域辽阔，不同城市间存在明显的气温差异，各地按气象学标准计算的采暖期有明显差异，南部的郑州、济南和石家庄等地计算采暖期的采暖日数多在100天左右，明显低于按北京气候条件确定的固定120天采暖期。对采暖度日的分析表明，受冬季升温现象影响，华北地区各站点计算采暖度日均呈明显下降趋势。但是在当前固定采暖期条件下，受极寒事件影响，华北地区采暖度日甚至呈上升趋势。如根据各地气候条件确定采暖起止日期，缩短采暖时长，亦可有效降低冬季采暖耗能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外相关研究现状

1．2．1 灰霾的成因研究

1．2．2 负荷特性指标分析研究现状

1．2．3 气象因素对电力负荷及耗能影响研究现状

1．2．4 气候暖化对用电负荷和采暖耗能影响研究现状

1．3 本文的主要工作

第二章 研究资料与分析方法

2．1 数据来源

2．2 冬季用电负荷及采暖耗能指标

2．2．1 采暖日

2．2．2 采暖度日(Heating Degree Days，HDD)

2．2．3 电力系统负荷特性指标描述

2．3 负荷特性指标分析方法

2．4 气候影响评估方法

2．4．1 协整理论

2．4．2 格兰杰因果性检验

2．4．3 支持向量机与最优子集回归

2．4．4 Mann-Kendall突变检验

2．5 本章小结

第三章 影响冬季用电负荷的气象因素分析

3．1 气象因素对冬季用电负荷影响分析

3．2 采用采暖度日分析用电负荷的适用性评估

3．3 本章小结

第四章 气温变化对冬季采暖耗能影响分析

4．1 引言

4．2 气温变化对冬季采暖耗能排污的影响分析

4．2．1 气温变化对采暖期的影响分析

4．2．2 气温变化对采暖度日的影响分析

4．2．3 风速变化对雾霾的影响

4．3 供暖期微调对采暖用电及耗能的影响分析

4．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录