（技术经济及管理专业论文）河北省南部电网负荷管理效益研究.pdf

；i：。：；|i；：o!。j，。-_-_-_-il； + ， 声明户口明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文河北省南部电网负荷管理效益研究， 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： 堕至塑 日瓤。叫 2 i 疹 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 ) 作者签名：捌导师签名：蚴 日期：塑纽日期：卅卫，厂 h 一 ( 1 ， 华北电力人学硕士学位论文摘要 摘要 河北省南部电网实施负荷管理已经取得了巨大的成就，且未来开展负荷管理的 潜力仍然很大，为了更好的开展负荷管理工作，对已实施负荷管理进行效益评估就 显得尤为重要。本文立足于河北省南部电网实际情况，对南网负荷管理效益进行系 统全面的研究。首先，建立了负荷管理的效益分析体系，将负荷管理效益分为经济 效益及非经济效益两个部分：然后运用该体系分析河北省南部电网负荷管理各方面 的效益；最后提出了河北省南部电网负荷管理优化的具体措施。主要目的在于为河 北省负荷管理效益研究工作提供参考，帮助电力企业及行政部门选择行之有效的负 荷管理措施，促进负荷管理更好的实施。 关键词：负荷管理，经济效益，成本效益分析，非经济效益，策略优化 a b s t r a c t t h el o a dm a n a g e m e n th a sa l r e a d ym a d ee n o r m o u sa c h i e v e m e n to fs o u t h e r nh e b e i p o w e rg r i d a n dt h el o a dm a n a g e m e n tp o t e n t i a l i t yi ss t i l lv e r yg r e a ti nt h ef u t u r e s oi ti s v e r yi m p o r t a n tt o a s s e s st h el o a dm a n a g e m e n tb e n e f i tf o rb e t t e rc a r r y i n go u tl o a d m a n a g e m e n tw o r k t h i sp a p e rb a s e do nt h ea c t u a lc o n d i t i o n so fh e b e i ，t oa n a l y z et h e l o a dm a n a g e m e n tb e n e f i tr o u n d l ya n ds y n t h e t i c a l l y f i r s t l y ，i ts e tu pt h ea n a l y s i ss y s t e m o fl o a d m a n a g e m e n tb e n e f i t ，a n dd i v i d e dt h eb e n e f i ti n t ot w op a r t st h a tw e r ee c o n o m i c b e n e f i ta n dn o n - e c o n o m i cb e n e f i t t h e n ，i ta n a l y z e dv a r i o u sb e n e f i t so fs o u t h e r nh e b e i p o w e rg r i du s e dt h i sa n a l y s i ss y s t e m a tl a s t ，i tp r o p o s e dt h ec o n c r e t em e a s u r e st o o p t i m i z et h es t r a t e g yo fs o u t h e r nh e b e ip o w e rg r i d t h em a i np u r p o s el i e si no f f e r i n g r e f e r e n c ef o rb e n e f i tr e s e a r c hw o r ko fl o a dm a n a g e m e n ti nh e b e i ，h e l p i n gt oc h o o s e e f f e c t u a ll o a dc o n t r o lm e a s u r e sf o re l e c t r i ce n t e r p r i s e sa n da d m i n i s t r a t i v ed e p a r t m e n t ， a n dp r o m o t i n gt h eb e t t e ri m p l e m e n t a t i o no fl o a dm a n a g e m e n t w e ny u q i a n ( t e c h n i c a le c o n o m ya n dm a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f w a n gj i n g m i n k e yw or d s ：l o a dm a n a g e m e n t ，e c o n o m i cb e n e f i t ，c o s t b e n e f i ta n a l y s i s ， n o n - e c o n o m i cb e n e f i t ，s t r a t e g yo p t i m i z a t i o n j 华北电力大学硕士学位论文目录 目录 中文摘要 英文摘要 第一章绪论j ：1 1 1 背景及问题的提出1 1 2 课题国内外研究现状2 1 2 1 国外研究动态一2 1 2 2 国内研究动态：3 1 3 本文的创新点及难点4 1 4 本文的研究框架5 第二章河北省南部电网负荷特性分析及负荷管理实施情况6 2 1 河北省南部电网基本情况6 2 1 1 河北省南部电网的组成i 6 2 1 2 河北省南部电网用电情况7 2 2 河北省南部电网负荷特性分析8 2 3 河北省南部电网负荷管理实施情况9 第三章河北省南部电网负荷管理效益分析体系的确定1 2 3 1 河北省南部电网负荷管理的目标1 2 3 2 负荷管理的分类1 3 3 3 影响负荷管理效益的因素1 3 3 4 河北省南部电网负荷管理效益分析体系1 4 3 4 1 负荷管理的经济效益1 4 3 4 2 负荷管理的非经济效益2 7 第四章河北省南部电网负荷管理效益分析3 l 4 1 负荷管理非经济效益分析3 1 4 1 1 环境效益3 l 4 1 2 社会效益3 2 4 1 3 动态效益3 2 4 2 负荷管理经济效益分析3 3 4 2 1 直接负荷控制3 3 4 2 2 峰谷分时电价3 3 4 2 3 可中断负荷3 4 卜k 一 华北电力大学硕十学位论文目录 4 2 4 蓄能技术3 5 4 2 5 综合经济效益3 5 4 3 负荷管理效益分析总结3 6 4 3 1 取得的成绩3 6 4 3 ，2 存在的问题3 6 第五章河北省南部电网负荷管理策略优化3 7 5 1 设计发电侧峰谷分时电价及电价联动机制3 7 5 2 确定可中断负荷电价折扣率的区间范围3 8 5 3 制定财政激励政策3 9 5 4 政府加强行政干预4 0 第六章结论4 1 参考文献4 2 致谢4 6 附录4 7 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 0 一 1 一 p 华北电力大学硕士学位论文 1 1 背景及问题的提出 第一章绪论 随着科学技术的发展，使得用户在提高能源使用效率和电力负荷的优化管理方 面有很大的潜力可以挖掘。通过改进能源的使用方式，可以达到节约能源及满足需 求的双重目的。在这种情况下，需求侧管理( d e m a n d - s i d em a n a g e m e n t ，简称d s m ) 技术应运而生，并率先在电力部门得到推广应用。需求侧管理的主要内容可以概 括为负荷管理、战略一节能、新用电服务项目、电气化以及用户自各电源堙卜【3 3 。其 中，负荷管理是需求侧管理的重要内容。 电力负荷管理是电力公司为了达到追求的电力负荷曲线形状，借助于各种经 济、技术手段，在保证电力网络可靠性的同时，影响用户用电方式所进行的规划和 实施行为h 1 。负荷管理是电力市场中缓解电力供需矛盾的有效措施之一，通过负荷 管理可以实现移峰添谷，优化负荷曲线，提高用电负荷率跖3 。随着社会经济水平的 快速提高、电力市场改革的加快，各种各样的新技术和新理论得到广泛发展和应用。 传统负荷管理的以电力部门为主体，忽视用户需求，单方面进行负荷管理的方法己 不再适应新形势发展的需要。新的负荷管理方式将用户的可减电力看作是一种负荷 调节资源，采取各种措施加以挖掘，不断扩大管理领域，其发展是符合需求侧管理 思想的发展的h ，。 河北省是电力需求侧管理开展比较早的一个省，从九十年代初开始起步，从当 时的计划用电、节约用电到负荷管理制定了一整套较完善的措施，也取得了很大的 成绩。针对河北省南部电网用电短缺状况，河北省积极探索，通过新建电厂及开展 需求侧管理，使得南部六市从1 9 9 5 年的年限电2 7 5 天下降到2 0 0 8 年仅限电5 天， 2 0 0 7 年出现了没有拉闸限电的情况；最大拉限电负荷也呈现下降趋势。既然负荷管 理是需求侧管理的重要组成部分，那自然这些成绩的取得，与负荷管理的实施是分 不开的。 并且，通过我们对河北省主要行业即钢铁、有色冶金、纺织、矿山采掘、机械、 医药、化工、水泥建材及商业、服务业的调研，并经过分析测算，我们发现河北省 在负荷管理方面还有l o 5 3 左右的潜力可以挖掘。 河北省南部电网实施负荷管理已经取得了巨大的成就，且未来丌展负荷管理的 潜力仍然很大，那么为了更好的实施负荷管理工作，对已实施负荷管理进行评估就 显得尤为重要。由于负荷管理涉及到多方的利益，只有在能够获得较大的经济利益 前提下，各方才会自愿参加负荷管理。所以，各方是否能获得经济利益是负荷管理 r q 华北电力入学硕士学位论文 能否有效实施的关键所在。因此，效益评估自然成为负荷管理评估工作中的一项重 要内容。开展负荷管理工作，对用户、电力企业、社会带来了明显的好处，用户用 电量减少、电费支出下降；电力企业高峰负荷得到消减或转移，低谷负荷提高，电 网负荷率得到改善，运行费用降低，同时电网及电源的投资费用也降低；从社会来 说，减少了能源的消耗，提高了能源的利用效率，有利于保护环境及社会持续、健 康的发展。 本文从河北省的实际情况出发，对河北省南部电网2 0 0 8 年开展负荷管理的效 益进行分析测算，并在此基础上，提出了负荷管理策略的优化方法。目在于帮助河 北省建立一套负荷管理效益的分析模型，摸清实施负荷管理产生的效益，并帮助电 力公司及行政部门制定更好的负荷管理措施及方案，更好的开展负荷管理工作。 1 2 课题国内外研究现状 自需求侧管理产生以来，国内外学者一直在对其进行研究，希望它能发挥最佳 效果。而负荷管理作为需求侧管理的重要内容，是需求侧管理中最直接、效果最明 显、与电力部门关系最密切的一项工作，自然成为相关学者研究的重要内容之一。 负荷管理是重要的需方资源，开发此需方资源可以在更大程度上合理使用一次能源 和电力资源，这对季节性、时段性电力紧缺，而电量基本供需平衡、低谷时段能力 过剩的电网和峰谷差比较大的电网来说，显得尤为重要】。 1 2 1 国外研究动态 美国在世界上率先开展电力需求侧管理( d s m ) 并取得显著成效口，带动了d s m 在 全世界的发展，目前已有3 0 多个国家和地区实施了d s m 。美国是最早实行d s m 的国 家，也是最早实行电力负荷管理的国家呻1 。美国电力公司负荷管理的控制方案有：( 1 ) 直接负荷控制，即电力公司能在必要时直接掉闸。( 2 ) 可断续负荷控制，即电力公 司在掉闸前预先通知用户。( 3 ) 使用分时计价法，即电力公司通过适当的调峰电价 鼓动用户多用峰谷电力。 欧洲负荷管理的目标在于实现节约使用能源，使自然资源得到合理使用和贯彻 环境目标。意大利就采用了小水电进行负荷管理，它的特点是由区域电网提供基本 负荷，而由村镇的小供电系统供给峰值负荷和大部分中间级负荷阳3 。美国、香港和 南非的有些学者提出了通过新建筑材料的使用、楼宇内终端电力设备优化安装以及 联合控制建筑物热负荷的冷化措施的采用即通过建筑节能削减高峰负荷n 们叫1 3 1 。文 献 1 4 提到的分时电价策略被多个国家采用，被认为是一种减缓峰荷的有效措施。 文献 1 5 和 1 6 指出了在泰国和沙特阿拉伯应用蓄冷蓄热技术达到了转移高峰和 减少环境污染的效果。 、 华北电力大学硕士学位论文 除了对负荷管理措施的研究，国外学者把研究范围延伸到了负荷管理的成本效 益研究方面。 文献 1 7 应用回归分析法分析了美国工业和商业用户的可中断负荷成本，得出 了是否提前通知及不同停电时间情形下的大的工业和商业用户的可中断成本。 通过实施负荷管理，可以有效的改善负荷曲线的形状，减小峰谷差，提高系统 可靠性，文献 1 8 、 1 9 以时序负荷曲线为基础，对其做了定量分析，指出了负荷 管理对于系统可靠性的贡献。 文献 2 0 提出了一个多目标的决策支持模型，它包含了负荷管理的重要因素， 把降低负荷，增加电力公司收益和提高用户满意度三个目标综合考虑，分析了负荷 管理的短期效益。 1 2 2 国内研究动态 自上世纪9 0 年代初起，d s m 技术陆续引入我国，一些省市的电力公司先后将 需求方管理技术应用到用电管理中，取得了较好的效益。北京、上海、浙江、天津、 深圳等省市的电力公司，开展了适合本省市的需求方管理，提出了分时电价等价格 体系，以及科学的用电管理系统，提高了能源的利用率，降低了发电成本，系统负 荷率得以改善。 为了降低高峰负荷，我们国家根据国情，提出了先错峰，后避峰，再限荷，最 后拉路的基本策略1 。减缓高峰负荷的负荷管理方面的措施主要有：削峰、填谷和移 峰填谷三种。实施负荷管理的方案主要有直接负荷控制、峰谷分时电价政策、可中 断负荷控制以及双蓄技术的推广心门叫孙1 。 深入研究负荷管理的措施，有必要对负荷管理的成本效益进行分析，目前我国 学者在该领域的研究已经取得了一定的成效。 文献 4 对负荷管理的效益进行分析，将其大致分为静态效益和动态效益两类。 主要运用成本一效益方法分析静态效益。并将等效持续负荷曲线的概念引入效益分 析模型，并建立负荷管理的发电模型通过分析可靠性指标的改变程度来定量分析 负荷管理对系统可靠性的影响，并基于此给出负荷管理动态效益的计算方法。 文献 5 重点研究了负荷管理的节能效益，将负荷管理节能效益分为发电效益、 配电效益和线损效益，对负荷管理节能效益量化研究，建立了不同的分析推理模型。 指出负荷管理节能效益的量化研究，不仅是一个量化分析的过程，更重要的是一种 研究方法，它为分析评定负荷管理的综合效益，并进一步分析评定电力需求侧管理 的综合效益提供了理论基础。 文献 2 4 定性分析了电力部门实施直接负荷控制的成本及其效益，构建了效益 函数，来寻找最优控制策略。 3 华北电力火学硕士学位论文 文献 2 5 中针对“厂网分开 后我国电力市场的现状分析了与峰谷分时电价相 关的各方成本和效益，分别建立了电网公司、电力用户、发电公司和全社会的成本 效益分析模型，并详细介绍了成本效益分析的计算流程。算例分析结果表明利用所 提出的成本效益分析模型可得出确保各参与方的益本比均大于或等于l 的“削峰填 谷 电量临界值。研究成果可为各参与方分析峰谷分时电价方案的可行性提供参考。 文献 2 6 利用成本效益分析方法分析了可中断负荷给供电企业带来的效益，将 可中断负荷的效益分为可靠性效益和经济效益两方面，并分别进行了估算。 文献 2 7 对可中断负荷的可靠性效益做了定量分析。它认为可中断负荷的可靠 性效益等于无中断负荷时切除的负荷容量与缺电成本的乘积。 文献 2 8 分析了可中断负荷对各参与方的成本效益，并求出各参与方的益本比 ( b e n e f i t c o s tr a t i o ，b c r ) 与电价优惠率和用户参与率之间的关系，并从中选出 使各参与方的利益达到平衡的最优方案，荐根据益本比与电价优惠率和用户参与率 之间的关系求出临界方案并得到临界优惠率和临界参与率。 文献 2 9 指出实施可中断电价的综合效益主要体现在以下几个方面：减少或延 缓装机，减少装机及相应电网配套费用，节约了社会资源；减少固定资产的增加， 降低相应的固定资产折旧费用，即降低了电力成本中的固定费用；避免了使用备用 容量满足尖峰负荷，提高电网安全运行水平。 以上的研究可大体分成两类，第一类是针对负荷管理的综合效益分解分析研 究，另类是针对负荷管理的各项措施分别进行研究。各种研究都是从某- n 益主 体的角度或是从某一措施的角度出发进行分析，缺少一个整合的研究，更没有针对 某一具体省份的综合研究。以上研究为本文的写作提供了一些思路，本文立足于河 北省南部电网的实际情况，对负荷管理的效益进行了全面系统的研究，将负荷管理 效益分为经济效益和非经济效益两部分进行分析，并对主要措施从不同利益主体角 度出发分析其成本效益，最后，提出了河北省南网未来实施负荷管理的策略建议。 目的在于为河北省分析其实施负荷管理的效益提供参考，帮助电力公司及行政部门 制定更好的负荷管理措施及方案，更好的丌展负荷管理工作，进而更好的开展需求 侧管理工作。 1 3 本文的创新点及难点 本文的创新之处： ( 1 ) 在前人对负荷管理效益研究的基础上，进行整合研究。从经济效益和非经济 效益两个方面建立了河北省南部电网负荷管理效益分析体系，并从电力企业、用户 及社会等多个角度分析负荷管理的经济效益。 4 - 口 q 华北电力火学硕士学位论文 ( 2 ) 运用建立的分析体系，分析河北省实施负荷管理各方面的效益，并提出相应 的优化策略。 本文的难点在于： 由于本文涉及众多指标，需要用到河北省南部六市的众多数据，由于统计口径 等问题，部分数据的获取有一定的困难。 1 4 本文的研究框架 本文的研究框架如下图所示： 图卜1 论文研究框架图 华北电力火学硕士学位论文 第二章河北省南部电网负荷特性分析及负荷管理实施情况 2 。1 河北省南部电网基本情况 2 1 1 河北省南部电网的组成 河北南部自然条件优越，矿产资源非常丰富，主要有原煤、铁矿、原油等；主 要工业包括煤炭、纺织、冶金、建材、化工、医药、机械、石油等；河北南部还是 我国粮、棉、油的主要产区，农业在区域经济中占有重要地位。 河北省南部包括石家庄、保定、邢台、邯郸、衡水、沧州六个地区，区域面积 8 3 5 6 3 平方公里，占全省的4 4 5 。河北省南部电网是华北电网的重要组成部分， 以5 0 0 千伏与2 2 0 千伏构成主网架，北部通过5 0 0 千伏房保线与京津唐电网相连， 西部通过5 0 0 千伏神保双线、侯联线与山西电网相连，南部通过5 0 0 千伏辛嘉线与 河南电网相连，东部通过5 0 0 千伏辛聊i 、i i 线与山东电网相连，潮流格局为南电 北送，西电东送。截止到2 0 0 8 年底，河北省南部电网发电装机容量1 9 0 0 万千瓦， 2 0 0 9 年有沧东二期( 6 0 * 2 万) 、定州二期( 6 0 * 2 万) 、裕华热电( 3 0 * 2 万) 、张河 湾抽水蓄能( 2 5 万) 等新建机组投运，南网将增加装机3 2 5 万千瓦。 2 0 0 8 年河北南网全社会用电量为1 1 2 1 3 亿千万时，比2 0 0 7 年增长4 0 2 ； 供电量9 9 2 3 亿千瓦时，比2 0 0 7 年增长3 9 4 、2 0 0 8 年，河北省南部电网统调最 大发购电负荷1 9 7 4 5 万千瓦，比2 0 0 7 年增长1 1 9 0 。2 0 0 8 年，河北省南部电网 最大供电负荷为1 7 5 6 9 万千瓦，年均日负荷率8 2 4 9 ，最大峰谷差为7 2 3 2 万千 瓦，平均峰谷差为4 8 8 6 万千瓦。 2 0 0 9 年前三季度河北省南部电网完成售电量7 7 6 2 5 亿千瓦时，同比增长 6 3 3 。其中，大工业售电量完成3 2 8 2 9 亿千瓦时，同比增长0 6 。从行业看，大 工业售电量已连续4 个月正增长，9 月份增幅为1 4 9 9 ，增幅呈现逐月增大的趋势。 从9 月份看，用电量正增长的企业主要集中在钢铁行业，其中同比增加电量前2 0 位的用户中，钢铁企业11 家、化工企业3 家、石油加工2 家。电量环比增加的前 2 0 家企业中，钢铁3 家、化工9 家、有色金属冶炼2 家。从河北省南部电网6 个市 看，9 月份，保定售电量增速居首位，增幅2 4 0 7 。其中，大工业售电量增幅达 5 8 7 4 ，对售电量增长贡献率达到4 4 5 ，定州天鹭、宝硕氯碱、天鹅化纤用电量 同比增加均超过1 0 0 0 万千瓦时，同比增长1 5 倍、8 9 倍、6 倍。在邯郸，大工业 成为拉动售电量增长的主要因素，增长贡献率7 6 6 6 ，天津铁厂、纵横钢铁等企业 用电量同比增长4 0 左右。 6 华北电力人学硕士学位论文 2 1 2 河北省南部电网用电情况 近几年，河北省的国民经济保持了快速增长，主要经济指标增速均达到近年来 的最快水平，受此影响，河北南网电力需求旺盛，其中南网工业用电量占全社会用 电量6 9 左右，对用电量增长的拉动效果最为显著。表2 - 1 列示了1 9 9 5 - 2 0 0 8 年河 北南网电力增长情况。 ， 表2 - 1 河北南网1 9 9 5 - 2 0 0 8 年用电基本情况 单位：亿千瓦时，万千瓦 年份全社会用电量最火发购电负 最大用电负荷最大峰谷差 荷 19 9 5 年3 4 1 05 2 6 04 8 3 52 0 0 4 19 9 6 年3 7 8 25 6 0 65 2 0 62 0 7 5 1 9 9 7 年4 1 4 15 8 4 35 3 4 6 2 3 3 5 1 9 9 8 年4 3 1 16 3 3 35 8 8 52 4 5 1 1 9 9 9 年4 7 5 27 0 1 86 3 8 52 8 8 8 2 0 0 0 年 5 1 5 37 2 4 76 6 7 72 7 8 1 2 0 0 1 年5 5 0 98 2 8 17 6 0 43 2 5 1 2 0 0 2 正6 1 0 18 5 7 o7 8 6 13 3 9 9 2 0 0 3 年 6 6 2 59 4 08 7 0 93 8 8 5 2 0 0 4 年7 5 2 11 0 4 8 99 7 1 53 5 6 3 2 0 0 5 正 8 5 2 4 1 2 7 7 51 1 9 9 04 1 2 7 2 0 0 6 年9 5 9 21 5 2 8 11 4 5 0 24 8 8 4 2 0 0 7 盈 1 0 7 8 01 7 3 9 51 6 4 2 55 7 5 2 2 0 0 8 经1 1 2 1 31 9 7 4 51 7 3 3 37 2 3 2 华北电力大学硕士学位论文 图2 一l 河北省南部电网1 9 9 5 2 0 0 8 年全社会用电量图 从以上的图表可以看出，河北南网自1 9 9 5 年以来一直保持高速增长，从1 9 9 5 年的3 4 1 亿千万时到2 0 0 8 年的1 1 2 1 3 亿千瓦时，年均递增9 5 9 ；最大发购电负 荷从1 9 9 5 年的5 2 6 万千瓦到2 0 0 8 年的1 9 7 4 5 万千瓦，年均递增1 0 7 1 ；河北省 南网的峰谷差逐年增大，从1 9 9 5 年的2 0 0 4 万千瓦到2 0 0 8 年的7 2 3 2 万千瓦，年 均递增1 0 3 7 。 2 2 河北省南部电网负荷特性分析 图2 2 河北省南部电网1 9 9 5 - 2 0 0 8 年最大用电负荷曲线图 华北电力大学硕士学位论文 从以上图表，我们不难看出，1 9 9 5 年以来，南部电网最大负荷呈现不断攀升的 趋势，南网最大用电电负荷不断创历史新高，以1 0 左右的速度增长。 目前，河北省南部电网每年呈现三个用电高峰。 ( 1 ) 春灌高峰。春灌高峰出现在每年3 - 5 月份，形成春灌高峰的主要因素是农 业灌溉负荷。河北南网第一产业的用电量相对较大，约占全社会用电量的1 0 左右， 其中8 0 左右是农灌用电。农业灌溉呈现明显的季节性，每年3 - 5 月是小麦春灌期， 使全网负荷出现第一个年用电高峰。 ( 2 ) 夏季高峰。夏季高峰一般出现在每年的6 - 8 月份，形成夏季高峰的主要因 素是空调负荷。近些年来，随着人们生活水平的提高，空调迅速进入千家万户，夏 季用电负荷迅速增长，必然成为全年的又一个用电高峰期。从1 9 9 9 年开始，河北 南网的高峰负荷从冬季转移到了夏季，一般出现在6 - 8 月份。 ( 3 ) 冬季高峰。冬季高峰出现在每年的1 1 1 2 月份，影响冬季高峰负荷的因素 比较多，一是采暖负荷，二是小麦冬灌负荷，三是年度用电的自然增长以及传统的 年终岁术赶产创收，且新机组投运和新工程的竣工一般都在下半年。 2 3 河北省南部电网负荷管理实施情况 通过前面的分析以及下表2 - 2 ，我们发现，随着用电量和最大负荷的不断增长 河北南网长期严重缺电。近年来，河北省积极探索，通过新建电厂及实施需求侧管 理等措施，有效缓解了用电紧张的局面。从表2 2 ，我们可以看出，限电天数明显 减少，从1 9 9 5 年的年限电2 7 5 天到2 0 0 8 年仅限电5 天，2 0 0 7 年甚至出现了没有拉 闸限电的情况；最大拉限电负荷也呈现下降趋势，这些都是我们所取得的成果。 9 华北电力火学硕士学位论文 表2 - 2 河北省南部电网1 9 9 5 - 2 0 0 8 年限电情况统计表 年份 最大拉限电负荷( 万千平均日负荷率限电天数 瓦) 1 9 9 5 年9 7 68 5 。22 7 5 1 9 9 6 年 1 1 8 48 6 13 0 1 1 9 9 7 年1 1 3 88 5 62 7 9 1 9 9 8 年 1 0 0 68 3 7 l8 3 1 9 9 9 年9 7 28 2 91 0 1 2 0 0 0 年1 6 2 68 3 71 7 5 2 0 0 1 芷1 6 6 28 2 9 l l o 2 0 0 2 年1 7 2 78 4 2 1 0 6 2 0 0 3 矩1 6 6 18 5 5 81 7 6 2 0 0 4 年1 9 2 28 7 11 8 9 2 0 0 5 年1 2 08 69 2 2 0 0 6 年8 l8 4 72 2 0 0 7 年08 4 3 3o 2 0 0 8 年6 18 2 4 95 负荷管理做为需求侧管理的重要组成部分，自然在缓解用电紧张方面起了不小 的作用。河北省是电力需求侧管理开展比较早的一个省，从九十年代初开始起步， 从当时的计划用电、节约用电到负荷管理制定了一整套较完善的措施。因此，在负 荷管理方面已经取得了一定的成绩。 首先针对河北南网春、夏季电力供需矛盾突出的情况，制定了春、夏季用电指 标分配方案，加强用电计划管理。同时，按照有保有限原则，制定工业企业限电序 位，以确保城乡居民和重要用户的电力供应。2 0 0 6 年，在用电高峰期，全省组织了 5 1 5 8 家企业参与错峰、避峰，日最大转移高峰负荷1 8 0 万千瓦，日均削减高峰负荷 1 2 1 力千瓦。同时，河北省加强了电力负荷监控技术的推广应用，南部电网6 个市 累计安装终端负控设备4 5 0 0 多台，可实时监控4 0 0 万千瓦以上的负荷。 1 9 8 7 年河北省南部电网开始试行峰谷分时电价，峰谷分时电价首先对容量在 2 2 0 k v a 及以上的大用户实行，以后逐步扩大到容量在2 2 0 k v a 以下的工业用户和宾 馆、商场等非工经营性用户。1 9 9 9 年1 2 月1 6r 及2 0 0 2 年1 月2 9 同两次调整了峰 l o 华北电力大学硕士学位论文 谷分时电价的价格，但拉开比没变。2 0 0 6 年，全省有4 万多家企业实行峰谷电价， 占全部用电量的5 2 以上，年最大转移高峰负荷“0 多万千瓦。在此基础上，对蓄 冷蓄热用户实行优惠电价、对大工业和部分非普工业用户实行“尖峰电价”。仅这 两项政策的实施，年最大转移高峰负荷3 0 多万千瓦。 河北省南部电网为了缓解高峰用电压力，出台了河北省南部电网可中断负荷 补偿办法，即对尖峰时段自愿中断负荷的企业，按照每1 万千瓦累计中断1 小时 补贴l 万元的原则给予经济补偿。2 0 0 3 2 0 0 4 年对一次可中断容量2 0 0 0 千瓦以上 的8 8 家( 次) 企业实施可中断负荷，日最大削减高峰负荷2 4 万千瓦以上，共安排 补贴资金1 0 0 1 万元。 负荷管理的技术措施主要是推广蓄冷和蓄热设备的使用，优化系统的负荷曲 线。河北省在电力蓄能发展方面有一定优势，仅2 0 0 4 年到2 0 0 6 年三年间，河北省 重点组织实施的“蓄冷蓄热”项目就有3 1 项，这些项目实施后，不仅减少了电能 消耗、降低了负荷需求，而且减少了电力建设和运行费用，减少了污染物排放，经 济效益和社会效益都十分显著。 从2 0 0 7 年开始，河北省积极推进节能减排，加大了负荷管理的宣传力度，推 行了多项负荷管理的措施，为了推进负荷管理更好的实施，针对负荷管理的实施效 果进行评价分析显得尤为重要。下面我们首先建立河北省南部电网负荷管理效益分 析体系，然后以2 0 0 8 年为例对负荷管理的年效益进行分析。 兰些皇坐堡主堂垡鲨茎 第三章 河北省南部电网负荷管理效益分析体系的确定 3 1 河北省南部电网负荷管理的目标 河北省电力负荷管理工作从最初出现发展至今已经发生了很大的变化，它区别 于传统的负荷管理，主要区别在于用户的有效参与和负荷管理领域的拓宽。 电力企业借助各种经济的、技术的、行政的手段，充分调动用户参与负荷管理 的积极性，使供需双方共同实现用电管理。而在负荷管理领域方面，除了传统的移 峰填谷等措施外，还增加了柔性负荷、战略性节电和战略性负荷增长等多项措施。 所谓柔性负荷是指为满足机组启停、爬坡、卸载、事故处理等，而使负荷的上升速 度和减少速度延缓而配合的一些负荷，电力公司有时为了避免负荷增长过大而超过 预计值过多而要支付昂贵的违约金，也会可采取柔性负荷手段，例如我们经常听到 的需方发电就是柔性负荷的一种。战略性节电则是由战略节能引起的负荷变化。战 略性负荷增长是指由于电气化而引起的负荷增长，最理想的增长方式是该种增长都 出现在低谷时期d 0 1 。负荷管理的主要管理目标如下图所示。 移峰填谷 战略性节电 战略性负荷增长 图3 1 负荷管理的主要目标 1 2 柔性负荷 华北电力人学硕士学位论文 3 2 负荷管理的分类 电力负荷管理根据管理的方法和手段的不同，可以分为四类，包括直接负荷控 制、分时电价负荷管理、可中断负荷管理和蓄能技术负荷管理。从第二章中我们可 以看出，河北省实施负荷管理也主要是从这几个方面入手的。 ( 1 ) 直接负荷控制是电力部门在电网峰荷时段，在用户同意接受的约定下，系统 调度人员通过远程或自控装置随时控制用户终端用电。对电力供应严重短缺、大量 外购峰荷电力的电网，在失去电力平衡时往往采用这种方法削减峰荷，然后对用户 予以一定的补偿。直接负荷控制多用于城乡居民的用电控制，对于其他用户以停电 损失最小为原则进行排序控制。 ( 2 ) 峰谷分时电价负荷管理。峰谷分时电价是在负荷高峰时段实施高电价、而 在低谷时段实施低电价，通过价格杠杆引导电力用户自觉调整用电方式，把峰段用 电部分转移到平段或谷段，同时实现用电负荷率的提高。应用分时电价负荷管理措 施，往往针对不同行业制定分时电价。不同行业对电价的承受能力和反应程度不同， 对有削峰填谷潜力的企业加大峰谷分时电价力度，而对于削峰能力差，可能产生峰 谷漂移甚至倒置的企业或行业要注意控制，适当调减峰谷差价，尽量避免此类情况 发生。一般多在工业、商业用户中实行峰谷分时电价。峰谷分时电价自1 9 8 0 年开 始在我国推行，经过2 0 几年的完善，除个别电网以外，各省级电网基本上已经制 定并推行了峰谷分时电价办法。目前我国大部分地区采取的峰谷时段划分方法如 下：峰时段为7 ：0 0 一“：0 0 ，17 ：0 0 2 l ：0 0 ；谷时段为2 3 ：0 0 - 次日7 ：0 0 ；其余 时间为平时段，峰、谷、平时段各为8 h 。 ( 3 ) 可中断负荷管理。电力公司与用户签订可中断负荷合同，实行可中断电价， 这种电价相对来说比较低，但在高峰电力供应不足或约定的时段内，电力公司可以 按照预先与用户签订的协议，减少或中断电力供应。一般商业和工业用户多采用此 种管理方式。使用这种方法的关键是设计合理的可中断负荷合同。 ( 4 ) 蓄能技术负荷管理。一般是利用蓄冷空调或蓄热式电锅炉等设备转移负荷， 在深夜用低谷廉价电力蓄冷或蓄热，供需要时使用。它是转移高峰电力、开发低谷 用电、优化资源配置、保护生态环境的一项重要技术措施。这种技术多用于商业、 非工业用户。 3 3 影响负荷管理效益的因素 政策、管理方面的因素对负荷管理效益均有一定的影响。这些影响因素主要有： 总成本、环保因素、金融激励、公众参与率及零售竞争等3 。 ( 1 ) 总成本。对于负荷管理项目来说，最基本的政策因素是如何才能达到成本 华北电力人学硕士学位论文 和费用上的平衡。通常管理部门会要求电力企业实施负荷管理前，应用总成本分析 法评价项目是否成本有效。 ( 2 ) 环保因素。近几年的环境变化，使人们越来越意识到减少能量消耗对减少 环境污染的贡献，因而有必要将该作用量化，在效益分析中加以考虑。即使不能进 行环境影响量的量化计算，也能通过定性等其他方法分析环境因素的影响，这样会 使对负荷管理项目的支持越来越多。所以对环境考虑的越多，电力企业推广实施的 项目就越多，产生的效益愈大。 ( 3 ) 金融激励。在许多国家和地区已经出台了相应的法律法规，规定电力企业 推广实施成本效益好的负荷管理方案替代新建发电厂时将给与更多的资金返还率。 这样就可以激励电力企业扩大负荷管理方案的实施规模。或许电力企业依赖负荷管 理更有利可图。 ( 4 ) 公众参与率。负荷管理项目能够得到更广泛的推广还取决于有更多的合作 伙伴，包括政府、电力企业规划者、环保单位、地方纳税人机构等等。在合作规划 的过程中，人们越来越注重对负荷管理方案的深入分析，这就又助于减少仅从电力 企业和政府两个角度出发考虑问题而产生的不确定性。这样负荷管理效益的不确定 性就随之减少了。 ( 5 ) 零售竞争。近些年，有些国家允许增大零售用户的竞争程度，这在某种程 度上限制了电力公司推广负荷管理项目的规模。一定程度上，电力企业推行的负荷 管理项目规模愈大，成本将越高，费率也越大，此时电力企业在竞争r 益激烈的零 售市场推行规模较大的负荷管理项目变得愈加困难。从而负荷管理规模的限制影响 了其产生的效益。 3 4 ；- - i ：l l ：省南部电网负荷管理效益分析体系 本文将负荷管理效益分解为经济效益和非经济效益两部分，其中非经济效益又 包括环境效益、社会效益以及动态效益三个方面。 3 4 1 负荷管理的经济效益 通过有效的负荷管理措施，可以减少系统用电负荷的峰谷差并有效改善负荷曲 线的形状，从而改善电网运行状况、提高对能源的利用效率，使有限的电力资源发 挥其效益，减少由于电力供需矛盾造成的损失，所以负荷管理可以产生巨大的经济 效益。 经济效益具体指因实施负荷管理后，减少和延缓新建电厂，减少对新设备的投 资支出、以及因此而获得的各项直接或间接经济效益。经济效益的分析是个比较复 杂的问题，它涉及不同的负荷管理措施以及不同的利益主体，下面我们将对负荷管 1 4 华北电力人学硕士学位论文 理的经济效益进行详细分析。 实施电力负荷管理产生了巨大的经济效益，前面我们提到根据负荷管理的方法 和手段不同，负荷管理可以分为四大类：直接负荷控制、分时电价负荷管理、可中 断负荷管理和蓄能技术负荷管理。由于不同用户具有各自的特点，所以对于不同负 荷管理措施，用户的响应度不同，从而对实施的结果产生影响。我们将从成本一效 益分析的角度出发，研究不同负荷管理措施对电力企业及用户产生的影响，最后站 在整个社会的角度分析电力负荷管理产生的综合经济效益。 3 4 1 1 直接负荷控制成本效益分析 直接负荷控制是负荷管理中简单且实用的一种手段，主要是电力部门在系统高 峰负荷时段利用电力监控设备，采取一定控制策略在不同阶段对不同种类的负荷进 行控制，循环、分阶段的切断所需要控制的负荷与系统的联系，从而降低系统高峰 负荷及提高用电负荷率。直接负荷控制措施是削峰的重要手段之一。 ( 1 ) 电力企业角度 电力部门采用直接负荷控制的目的主要是降低系统运行费用、降低高峰负荷、 提高系统负荷率。实施直接负荷控制技术，会给电力企业带来一定的效益，由于直 接负荷控制技术给电力企业带来的效益可通过以下几个指标来反映。 可避免峰荷电量 可避免峰荷电量是综合资源规划中的一个特定概念，是指由于直接负荷控制措 施而使电力系统峰荷期避免的新增电量。在成本一效益分析中，可避免峰荷电量是 一项基础参数和评价指标。其计算公式为： a w = 睨一瞩+ l 公式( 3 - 1 ) 其中：彬表示没有直接负荷控制措施时的峰荷用电量 + 表示实施直接负荷控制措施后的峰荷用电量 可避免峰荷容量 可避免峰荷容量是指由于实施直接负荷控制措施使电力系统避免的新增装机 容量，在数值上即为发电端可避免电力加上与电网相适应的系统备用容量。可避免 峰荷容量计算公式为： q 6 = 而 公式( 3 _ 2 ) 华北电力人学硕士学位论文 其中：包为可避免峰荷容量 为终端可节约的总电量 五为终端用电的同时系数 口为电网输配电损失系数 为发电厂厂用电率 y 为系统备用容量系数 备注：电网输配电损失系数的大小与电源布局、供电范围、电网结构、输配电 方式等多种因素有关，一般在口在0 0 5 到0 1 之间。发电厂厂用电率的大小则与 电网的电站结构、购电比率、电厂规模等因素相关，一般燃煤电厂的在0 0 7 到 0 0 9 之间。 电量边际成本 电量边际成本就是由于实施直接负荷控制措施而节约的供电边际成本。电量边 际成本可表示为： e = 訾 公式( 3 - 3 ) 其中：e 为电量边际成本 c h 为原来的发电供电费用 e + ，为实施直接负荷控制后的发电供应费用 a w 为节电量 容量边际成本 容量边际成本是指在寿命期内，由于直接负荷控制措施的实施使电力系统峰荷 容量减少所避免新增装机容量的单位成本。它在本质上是边际供电成本的节约，即 每增加单位装机容量所需成本的节约。其计算公式如下： c ：互二互= ! ：竺：望9 哩生旦丝旦 公式( 3 4 ) 。 q q 一、 qd q 其中：瓦y - j 装机容- s y - , jq 时的成本 1 6 华北电力大学硕士学位论文 瓦一。为装机容量为q 一，时的成本 c ( q ) 为可变成本，包括运行成本和燃料成本 g ( q ) 为不变成本，即固定资产成本 通过上述的指标分析，可以得到电力企业实施直接负荷控制的效益，即： 饬= a q , c 6 + e公式( 3 - 5 ) 同时，实施直接负荷控制，必然会有一定的成本，电力企业的成本主要包括： 利用电力监控装置进行负荷控制，需要的设备投资费用和管理费用；另一方面，由 于对用户的负荷进行控制，会使电力企业减少一定的电费收入，还要支付一定的补 偿费用。售电收入的减少可用下式计算： 玛= 丽t x p ( ) 一既p ( ) 公式( 3 6 )