（技术经济及管理专业论文）电力需求侧管理成本投入模型研究及其实证分析.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 当前各级政府和电网企业在大力推广实施电力需求侧管理工作的过程中取得 了很大的收获，但在实施过程中仍然存在很多的障碍，其中极为关键的一点就是尚 未形成一套完整的、科学的理论、方法和模型用以确定实施d s m 所需要投入的成本， 确保d s m 的推广实施，建立d s m 长效机制。 本文基于对实施电力需求侧管理( d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ，d s m ) 的节电潜 力，负荷优化潜力及环保潜力的分析，分析预测实施d s m 所带来的效益，量入为出， 把发电侧投资与需求侧投资进行比较，建立了一个电力需求侧管理的成本投入模型 用于估算实施d s m 的投入成本，为确定实施d s m 的资金投入量确立一种合理的标准， 为保证d s m 的推广实施，建立实施的d s m 长效机制奠定牢固的资金基础。 关键词：电力需求侧管理，潜力分析，成本投入模型，成本效益系数 a b s t r a c t c u r r e n t l yg o v e r n m e n t sa n de l e c t r i cg r i de n t e r p r i s e sa tv a r i e sl e v e l sh a v eg a i n e d g r e a ta c h i e v e m e n td u r i n gt h ec o u r s eo fi m p r o v i n ga n di m p l e m e n t i n gd s m ，b u tt h e r e a l s oe x i s tal o to fb a r r i e r s ，am o s ti m p o r t a n to n eo fw h i c hi st h a tt h e r ei s n tas e to f t h e o r y , m e t h o d a n dm o d e lf o rf i x i n go nt h ei n p u tc o s to fi m p l e m e n t i n gd s m ，i no r d e rt o g u a r a n t e ei m p l e m e n t i n ga n di m p r o v i n gd s ma n db u i l du pl o n ge f f e c tm e c h a n i s mo f d s m b a s e do np o t e n t i a la n a l y s i so fe l e c t r i c i t ys a v i n g ，l o a do p t i m i z i n g , a n de n v i r o n m e n t p r o t e c t i n gi ni m p l e m e n t i n gd s m ，t h i sp a p e ra n a l y z et h eb e n e f i ti ni m p l e m e n t i n gd s m ， a n do nt h ec o m p a r i s o no fi n v e s t m e n t sb e t w e e ne l e c t r i c i t yg e n e r a t i n gs i d ea n dd e m a n d s i d e ，c o n s t i t u t ea ni n p u tc o s tm o d e lo fi m p l e m e n t i n gd s mf o re v a l u a t i n ga n dc a l c u l a t i n g t h ei n p u tc o s t ，w h i c hp r o v i d e sar e a s o n a b l es t a n d a r df o rf i x i n go nt h ef u n di n p u ti n i m p l e m e n t i n gd s ma n d e s t a b l i s hf i r mf u n db a s i sf o rg u a r a n t e ei m p r o v i n ga n d i m p l e m e n t i n gd s m a n db u i l du pl o n ge f f e c tm e c h a n i s ma b o u ti m p l e m e n t i n gd s m g a ow e i ( t e c h n o l o g i c a le c o n o m i c sa n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o lz e n gm i n g k e yw o r d s ：p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ，p o t e n t i a la n a l y s i s ， i n p u tc o s t m o d e l 。c o s ta n db e n e f i tt o e 佑c i e n t 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电力需求侧管理成本投入模型研究及 其实证分析，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：纨日 期： ，棚5 | 亨 。1 。j 。一 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 名：监一书l l e t 期：塑q ：i ：! ! 日期：o ) ：) ：f 厂 华北电力大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 随着我国国民经济的高速增长，能源瓶颈约束与环境问题日益突出，受到国家 各级政府的普遍重视。我国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要中明确 规定，建立资源节约型、环境友好型社会，实现可持续发展的战略目标。电力需求 侧管理作为改善用电方式，提高终端电能利用效率，优化资源配置，保护环境的一 种重要措施，已经受到我国政府的高度重视，当前，国家发展和改革委员会正在制 定电力需求侧管理实施办法和我国“十一五”电力需求侧管理规划，与此 同时，全国各级政府和电网企业的电力需求侧管理工作也在不断展开。 ( 1 ) 能源瓶颈问题与环境问题日趋突出 在经济全球一体化的大趋势下，我国的经济增长迅速，“十五”期间g d p 年均 增速达到9 5 ，在经济的快速增长，尤其是工业快速发展的情况下，能源消费的增 长速度随之加快，2 0 0 3 年，2 0 0 4 年我国能源消费的增长速度均超过了1 5 ，高于 g d p 增速约5 个百分点，2 0 0 5 年一次能源消费年均增长率仍高于g d p 增速。目前我 国的二氧化硫和二氧化碳的排放量分别居全球第一、第二位，近几年，由于部分行 业过度投资、发展过热，造成全国性能源、资源和原材料消耗迅速增长，二氧化硫 等污染物排放量大幅度反弹，局部地区生态环境状况进一步恶化，环境污染问题日 益严重。“十一五”期间，能源的瓶颈约束及环境污染等问题将对我国经济的稳定 快速增长，社会的可持续发展提出更大的挑战。 ( 2 ) 电力需求侧管理工作不断展开 面对上述问题，国家明确提出建立资源节约型、环境友好型社会，实现可持续 发展的战略规划目标，并制定了两个量化指标：实现至2 0 1 0 年人均g d p 比2 0 0 0 年 翻一番；至2 0 1 0 年单位g d p 能源消耗比“十五”末期降低2 0 左右。当前，电力需 求侧管理作为提高能源利用效率、优化资源配置、保护环境的重要手段，越发受到 各级政府的重视。国家发改委正在制订电力需求侧管理实施办法和我国电力 需求侧管理“十一五”规划，同时，以各地区政府为主导、各级电力企业为实施 主体的电力需求侧管理工作也在持续不断的开展过程之中。 ( 3 ) 成本投入问题成为保证d s m 开展，建立d s m 长效机制的关键 近年来，我国电力需求侧管理工作不断展开，也取得了相当的成效，但在工作 实施过程中仍然存在许多障碍，如尚无健全有效的d s m 管理体系、组织体系和运作 机制，无规范、健全的d s m 激励机制等，其中很重要的一点就是尚未形成固定的实 华北电力大学硕士学位论文 施电力需求侧管理的资金来源，虽然在有些地区已经建立了需求侧管理专项资金帐 户，但是对于全面实施d s m 来说，资金量还是远远不够的，且各级政府和电网企业 对于确定实施d s m 所需投入的资金量并无科学的标准或依据。因此，目前亟需一套 成熟的理论和方法用以确定实施电力需求侧管理所需投入的成本，从而为确定实施 d s m 的资金投入量确立一种科学、合理的标准，为保证d s m 的推广实施，建立实施 的d s m 长效机制奠定牢固的资金基础。 1 2 研究意义 1 2 1 电力需求侧管理潜力分析的意义 电力需求侧管理潜力分析是指通过科学的理论、方法和模型对推广、实施电力 需求侧管理所能导致的节电资源潜力、负荷优化潜力、环境保护潜力进行合理的分 析。 电力需求侧管理的潜力分析是进行电力需求侧管理规划的基础，电力需求侧管 理的潜力分析是全面推广实施电力需求侧管理的关键。只有对规划期内实施电力需 求侧管理的节电资源潜力，负荷优化潜力和环境保护潜力进行全面、系统的分析， 才能确保战略规划目标制定的科学性、合理性，所制定的实施方案具有更好的科学 性和可操作性；只有对实施电力需求侧管理的潜力进行分析，才能保证效益评估、 利益分享等众多环节的顺利进行，为促使全面推广实施电力需求侧管理，建立实施 电力需求侧管理的长效机制奠定基础。 1 2 2 基于潜力分析确定电力需求侧管理投入成本的意义 当前，各级政府和电网企业在大力推广实施电力需求侧管理工作的过程中仍然 存在很多的障碍，其中极为关键的一点就是尚未形成一套完整的、科学的理论、方 法和模型用以确定实施d s m 所需要投入的成本，确保d s m 的推广实施，建立d s m 长 效机制。本文基于对实施d s m 的节电潜力，负荷优化潜力及环保潜力进行分析，分 析预测实施d s m 的所带来的效益，量入为出，把发电侧投资与需求侧投资进行比较， 构建了一个实施电力需求侧管理的成本投入模型用于估算实施d s m 的投入成本，为 确定实施d s m 的资金投入量提供了一种合理的标准和依据，为保证d s m 的推广实施， 从而建立实施的d s m 长效机制奠定了基础。 1 3 国内外相关研究综述 1 9 9 2 年，需求侧管理( d s m ) 理论、技术被引入我国，得到政府部门的高 度重视，全国各级政府和电力企业都在积极倡导和推行d s m 工作，进行d s m 试 2 华北电力大学硕士学位论文 点研究，开展工程示范项目，与此同时电力需求侧管理的相关理论和实用研究 也在不断的展开，文献 1 - 3 对电力需求侧管理的涵义，意义，管理内容，管 理措施，实施范围等问题都进行了详细的研究、分析、总结和论述，其中对于 电力需求侧管理各种措施，包括行政措施，技术措施，经济措施，引导措施等 的潜力分析方法进行了系统和深入的研究，分析并总结出了一套对于实施电力 需求侧管理所能导致的节电潜力，负荷优化潜力和环境保护潜力进行分析的科 学的模型和方法论；文献 8 卜 1 1 主要从技术可行性角度对电力需求侧管理中 的各种节电技术和负荷管理技术进行了分析和研究，并从战略规划角度对如何 推广实施电力需求侧管理的问题进行了论述；文献 2 5 - 2 8 】对于需求侧管理的 作用，即其节电、负荷优化、环境保护等效果进行了详细的分析论证：文献 3 l 卜 3 6 对电力需求侧管理的各种措施的投入成本和所获得的效益进行了分 析，给出了对于需求侧管理各种措施的成本效益分析方法和模型；文献 1 2 和 1 3 从宏观角度，对如何实施电力需求侧管理，即电力需求侧管理的实施方法 进行分析、研究、总结，并从法律法规层面，以更为系统、权威的形式给出了 电力需求侧管理的实施办法。 尽管我国关于电力需求侧管理的相关理论研究和实际应用研究不断的发 展，也取得了很大的收获，积累了很多宝贵的经验，但在实施过程中仍然存在 许多的障碍，如尚无健全有效的d s m 体系、组织体系和运作机制；无规范的d s m 资金使用和监管程序；无规范、健全的d s m 激励机制等。文献 1 4 卜 1 7 对于实 旌国外实施电力需求侧管理配套的政策、法规、激励机制进行了深入的研究和 总结，并结合我国电力需求侧管理实施现状，针对其实施过程中存在的障碍， 提出了相应的激励政策和激励机制，对于如何进一步完善我国实施电力需求侧 管理的各种措施，确保电力需求侧管理在我国更好的推广和实旌具有很重要的 理论和工作指导意义。 随着电力市场化改革的不断深入，要更好的发挥电力需求侧管理的节电、 负荷优化及环保作用，需要通过市场机制，从战略规划的角度对电力需求侧管 理进行推广、实施，建立起实施电力需求侧管理的长效机制，文献 1 8 和 2 2 对建立实施电力需求侧管理长效机制的必要性和可行性进行了研究、分析和论 述。国家发展和改革委员会正在制定电力需求侧管理十一五规划和电 力需求侧管理实施办法，其目的就在于在政府的宏观调控下，更好的利用市场 机制发挥电力需求侧管理这项系统工程的经济效益、环保效益和社会效益，使 电力需求侧管理具有滚动发展的内在机制，建立起实施电力需求侧管理的长效 机制。 3 华北电力大学硕士学位论文 1 4 研究内容 本文研究的内容主要包括以下几个部分： ( 1 ) 对电力需求侧管理的涵义、实施意义、管理内容、实施范围及主要的管 理措施进行了分析和总结，并对电力需求侧管理战略规划的主要内容，规划的基本 步骤及规划内容之间的关系进行了分析、总结和论述。 ( 2 ) 对电力需求侧管理潜力分析的概念、意义、方法和模型及主要分析过程 进行了系统的研究、分析和总结。 ( 3 ) 基于电力需求侧管理的潜力分析建立了电力需求侧管理成本投入模型， 为确定实施d s m 的资金需求量，保证d s m 的实施，从而建立实施d s m 的长效机制给 出了一种方法建议。 ( 4 ) 结合福建省制定电力需求侧管理“十一五”规划中的实际数据，对电力 需求侧管理潜力分析及成本投入方法和模型的科学性、实用性和可操作性进行了分 析和论证。 1 5 研究创新点 ( 1 ) 对电力需求侧管理的潜力分析方法、模型进行研究、分析和总结，并运 用潜力分析方法、模型对福建省“十一五”期间实旌需求侧管理的节电潜力、负荷 优化潜力和环境保护潜力进行了分析预测，说明了潜力分析对于制定电力需求侧管 理战略规划所起的数据支撑作用。 ( 2 ) 基于对实施电力需求侧管理的潜力进行分析，提出了一套电力需求侧管 理的成本投入方法、模型，用于确定规划期内实施需求侧管理的资金投入量，并运 用福建省电力需求侧管理规划的实际数据对模型进行了实证分析。 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章电力需求侧管理潜力分析 2 1 电力需求侧管理 2 1 1 电力需求侧管理的涵义 需求侧管理( d s m ) 是综合资源规划( i r p ) 的一项重要内容，是指通过有效的 激励措施，引导电力用户优化用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，达到 节约能源、改善和保护环境的目的，是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的 一项系统工程，对实现能源、经济、环境的协调发展具有重要意义。 ，2 1 2 实施电力需求侧管理的意义 国家发改委、国家电监会在加强电力需求侧管理工作的指导意见中指出： “电力需求侧管理是国家能源战略的重要组成部分，是缓解电力供应紧张，提高电 力使用效率的重要举措，是科学发展观的具体体现，对促进能源、经济、环境的协 调发展具有重要意义。具体说来，推广实施需求侧管理的意义主要体现在以下方面： 首先，在缺电时期从一定程度上缓解电力供需矛盾，减少电力紧缺所带来的经 济损失和社会影响。 电力需求侧管理通过较为简便、快捷、有效的方式解决电力供应不足时所产生 的负荷缺口，它不仅克服了建设发电机组周期较长的缺点，还可以灵活地控制移峰 填谷负荷量的大小，实施方便，效果明显。2 0 0 3 年，2 0 0 4 年我国大部分地区普遍 出现了不同程度的缺电现象，2 0 0 4 年迎峰度夏期间，我国电力缺口高达3 5 0 0 万千 瓦，通过实施电力需求侧管理，制定合理的错峰、避峰方案，有序用电方案，转移 和削减高峰负荷占总缺口的比例超过了7 0 ，全国电力系统没有发生大的安全事故， 保证了居民生活和重点单位的正常用电。 第二，提高电能利用效率，优化资源配置。 通过推广实施电力需求侧管理中的各种措施，如绿色照明技术，电动机节能技 术，电蓄能技术等，提高了终端用户的电能利用效率，节约了大量的能源和资源。 我国的终端节电潜力巨大，需求侧管理大有可为。有预测表明，如果实施有效的电 力需求侧管理，到2 0 2 0 年，我国可减少电力装机1 亿千瓦左右，超过5 个三峡工 程的装机容量，同时还可以节约8 0 0 0 1 0 0 0 0 亿元的电力投资，不仅能大大化解资 源、环境和投资压力，而且还将带来巨大的节电效益、经济效益、环境效益和社会 效益。 5 华北电力大学硕士学位论文 第三，改善环境。 目前我国每年煤炭燃烧排放的二氧化硫超过2 0 0 0 万吨，居世界第一位，远远 超过环境自净能力，近1 3 的国土遭受酸雨污染；我国发电排放的二氧化碳超过1 2 亿吨。通过实施电力需求侧管理，节约了资源，同时也减少了二氧化碳，二氧化硫 等污染物的排放。 第四，促进电力工业市场化改革。 过去在解决电力工业发展中的问题时，往往侧重于采用行政手段。例如，在电 力供应不足时，对用户进行指令性的拉闸限电，而用户因缺电所造成的损失基本由 自己承担。实施需求侧管理，考虑到用户的用电特点、电价对其用电的影响程度、 以及对用户缺电损失的适当补偿，体现了由行政手段向市场手段的转变，是顺应电 力工业市场化改革的要求，并促进其发展的重要举措。 2 1 3 电力需求侧管理的实施范围 电力需求侧管理是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项系统工程。 电力需求侧管理的实施应以市场手段为主，辅之以必要的行政手段。衡量电力需求 侧管理的效益应从减少电能消耗、降低负荷需求所减少的发输配电设施的建设和运 行费用，以及减少污染物排放所取得的环保收益等方面综合考虑。 2 1 4 电力需求侧管理的主要措施 为完成电力需求侧管理计划，必须采取多种措施。这些措施以先进的技术设备 为基础，以经济效益为中心，以法制为保障，以政策为先导，采用市场经济运作方 式，讲究贡献和效益。概括起来主要有：行政措施，经济措施，技术措施和引导措 施等。 行政措施是指政府及有关职能部门，通过法规、标准、政策、制度等来规范电 力消费和市场行为，以政府持有的行政力量来推动提高能效、节约资源、保护环境 的一种管理活动。 经济措施是开拓能效市场，实施需求侧管理最主要的激励手段，也是需求侧管 理在运营策略方面的重点，其目的在于刺激和鼓励用户主动改变消费行为和用电方 式，提高电能使用效率，节约电力资源。主要的措施包括：电价、折让、借贷优惠、 免费安装、节电设备租赁等措施。 技术措施是指针对具体的管理对象，以及生产工艺和生活习惯的用电特点，采 用规划期内成熟、可用的先进节电技术和管理技术，及其相应的设备来提高终端用 电效率或改善用电方式。 引导措施是对用户进行消费引导的一种有效的、不可缺少的市场手段。相同的 6 华北电力大学硕士学位论文 财政激励和同样的收益，用户可能出现不同的反应，关键在于引导。主要的引导措 施包括：普及节能知识、信息传播、研讨交流、审计咨询、技术推广、宣传鼓动、 政策交待等。 2 2 电力需求侧管理战略规划 2 2 1 制定电力需求侧管理战略规划的意义 制定全面系统、科学合理的战略规划可以指导电力需求侧管理向纵深发展，加 大电力需求侧管理的推广力度和实施范围，将提高电能利用效率、降低能耗、优化 资源配置落到实处，保证电力需求侧管理各项工作的全面开展，为落实提高能效、 节约能源、缓解中长期能源和环境压力、增强经济竞争力做出应有贡献。 2 2 2 电力需求侧管理战略规划的主要内容和步骤 研究制定电力需求侧管理规划，应基于科学合理地分析预测实施电力需求侧管 理的潜力，提出切实可行的电力需求侧管理规划目标及实旌方案，并制定相应的规 划保障措施。电力需求侧管理战略规划的制定主要包括四个步骤： 第一，实施电力需求侧管理的潜力分析。电力需求侧管理潜力分析就是通过科 学的理论、方法和模型对规划期内推广、实施电力需求侧管理所能导致的节电资源 潜力、负荷优化潜力和环境保护潜力进行合理的分析。潜力分析是进行电力需求侧 管理规划的基础，在进行潜力分析的过程中要保证分析方法和模型的科学性、正确 性及分析数据的可获取性。 第二，制定电力需求侧管理战略规划目标。基于对规划期内实施电力需求侧管 理的潜力分析，制定规划期内实施电力需求侧管理的战略目标，从时间上可分为总 目标，分阶段目标，分年度目标等，从管理目标上可分为节电目标，负荷优化目标， 环保目标等。制定的规划目标要具有科学性和可考核性。 第三，制定电力需求侧管理实施方案。针对规划期内实施电力需求侧管理的战 略目标，制定具体的实施方案。实施方案针对不同行业中不同的d s m 措施，从时间 上可划分为总体实施方案，分阶段实施方案和分年度实施方案。一个规划目标的完 成可以通过多种实施方案，而一种实施方案也可同时支撑不同的规划目标。实施方 案的制定要落实到具体的行业和具体的d s m 措旌，且具有可操作性。 第四，相应保障措施的制定。为了保证规划期内电力需求侧管理的推广，战略 规划目标的完成，1 ) s m 方案的顺利实施，建立电力需求侧管理长效机制，需要从制 度、法规、标准、激励政策等方面制定相应配套的保障措施。 7 华北电力大学硕士学位论文 2 2 3 各规划步骤与战略规划的关系 电力需求侧管理战略规划各主要步骤与战略规划之间的关系如下图所示。 图2 - - 1d s m 战略规划步骤关系 如图所示，d s m 的潜力分析是电力需求侧管理战略规划的基础，为规划及规 划目标的制定提供科学的理论和数据支撑；而制定d s m 规划目标明确了战略规划 的方向和规划所要达到的目的；d s m 实施方案的制定把规划目标及工作计划落实 到了具体的行业和相应的d s m 措施；制定d s m 保障措施是为了从政策、法规、标 准、激励机制等方面为d s m 的实施奠定基础，为规划目标的实现，d s m 战略规划 的顺利完成提供保障。 2 3 电力需求侧管理潜力分析 2 3 1 电力需求侧管理潜力分析的涵义及主要内容 ( 1 ) 潜力分析的涵义和作用 电力需求侧管理潜力分析是指通过科学的理论、方法和模型对推广、实旌电力 需求侧管理所能导致的节电资源潜力、负荷优化潜力和环境保护潜力进行合理的分 析。电力需求侧管理的潜力分析是进行电力需求侧管理规划的基础，只有对规划期 内实施电力需求侧管理的节电资源潜力，负荷优化潜力和环境保护潜力进行全面、 系统的分析，才能确保战略规划目标制定的科学性，合理性，所制定的实施方案具 有更好的科学性和可操作性。 ( 2 ) 潜力分析的主要内容 电力需求侧管理的潜力分析包括对实施电力需求侧管理所能导致的节电资源 潜力，负荷优化潜力和环境保护潜力三方面的潜力进行分析。 8 华北电力大学硕士学位论文 2 3 2 节电潜力分析 2 3 2 i 节电潜力分析的涵义 电力需求侧管理节电潜力分析是指通过科学的理论、方法和模型对推广、实施 电力需求侧管理所能导致的节电资源潜力进行合理的分析，节电资源包括节约的电 力和节约的电量。 基于不同的标准，需求侧节电资源的潜力是不同的。大体上可分为三种：一是 技术潜力；二是经济潜力；三是市场潜力。 技术潜力指在规划期内技术上可行的节电资源，即只要使用比现行更高效率的 技术便可能节约的资源量。经济潜力指技术可行且经济合理的节电资源，它是在技 术潜力的基础上通过成本效益分析后判定的具有成本有效性的节电资源，挖掘这些 资源不但可获得技术效率，而且可同时获得经济效率，取得节电效益效果。市场潜 力指成本有效的节电资源进入市场后有望实现的节电资源，即可获得的节电资源， 它要以比较可靠的用户参与率为基础，靠市场运营策略的推动把资源潜力发掘出 来。正常情况下，市场潜力小于经济潜力，经济潜力小于技术潜力。需求侧管理计 划中关注的是经济潜力和市场潜力，即成本有效的节电资源和可实现的节电资源。 2 3 2 2 需求侧管理节电潜力分析的方法步骤 节电潜力分析过程包括主要包括四个步骤：第一，技术潜力估算；第二，经济 潜力估算；第三，市场潜力估算；第四，行业供应侧首端节电潜力估算。即，首先 要对推广实施电力需求侧管理节电技术、设备的技术节电潜力进行估算，具体步骤、 方法如下图所示。 i f 黼业主要用u 雾。 憨挚”。i 0 ”行业主要甩 厂飞l = 一j 厂y i 行业 行监主要用 黪$ ” 电设备容量 l ( 电动机、 技术 。照明、空 节臆设鲁带电书电设各节约 ! 带电 谴、变压器 r 电力 i 八陌越萎n 一八 潜力 i簪) r ，i容量r v 7 耋i l 翟| x 。毽_ 7 l 。一一。_ 。黪”-罗 i 一一 g i l 1 行业 1用户参与事 经济 节电 潜力 i j潜力 l 行业 ：= ；t ” 一 。供应佣 首端节电 潜力 图2 2d s m 节电潜力分析方法流程图 9 华北电力大学硕士学位论文 ( 1 ) 技术潜力分析方法 如上图所示，技术潜力的分析首先要对行业内主要用电设备( 如电动机，照明 设备，空调，变压器等) 的用电容量进行统计，在此基础上结合推广各类设备中的 节能设备相应的节电率，得出在行业主要用电设备中推广实施d s m 节电设备、技术 所节约的电力；根据行业主要用电设备节约的电力，分别考虑各类设备的年利用小 时和蜂负荷同时率，得出行业主要用电设备节约的电量及主要用电设备的可免容 量；分别对节约的电量和可免容量进行累加，得到在此行业推广实施d s m 节电设备、 技术所产生的技术节电潜力。 其计算公式如下： 将规划期内各种用电终端技术分为三组，第一组为规划期基准年正在使用的设 备；第二组为规划期内新增的设备( 包括规划期内退役的旧设备) ；第三组为规划 期目标年替换全部用能设备的高效设备。设第一组设备的效率为岛，第二组用能设 备的效率为如，第三组用能设备的效率为口，则该种设备的技术潜力t p ( t e c h n i q u e p o t e n t i a l ) 为： t p - 0 ，一a l x 4 l + 0 ，一4 ：x 以一4 ) 式中： 公式( 2 - 1 ) z p d s m 措旋的技术潜力； 4 基准年该种设备年耗电量； 刍目标年该种设备年耗电量； q 第i 组中该种设备的效率。 在进行潜力分析的过程中，为避免分析的潜力过大以至制定的目标过大无法完 成和计算过程过于复杂，考虑到节电设备的实际的情况及数据的可获得性，可假设 规划期内更换的设备即为规划期目标年的设备，即假设4 ：- 如，则公式( 2 - 1 ) 可 简化为： t p - ( 口3 一a l h 公式( 2 2 ) ( 2 ) 经济潜力分析方法 实施某项d s m 措施不一定具有成本效益性。如果实施该项d s m 措施具有成本效 益性，即实施所获得的效益大于投入的成本，那么其经济潜力e p ( e c o n o m i c p o t e n t i a l ) 就等于技术潜力，否则e p 为0 。经济潜力和消费者所期望的投资回收 年限和投资回收率有关，其计算公式为： 当d s m 措施具有成本效益性时，即项目的益本比b c r ( b e n e f i t c o s tr a t i o ) 大于或等于1 时，e p = t p ；当d s m 措施不具有成本效益性时，即项目的益本比b c r 小于1 时，e l 0 。 1 0 华北电力大学硕士学位论文 口积，挫 荟c ，( 1 + p 广 公式( 2 - 3 ) 式中： e p d s m 措施的经济潜力； 口( r d s m 项目的益本比； 4 第i 年该项目的收益； l ，第i 年该项目的成本； p 项目的投资收益率或社会折现率； 万项目的寿命期或用户意愿投资回收期。 ( 3 ) 市场潜力的分析方法 在推行d s m 的过程中，可能存在信息宣传不够、新技术的市场渗透率不高或市 场服务不完善等原因，使得具有成本效益的d s m 措施得不到全面推广应用。这里采 用用户参与率来描述上述障碍。用户参与率即采用d s m 措施的用户数占规划所涉及 的全部用户数的比例。市场潜力m p ( m a r k e tp o t e n t i a l ) 的计算公式为： m p e p + 公式( 2 - 4 ) 式中： 伊d s m 措施的市场潜力； 埘用户参与率。 d s m 措施的市场潜力即为推广实施需求侧管理节电技术、设备可获得的节电潜 力，也就是实际可获得的潜力。 ( 4 ) 计算系统可避免电量及可避免峰荷容量 电力需求侧管理的潜力分析是对推广、实施电力需求侧管理所能带来的节电资 源潜力进行合理的分析和预测，节电资源包括节约的电量和节约的电力。在对实施 d s m 措施的潜力、效益进行分析的过程中，主要分析指标应为供应侧首端所避免的 发电量和发电装机容量，而供应侧首端所避免的发电量和发电装机容量并不等于用 电终端节约的电量和电力。因此，在分析过程中需要对相应的指标进行转换。 1 ) 系统可避免电量 在综合资源规划( i r p ) 和d s m 中，根据核算项目成本效益的要求，通常需要 计算系统可避免电量，它是指终端节电使供电侧首端避免的发电量。 对任一d s m 措施 丝。一巧南 公式( 2 5 ) 华北电力大学硕士学位论文 式中： 业c 系统可避免电量； 业。终端措施节约电量； f 终端配电损失系数； 口电网输电损失系数； 卢发电厂厂用电率。 2 ) 可避免峰荷容量 可避免峰荷容量在i r p 和d s m 中通常简称为可避免容量，它是指由于节电在电 网峰荷期可避免的发电容量，即电网高峰负荷时避免的系统装机容量。 对任一d s m 措施 必一蝇面晒研1 碉 式中： 必可避免容量； 必终端用户节约的电力； r 系统备用容量系数。 2 3 3 负荷优化潜力分析 公式( 2 - 6 ) 电力需求侧管理负荷优化措施主要包括有序用电管理、d s m 经济措施和d s m 负 荷管理技术措施。“十五”期间为了鼓励电力用户削峰填谷，缓解用电高峰缺电局 面，优化系统负荷，相关部门做了许多的工作，如根据电网负荷变化情况修改分时 电价办法，各地方政府和电网企业按照“先错峰、后避峰、再限电、最后拉路”的 原则，提前制订迎峰度夏期间的有序用电方案等。据统计，2 0 0 4 年，国家电网公司 系统销售侧执行蜂谷分时电价电量达7 0 0 3 亿千瓦时，占总销售电量的5 3 ；执行丰 枯电价电量达5 9 0 亿千瓦时，占总销售电量的4 5 ；上网侧执行峰谷分时电价电量 1 8 1 7 亿千瓦时，占外购电量的1 3 。缺电省份中有3 0 万户企业按照有序用电方案 参与错峰让电，实现最大错峰约2 2 0 0 万千瓦，占最大缺口的7 0 以上，极大降低了 缺电对社会经济生活的影响。“十一五”期间，我国将继续按照“先错峰、后避峰、 再限电、最后拉路”的原则实施有序用电管理，积极推广应用峰谷分时电价、季节 性电价、尖峰电价、可中断负荷补偿等激励手段，引导用户主动参与错峰、避峰， 合理用电、科学用电，同时将大力推广蓄能，包括蓄冷、蓄热等负荷转移技术措施。 实施电力需求侧管理负荷优化管理主要包括三种措施：l 、有序用电管理；2 、 d s m 经济措施；3 、d s m 负荷管理技术措施。要对实施d s m 的负荷优化潜力进行分析 主要从上述三种措施入手。 1 2 华北电力大学硕士学位论文 2 2 3 1 实旌有序用电管理的负荷优化潜力分析 实施有序用电管理的负荷优化潜力分析主要是针对各主要用电行业的生产特 性，用电特性等因素，对行业实施有序用电管理的错、避峰潜力进行分析。 影响实施有序用电管理负荷优化潜力大小的因素主要有两个。 ( 1 ) 实施地区的电力供需形势。 电力供需形势决定了有序用电管理的实施范围和实施力度。在电力供需形势紧 张时期，为缓和供需矛盾，地方政府和电网企业会加大有序用电管理实施范围，加 强其实施力度，用于缓解电力供需矛盾，转移高峰负荷，弥补用电缺口，提高供电 的安全可靠性，其负荷优化潜力相应就会提高；相反，在电力供需基本平衡或电力 略有盈余的时期，政府将会鼓励用户加大对清洁、高效、稳定的电能的利用，实施 错峰、避峰的行政手段将逐渐弱化，其产生的负荷优化潜力也会相应缩减。 ( 2 ) 实施行业的最大可中断负荷比例。 行业的最大可中断负荷比例也是影响有序用电负荷优化潜力的一个重要影响 因素。各行业的生产用电特性、负荷结构存在很大的差异性。一级负荷、二级负荷 设备比例较大的行业企业，其可中断负荷结构比例相应较小，则实施有序用电管理 的负荷优化潜力也相对较小，而在三级负荷设备比例较大的行业企业中，由于可中 断负荷结构比例较大，则实旎有序用电管理的负荷优化潜力相对较大。 因此，分析实施有序用电管理所产生的负荷优化潜力，首先要对实施地区的电 力供需形势及地区内各主要用电行业的最大可中断负荷结构比例进行分析预测。 2 2 3 2 实施d s u 经济措施的负荷优化潜力分析 实施d s m 经济措施的负荷优化潜力分析主要是针对电力需求侧管理中的电价政 策的实施对于负荷曲线优化效果的分析预测，需求侧管理经济措施中的电价政策主 要包括蜂谷分时电价，丰枯电价，可中断负荷电价等。 ( 1 ) 实施峰谷分时电价的负荷优化潜力分析方法 实施峰谷分时电价的最主要目的是移峰填谷，使日负荷曲线最高峰最小化、日 负荷曲线峰谷差减小，从而保证电网运行的经济性和稳定性；同时节省发电侧新装 机容量和备用机组的运行，节省社会资源。因此，对实施峰谷分时电价的负荷优化 潜力进行分析，主要是对其实施所转移的峰负荷进行分析，分析预测方法模型如下。 影响因素 影响实施峰谷分时电价的负荷优化潜力的因素有很多，主要包括：一、所实施 行业的可转移负荷比例；二、峰谷电价比例；三、所实施行业用户对峰谷分时电价 的响应度。一般情况下，实施峰谷分时电价的负荷优化潜力与行业的可转移负荷比 例，行业用户对峰谷分时电价的响应度呈正比例变化关系；在一定范围内，与峰谷 电价比例也呈正比例变化关系，若峰谷电价比过小起不到调峰效果作用，电价比例 过大，则可能导致“峰谷倒置”现象峰谷分时电价比例与用户响应度存在正相关 1 3 华北电力大学硕士学位论文 性，即峰谷电价比例越高，用户响应度越高，反之用户响应度越低。 峰谷分时电价的负荷优化潜力分析模型 由于峰谷分时电价与用户响应度存在正相关性，在对实施峰谷分时电价的负荷 优化潜力进行分析的过程中，可以通过对已实施地区峰、平、谷时段用电量的历史 数据进行分析，找出电价和用户响应度的相关性，进而分析峰谷分时电价的实施对 于优化负荷曲线的潜力；若规划地区尚未实行峰谷分时电价，或实施时间较短，则 可通过设计峰谷分时电价，并通过与经济发展水平，经济结构，电价水平相似的已 实施区域进行比较，预测峰谷分时电价对各时段用电量的影响，从而对规划期内实 施峰谷分时电价对优化负荷曲线的潜力进行分析，模型如下所示。 移一等“蝴 公式( 2 - 7 ) 式中： & 香转移实施峰谷分时电价转移的峰负荷； 各转移实施峰谷分时电价转移的日峰期用电量； 珞m 膂行业峰负荷利用小时数； 七峰负荷行业峰负荷同时率。 ( 2 ) 实施丰枯电价的负荷优化潜力分析方法 在水电装机容量所占比例较大的地区，为节约能源，在丰水季节应尽量充分利 用水资源多发水电，尽量减少弃水，因此有必要在水电比重较大的电力系统内实行 丰枯季节差价。 丰枯电价的设计思想是：在一年中的丰水季节将电价在原电价基础上电价下调 肘，在枯水季节将电价在原电价基础上电价上调( m 和为百分数) 。可利用如 下模型来分析实施丰枯电价的负荷优化潜力。 蚬一半 岈笪警 皿- p x m 蝎一p x n 式中： a 皱实行丰枯电价后丰水期增加的用电量； 屹实行丰枯电价后枯水期减少的用电量； 1 4 公式( 2 - 8 ) 公式( 2 - 9 ) 公式( 2 - 1 0 ) 公式( 2 一1 1 ) 华北电力大学硕士学位论文 气实施行业的原电价水平； 5 丰牯实施用户的电价弹性，可根据该省实施丰水期优惠电价的资料测算得 出o u “丰水期用电量之和； 必丰水期销售电价的优惠额； 蟛“其它月份用电量之和； 必枯水期售电电价的提高额。 由于各年丰水月份分布情况具有很大的不确定性，对于丰枯年份的预测也很难达 较高的精确程度，在实际工作中会遇到在规定的执行丰水期电价时期河流无水，而在 枯水期反而来水量很大造成弃水浪费的情况。制定执行相应季节电价的执行时段要基 于丰水年、枯水年和一年中丰水期的预测，如果这些预测不准确，那么可能会发生在 没有对用户执行枯水电价的时期因为没有更多的电力消耗而造成大量弃水，产生浪 费；在执行丰水电价的时期又有可能来水不够，而电网企业根据合同必须给用户优惠 电价，那么电网企业将担负较大的损失。所以，建议丰水期时期的确定采用较灵活的 方法，由电网企业根据实际情况宣布执行丰水期季节电价的开始和结束时间。 ( 3 ) 实施可中断负荷电价的负荷优化潜力分析方法 影响因素 影响实施可中断负荷电价的负荷优化潜力的因素有很多，主要包括：一、所实 施行业的最大可中断负荷比例；二、可中断负荷电价的高低；三、所实施行业用户 对可中断负荷电价的响应度。行业的最大可中断负荷比例越大，所实施的可中断负 荷电价越高，行业用户对可中断负荷电价的响应度越高，实施可中断负荷的负荷优 化潜力越大，反之则越小。可中断负荷电价与用户响应度存在正相关性，即可中断 负荷电价越高，用户响应度越高；反之，用户响应度越低。 可中断负荷电价的负荷优化潜力分析模型 由于可中断负荷电价与用户响应度存在正相关性，在对实施可中断负荷电价的 负荷优化潜力进行分析的过程中，可以通过对历史数据进行回归分析，找出电价和 响应度的相关性，进而分析可中断负荷电价的实施对优化负荷曲线的潜力；若规划 地区尚未实行可中断负荷电价，或实施时间较短而无足够历史的数据，则可通过预 先设计可中断负荷电价，并通过对各类行业用户的调查分析，得到用户对拟实施电 价的响应度，从而对规划期内实旋可中断负荷电价的负荷优化潜力进行分析，模型 如下所示。 f 哥中断= f 箝业最高* k m 大可中断幸s 可中断 公式( 2 1 2 ) 式中 焉十断行业实施可中断负荷电价所削减的峰负荷 p 行业最高规划年行业最高负荷 1 5 华北电力大学硕士学位论文 k 大可十断行业最大可中断负荷比例 8 可十断行业用户对于可中断负荷电价的响应度 2 2 3 2 实施d s m 负荷管理技术措施的负荷优化潜力分析 实施d s m 负荷管理技术措施的负荷优化潜力分析主要是针对负荷控制系统及电 蓄能设备的安装、使用对于改善用户用电方式，优化系统负荷的效果进行分析预测。 ( 1 ) 蓄冷技术移峰潜力分析方法 目前，蓄冷技术主要应用于商业和非工业以及空调用电比重较大的工业行业用 户。此类用户的移峰潜力主要是针对空调负荷。在相关的电价政策下，若使用蓄冷 空调设备，不仅可以节省电费开支，也能够起到移峰填谷的效果，在提高电网运行 经济性的同时，也增加了系统的备用容量，有利于电网的安全稳定运行。 由于蓄冷设备安装、改造等方面的技术性和经济性问题，因此本论文仅考虑对 中央空调改造或更换为蓄冷空调的移峰潜力进行分析，分析方法如下。 p 蓄冷移峰= 岛调事r 中央七移峰蓄冷 公式( 2 一1 3 ) 1 蓄冷穆峰蓄冷空调的移峰潜力； 。空谭行业空调负荷； r 中央行业中央空调负荷占空调负荷比重5 移峰蓄冷空调移峰率； “，蓄冷推广蓄冷空调技术的用户参与率。 ( 2 ) 蓄热技术移峰潜力分析方法( 以蓄热式电锅炉为例) 蓄热式电锅炉就是以电锅炉为热源，在电网低谷时段运行电锅炉对水进行加 热。并将加热水储存于蓄热罐中，在白天电网高峰时段由蓄热罐释放热量满足建筑 物采暖或生活热水需要。电蓄热适用于对环境要求高的大中型城市的宾馆、商场、 办公室，科研、医院、学校、机关、风景区、娱乐等一切需要热源的场所，可以满 足空调，采暖，生活热水、蒸汽等系统。 由于设备安装、改造等方面的技术性和经济性问题，本论文仅对非蓄热电锅炉 改造或更换为蓄热电锅炉的削峰潜力进行分析，分析方法如下。 ，；热穆峰= p 非蓄热七穆峰s 电锅炉* 0 3 蓄热 公式( 2 - 1 4 ) p 非蓄热非蓄热式电锅炉容量； 七枞蓄热电锅炉移峰率； 5 电锅炉电锅炉峰负荷同时率 d - o w 热推广蓄热电锅炉的用户参与率。 2 3 4 环境保护潜力分析 环境保护是实施电力需求侧管理的重要目的之一，电力需求侧管理的实施可以 1 6 华北电力大学硕士学位论文 提高电能利用效率，节约电力资源，同时减少大量二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物 等污染物的排放