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华北电力人学硕十学位论文摘要 摘要 电力需求侧管理是解决电力紧缺问题的 管理经验实施总结的基础上，结合河北南网 点以及河北南网用电量预测结果，分析研究 要性，找出了阻碍河北南网实施d s m 的障碍 所面临的困难，并在理论上提出了一些建议 为依据，从电网企业、发电企业、参与用户 分析，用虚拟变量法和神经网络方法对电量 决策者制定合理的需求侧管理目标。 关键词：电力需求侧管理，成本效益分析， a b s t r a c t 有效手段。本文在对国内外电力需求侧 用电现状分析、行业用电分析、用电特 了电力需求侧管理在技术和经济上的必 ，分析了河北南网实施电力需求侧管理 和解决办法。并以河北南网的相关数据 、中介机构和社会几方面进行成本效益 进行预测，提高了预测的精度，以帮助 短期负荷预测，b p 神经网络 p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m ) c a ns o l v ee l e c t r i cp o w e rs c a r c eq u e s t i o n t h i sa r t i c l ei nt h ef o u n d a t i o nw h i c hs u m m a r i z e st ot h ed o m e s t i ca n df o r e i g np o w e r d e m a n ds i d em a n a g e m e n ti m p l e m e n t a t i o ne x p e r i e n c e ，u n i f i e st h ep r e s e n ts i t u a t i o n a n a l y s i so ft h es o u t hh e b e ig r i d ，t h ep r o f e s s i o ne l e c t r i c i t ya n a l y s i sa n dt h ee l e c t r i c i t y c h a r a c t e r i s t i c ，a n dt h er e s u l to fp o w e rf o r e c a s tm o d e l ，i ts y s t e m a t i c a l l ys t u d i e sa n d a n a l y s e st h et e c h n i c a la n de c o n o m i cf e a s i b i l i t yo ft h ed s m i n t r o d u c e st h et e c h n o l o g i e s u s e di nt h ed s m ，c o n s t r u c t st e c h n i c a li n d e xs y s t e mo ft h ed s m ，a n dp u t sf o r w a r dt h e e c o n o m i cr e s u l te v a l u a t i o n a d o p t i n gt h ec o s t - b e n e f i ta n a l y s i sm e t h o d ，t h i sp a p e rc a r r i e d o u tr e s e a r c ho ns u c ha s p e c ta sp o w e rg r i de n t e r p r i s e 、p o w e rp l a n te n t e r p r i s e 、u s e r s 、 i n t e r m e d i a r yo r g a n i z a t i o na n ds o c i e t y i nt h ee n d ，t h ep a p e ru s et h em o d e lo fd u m m y v a r i a b l e sa n db pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k st oc a r r yo nt h el o a df o r e c a s tt h er e s u l t ，i t i m p r o v e dt h ep r e c i s i o no ff o r e c a s t ，t h i sc a nh e l pp o l i c ym a k e r st of o r m u l a t er e a s o n a b l e d e m a n ds i d em a n a g e m e n to b je c t i v e s r e nr o n g y a n ( m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yw a n gj i n g m i n k e yw o r d s ：p o w e rd e m a n d s i d e m a n a g e m e n t ， c o s t - e f f e c t i v e a n a l y s i s ， s h o r t t e r ml o a df o r e c a s t i n g ，b pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 华北电力人学硕十学位论文摘要 摘要 电力需求侧管理是解决电力紧缺问题的有效手段。本文在对国内外电力需求侧 管理经验实施总结的基础上，结合河北南网用电现状分析、行业用电分析、用电特 点以及河北南网用电量预测结果，分析研究了电力需求侧管理在技术和经济上的必 要性，找出了阻碍河北南网实施d s m 的障碍，分析了河北南网实施电力需求侧管理 所面临的困难，并在理论上提出了一些建议和解决办法。并以河北南网的相关数据 为依据，从电网企业、发电企业、参与用户、中介机构和社会几方面进行成本效益 分析，用虚拟变量法和神经网络方法对电量进行预测，提高了预测的精度，以帮助 决策者制定合理的需求侧管理目标。 关键词：电力需求侧管理，成本效益分析，短期负荷预测，b p 神经网络 a b s t r a c t p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m ) c a ns o l v ee l e c t r i cp o w e rs c a r c eq u e s t i o n t h i sa r t i c l ei nt h ef o u n d a t i o nw h i c hs u m m a r i z e st ot h ed o m e s t i ca n df o r e i g np o w e r d e m a n ds i d em a n a g e m e n ti m p l e m e n t a t i o ne x p e r i e n c e ，u n i f i e st h ep r e s e n ts i t u a t i o n a n a l y s i so ft h es o u t hh e b e ig r i d ，t h ep r o f e s s i o ne l e c t r i c i t ya n a l y s i sa n dt h ee l e c t r i c i t y c h a r a c t e r i s t i c ，a n dt h er e s u l to fp o w e rf o r e c a s tm o d e l ，i ts y s t e m a t i c a l l ys t u d i e sa n d a n a l y s e st h et e c h n i c a la n de c o n o m i cf e a s i b i l i t yo ft h ed s m i n t r o d u c e st h et e c h n o l o g i e s u s e di nt h ed s m ，c o n s t r u c t st e c h n i c a li n d e xs y s t e mo ft h ed s m ，a n dp u t sf o r w a r dt h e e c o n o m i cr e s u l te v a l u a t i o n a d o p t i n gt h ec o s t - b e n e f i ta n a l y s i sm e t h o d ，t h i sp a p e rc a r r i e d o u tr e s e a r c ho ns u c ha s p e c ta sp o w e rg r i de n t e r p r i s e 、p o w e rp l a n te n t e r p r i s e 、u s e r s 、 i n t e r m e d i a r yo r g a n i z a t i o na n ds o c i e t y i nt h ee n d ，t h ep a p e ru s et h em o d e lo fd u m m y v a r i a b l e sa n db pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k st oc a r r yo nt h el o a df o r e c a s tt h er e s u l t ，i t i m p r o v e dt h ep r e c i s i o no ff o r e c a s t ，t h i sc a nh e l pp o l i c ym a k e r st of o r m u l a t er e a s o n a b l e d e m a n ds i d em a n a g e m e n to b je c t i v e s r e nr o n g y a n ( m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yw a n gj i n g m i n k e yw o r d s ：p o w e rd e m a n d s i d em a n a g e m e n t ， c o s t - e f f e c t i v e a n a l y s i s ， s h o r t t e r ml o a df o r e c a s t i n g ，b pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 声明尸明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文河北南网电力需求侧管理研究， 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：互垒蓥= 茎垒么日期：! z ：! 二：竺 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：红刻舢导师签名：地 日期：竺乙堡：!日期：之之! ! ! ! 夕 华北电力人学硕十学位论文 第一章绪论 电是一种安全、高效、清洁的优质能源。它的开发和利用，已成为显示一个国 家和地区现代化水平与综合实力的巨形坐标。然而，从长远看，人均资源匮乏的实 际使得能源供应的整体形势不容乐观。节约用能，提高能效，开发利用新能源和可 再生能源，是国民经济可持续发展的重大战略任务。 在这方面，d s m 大有作为。电力需求侧管理( d s m ) 是指对电力终端用户采取有效 的激励措施，引导他们改变用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和 保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动，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。 1 1 选题背景 能源是国民经济的基础，也是社会经济可持续发展的保障，没有充足的能源供 应，加快工业化过程，保持国民经济的发展也就无从谈起。因此节能是保持能源安 全和经济持续增长的必然选择，也有利于促进社会经济增长方式的转变，增加企业 的竞争力；有效合理地利用资源、节约能源、寻求可持续发展己成为跨入新世纪全 人类的共识。目前，世界各国均在努力探求适合于本国的能源战略，寻求高效的资 源配置方法促进本国经济、能源和环境的协调发展。另一方面，随着人民生活水平 的提高，电力需求迅速增长，同时由于国民经济结构不合理造成的高耗能工业迅速 发展，使得电力负荷峰谷差日益加大。一方面是高峰时段的电力短缺，另一方面是 低谷时段的电力过剩。就全国而言，中国的电力需求侧管理处于加快推进阶段，需 要进一步的完善和提高，能源安全和环境保护是当今世界面临的重大课题，需求侧 管理的政策措施和技术路径仍需要进一步的探索。 河北省从2 0 0 4 - - 2 0 0 6 年，有重点地组织实施了绿色窗口工程、双蓄工程、可 中断负荷工程、百万绿色照明工程等十项绿色工程，并针对项目的实施制定了较完 善的管理办法，其中变频改造项目1 3 2 项、蓄冷蓄热项目3 1 项，谐波治理项目1 6 项，绿色照明项目4 8 项。这些项目实施后不仅减少了电能消耗、降低了负荷要求， 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，在实施示范项目的同时，也带动了全社会一大批节电技术、节能产品的广泛 采用。保证真j 下建立起d s m 的长效机制，为建立和谐社会、节能、环保发挥最大作 用。 华北电力人学硕十学位论文 1 2 选题意义 首先，根据河北南网的实际情况，为建立节约型社会，加强以节电和提高用电 效率为核心的需求侧管理的精神，研究如何丌展和实施需求侧管理，实现提高能源 效率和优化用电方式的目的。 其次，对于解决河北南网季节性、时段性缺电具有重要意义。开展需求侧管理 通过负荷管理和节能策略可以减少高峰负荷，增加低谷负荷，改变负荷特性，缓解 南网季节性、时段性缺电的问题，削减高峰时段电网调峰的压力，提高供电可靠性 与服务水平，缓解拉闸限电的压力。最后，巨大的社会效益和经济效益。减少电力 需求，减少一次能源的消耗与污染物的排放，具有巨大的社会效益；调整能源消费 结构，促进经济的可持续发展；减少用户的电费支出，提高企业能效和产品的竞争 力；提高发电设备利用率，降低发电成本及发电煤耗，推迟电站建设并减少电力建 设的投资。 因此，电力需求侧管理是国家也是河北南网能源战略的重要组成部分，是缓解 电力供应紧张状况、提供电力使用效率的重要举措，是科学发展观的具体体现，对 促进能源经济环境协调发展具有重要意义。 1 3 论文的研究方法 本论文是在搜集一定的国内外电力需求侧管理资料的基础上确定研究内容：广 泛调研河北南网行业用电特点；通过与电力公司，企业等多方面访谈来了解现有的 d s m 项目实施过程中存在的问题；定性研究与定量研究相结合，用成本效益分析方 法帮助企业投资决策；理论与实践相结合，运用实证研究，对河北省南网实施d s m 提出合理的建议。 1 4 论文的主要研究工作 本文工作主要有以下几个部分。 1 、对电力需求侧管理的理论进行概述，总结电力需求侧管理的发展现状。 这一部分是对需求侧管理进行论述，论述国内外电力需求侧管理的实施状况和 成功经验，及电力需求侧管理在河北南网实施的意义。 2 、对河北南网的电力供需情况进行研究。 这部分针对河北南网电力供需情况，具体分析了河北省南网实施电力需求侧管 理的必要性，并对照实施d s m 工作的效果和政策法规环境，分析总结出河北南网实 施d s m 不利因素。 2 华北电力人学硕十学位论文 3 、河北南网电力需求侧管理的成本效益分析。 通过对典型企业，典型项目的调查，了解企业实施d s m 情况。结合统计数据并 给出项目的成本效益分析模型，使企业更加深刻的认识d s m 技术改造的重要性。解 决d s m 成本效益分析的问题，对d s m 参与群体的成本效益及d s m 节电项目的成本效益进 行分析。 4 、建立电力负荷预测模型，对用电量进行预测。 负荷管理是d s m 的重要组成部分，其目的是改善电网负荷曲线形状，使电力负 荷较为均衡的使用，以提高电网运行的经济性和安全性。准确的符合预测是供电企 业进行d s m 工作的前提，由于电是一种不能大量储存的商品，其生产、输送、分配 和使用是在同一时刻完成的，要使电能达到产、销的动态平衡，必须对用电负荷进 行预测，因此，做好河北南网负荷预测在d s m 中不可或缺，同时对供电企业具有实 际的指导意义。 5 、提出河北南网实施电力需求侧管理的对策和建议。 根据河北南网具体情况和前面的分析，提出河北南网实施电力需求侧管理的对策 和建议。 1 5 论文创新点 1 、提出适合河北南网特点的可操作性强的需求侧管理措施； 2 、进行大量的数据资料统计，对河北南网的用电现状进行分析，找出河北南 网实施d s m 的不利因素。 3 、对河北南网的电力d s m 实施效果进行成本效益分析。 4 、利用虚拟变量和神经网络模型进行电力负荷预测，提高了预测精度。 1 6 本章小结 在这一章中主要介绍了电力需求侧管理( d s m ) ，文章的选题背景、选题意义、文章 的主要研究工作、方法和预计取得的成果。 华北电力人学硕十学位论文 第二章电力需求侧管理概述及研究现状 2 1 电力需求侧管理基本概念 2 1 1 定义 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 ，简称d s m ) 是指电力行业( 供应侧) 采取行政、经济手段和技术措施激励电力用户( 需求侧) 采用各种有效的节能技 术改变需求方式，在保证能源服务水平的情况下，降低能源消耗和用电负荷，实现 减少新建电厂投资及一次能源对大气环境的污染，从而取得明显的经济效益和社会 效益口1 。 2 1 2 运营特点 需求侧管理与电力部门传统的用电管理相比本质上不是一码事，而是管理方 式的一种演进和变革。 l 、需求侧管理非常强调在提高用电效率的基础上取得直接的经济效益。需求 侧管理是一种运营活动，它既求效率，更追求效益。任何一种节电措施，都要给社 会、电力公司和用户带来效益，使电力公司和用户都有利可图。 2 、需求侧管理也非常强调建立电力公司和用户之间的伙伴关系。改变过去用 户对电能使用无选择余地的求助地位。 3 、需求侧管理还非常强调基于用户利益基础上的能源服务。电力公司必须树 立能源服务观点，不能不顾用户承受能力和经济利益强行限电等做法去减少用电需 求。更多的是鼓励采用科学的管理方法和先进的技术手段，促使用户主动改变消费 行为和用电方式1 。 2 1 3 供应方资源和需求方资源 1 、供应方资源 ( 1 ) 各种类型的电厂； ( 2 ) 外购电； ( 3 ) 电力系统节省的电力和电量。 2 、需求方资源 ( 1 ) 提高照明空调电动机冷藏电化学设备用电效率所节约的电力和电量： ( 2 ) 蓄冷蓄热蓄电等改变用电方式所节约的电力； 4 华北电力人学硕十学位论文 ( 3 ) 能源替代余能回收所减少和节约的电力和电能； ( 4 ) 合同约定中可中断负荷所节约的电力和电量； ( 5 ) 建筑物保温等完善用电环境条件所节约的电力和电量； ( 6 ) 用户改变消费行为减少用电所节约的电力和电量； ( 7 ) 自备电厂参与调度后减供的电力和电量。 2 1 4 需求侧管理的常用手段 目前，电力需求侧管理常用的有技术财政诱导行政四种手段。 l 、技术手段 指对具体终端用户的用电特点和工艺，采用先进成熟的节电和管理技术，以 及相适应的设备来提高终端用电效率或用电方式。 ( 1 ) 改变用户用电方式的技术手段 以某种方式将用户的用电需求从电网负荷高峰期消减转移，或者增加电网负荷 低谷期的用电量，以改变电力需求在时序上的分布，减少电网高峰负荷，提高系统 运行的可靠性和经济性。目前常用的技术有：蓄冷蓄热技术、增加季节性用户负荷、 增添低谷用电设备、可中断负荷控制等等。 ( 2 ) 提高终端用电效率的技术手段 照明方面：采用紧凑型荧光灯代替白炽灯；用细管荧光灯代替普通粗管荧光 灯；由钠灯代替汞灯；用高效电感镇流器代替普通电感镇流器；用高效反射灯罩代 替普通反射灯罩等高效节能灯具；以及采用声控、光控、时控开关和钥匙开关控制 实行照明节电运行等。 电动机方面：采用高导电、高导磁性能的电动机代替普通电动机，选用与生 产工艺需要容量相匹配的电动机，提高运行的平均负荷率；采用各种调速技术实现 电动机节电运行；实现流水作业降低电动机空载率等。 制冷空调方面：采用智能控制高效空调器节约用电；利用热泵代替电阻加热 的取暖空调节约用电等。 余能余热方面：采用工业炉窑高温余热回收发电、高炉炉顶排气压力发电、 工业锅炉余压发电等用来提高能源利用效率和增加终端用户自给电量；采用热泵热 管和高效换热器等热回收和热传导设备，直接或者间接地减少用电消耗。 交配电方面：采用低铜、铁损的高效变压器，减少变电次数，实行变压器经 济运行；配电线路合理布局和采用无功就地补偿减少配电损失等4 1 。 2 、财政手段 华北电力人学硕十学位论文 指刺激和鼓励用户主动改变消费行为和用电方式，减少电量消耗和电力需求， 是需求侧管理在运营策略方面的重点。主要措施有：电价鼓励、折让鼓励、免费安 装鼓励、借贷优惠鼓励、节电设备租赁鼓励等。其中应用最广的是电价鼓励，合理 的电价水平会促使用户对能源资源有更多的择优机会，可以激发用户削峰填谷和移 峰填谷的积极性。 3 、诱导手段 为了消除用户在认识、经济、技术上的心理障碍，提高对d s m 的响应能力，就 要使用诱导手段，这是d s m 的先行措施。节能要落实在终端，必须通过用户来实现， 只有让用户从技术、经济上对d s m 认可，才能调到他们的积极性。一般采取电视、 广播、报刊、广告、读物、画册等方式提高用户对d s m 的了解，通过讲座、研讨、 培训等形式与用户沟通了解用户的需求。 4 、行政手段 行政手段指政府及其职能部门，通过法律标准政策制度等来规范电力消费的市 场行为，以政府特有的力量来推行节能、约束浪费、保护环境的一种管理活动。行 政法规具有权威性、指导性和强制性，可以从宏观上保障市场的健康运行。同时， 通过制定和贯彻能源效率标准来鼓励生产和使用节能设备。 2 1 5 实施需求侧管理的目的和内容 1 、实施需求侧管理可以实现以下目的： ( 1 ) 降低电力生产成本。包括建设成本，例如推迟装机、减少调峰机组等；也 包括运行成本，例如通过需求侧管理措施削峰填谷、降低运行成本等。 ( 2 ) 降低用户电费支出。通过d s m 措施使用户合理用电，降低单位用电成本。 ( 3 ) 增加全社会用电比例。通过d s m 措施降低用户的单位用电成本，并提高相 应的用电服务，可以扩大用电市场。 ( 4 ) 节约资源和减少环境污染。通过实现上述三个目标，就能够实现第四个目 标。例如，通过d s m 措施推迟装机及通过d s m 措施来扩大全社会用电比例，都会明 显减少污染排放。 由此可知，成功实施电力需求侧管理，可以达到政府( 代表全社会利益) 、电 力公司和用户都获益的“三赢”的目标。 2 、需求侧管理的内容： d s m 要考虑两个方面。一方面要力图以减少的新增装机容量达到系统的电力供 需平衡，就必须千方百计降低电网的最大负荷，其根本措施就是减少用户在电网峰 荷时段的电力需求；另一方面要力图减少系统的发电燃料消耗，就必须设法减少系 6 华北电力人学硕十学何论文 统的发电量，其根本措施就是使用户更有效地利用电能，在满足同样能源服务的同 时减少用电量。 d s m 包括能效管理和负荷管理两个部分： ( 1 ) 能效管理 通过用户采用先进技术和高效设备提高终端用电效率，减少用电消耗，取得节 约电量和减少污染排放的效益。 ( 2 ) 负荷管理 通过负荷整形技术改善用户的用电方式，降低电网最大负荷，取得节约电力和 减少装机容量的效益瞄1 。 2 2d s m 在国内外的发展状况 2 2 1 国外的d s m 介绍 d s m 在发达国家非常受重视，发展很快，从7 0 年代至今，大部分发达国家已经 有很多措施达到商业化和实用化的阶段，并成为电力规划中不可缺少的内容。d s m 最早在美国产生，到现在已经又2 0 多年的发展历程。随着d s m 经验的积累，措施 的完善，d s m 已扩大到加拿大、巴西、墨西哥、法国、德国、荷兰、瑞典、丹麦、 澳大利亚、印度、泰国、韩国以及台湾和香港地区。特别是9 0 年代以来，国际能 源与环境方面的有关组织机构与不少国家的政府合团体都非常关注d s m 的推广和应 用，每年多次召开世界性的研讨会，以期对全球资源的有效利用和环境保护做出贡 献。 在西欧，主要是欧盟的电力公司实施d s m ，电力公司平均节电成本在0 0 1 - 0 0 9 7 美元k w h 之间。根据已实施的一些项目，得到电力公司实施d s m 的平均成本为 0 0 1 8 美元k w h 。而欧盟的供电成本为0 0 4 2 美元k w h ，因此总的来看，西欧实 施的d s m 项目是成功的。尤其引入注目的是，即使能源过剩、电力输出的德国，d s m 的发展也很快，且成效显著。 在东欧，对d s m 兴趣最大的是波兰。波兰电力公司于1 9 9 5 年制定了综合资源 规划，推行节能灯。估计可以获得8 0 万千瓦的避免容量资源，节电成本为o 0 1 美 元k w h ，净效益为2 9 0 0 万美元。电力公司打算投资5 0 0 万美元，主要用于对节能 灯厂家的补贴，支付信息成本，宣传培训，制定市场计划和d s m 计划。预计该项目 能产生2 0 万吨碳的减排，其减排成本为2 1 美元吨碳。 美国开展d s m 已经有2 0 多年的历史，从上个世纪七十年代以来，美国采取提 高能源效率的措施，成效十分显著。在美国，它的平均节电成本约1 6 美分千瓦 时，它的平均移峰成本约3 0 美元千瓦，大大低于其4 美分千瓦时的电力生产成 7 华北电力人学硕十学位论文 本及5 0 0 美元千瓦的投资成本。总之，实施d s m 不论是对政府、电力企业或电力 用户都是有益的，可以取得多赢的效果。实施d s m 具有显著的社会效益和经济效益 【6 】 2 0 0 0 年，美国人均d s m 比1 9 7 3 年增长了7 4 ，而能源消费却几乎一样。能源 效率的提高已成为美国增长最快的能源资源。据预测，到2 0 2 0 年，美国需要新增 发电装机4 亿千瓦，但美国采用需求侧管理，预计可以减少2 6 亿千瓦装机。 根据有关数据可知，o s m 为美国的g d p 增长做出了巨大的贡献。2 0 0 2 年美国的 人均一次能源消费量与1 9 7 3 年几乎相等，但人均g d p 却增长了7 4 。美国d s m 实施 报告显示，所有节能项目平均实施成本为2 美分k w h ，不到新建电厂成本( 5 美分 k w t t 以上) 的一半8 。 2 2 2 国内、河北南网的d s m 介绍 自1 9 9 2 年综合资源规划方法和d s m 技术陆续介绍到我国以来，政府有关主管 部门和学术界非常关注它的应用前景和应采取的措施。在十多年的实践中，取得了 初步的成绩：峰谷电价已经在全国推广，“绿色照明计划( 即节能灯) 在各大中城 市逐步开展，诸如变频调速等先进的节能技术应用也越来越广泛。2 0 0 2 年以来，随 着电力供需矛盾的突出，电力需求侧管理进一步得到了全社会的普遍关注，并由此 进入了一个较快的发展时期。在政府的主导下，各地多措并举，电力需求侧管理取 得了骄人成绩。2 0 0 4 年实现移峰2 1 8 6 万k w ，占全部电力缺口的7 3 3 ，同时电网 平均负荷率为8 5 7 2 ，同比增长1 8 4 个百分点。 河北省是全国开展电力需求侧管理最早的省份之一。多年来，在d s m 组织体系 建设、d s m 专项资金设立、d s m 示范工程项目的开展等方面取得了显著成效，为缓 解全省电力供需矛盾、实现节能减排发挥了十分重要的作用，处于全国前列。近三 年来河北省统一组织实施的需求侧管理节电项目的节电率均在3 4 以上，累计节约 电量近5 亿千瓦时，节约电费约2 5 亿元，减h e - - 氧化碳近5 0 万吨，减排二氧化 硫近0 5 5 万吨。同时在用电高峰期可转移高峰负荷近6 万千瓦，相当于投资3 3 亿元新建电厂的供电能力。 河北省政府站在建设资源节约型社会的高度，于2 0 0 2 年在全国率先建立了政 府组建的d s m 工作机构一省电力需求侧管理指导中心( 以下简称省o s m 中心) 。 该中心是隶属河北省发展和改革委员会的处级事业单位。2 0 0 3 年1 1 月，又建立了 河北省电力需求侧管理产品技术展示展销厅。展厅是集d s m 产品技术展销、宣传、 教育于一体的绿色窗口，旨在通过展、销结合的方式，通过政府、电力企业和用户 等各方面共同努力，全面推动d s m 工作。 此外，从河北省发改委到各市级发改委都设立了主管电力需求侧管理工作的职 华北电力人学硕十学位论文 能机构一电力办；2 0 0 3 年，省电力公司也成立了电力需求侧管理处；市级供电公 司也有相应的部门负责电力需求侧管理工作：省能源监测中心负责对申报专项资金 补贴的需求侧管理项目进行节能效果的监测，并将监测报告反馈给发改委，发改委 以此作为是否给予补贴的依据；各市能源监测站负责对各市企业的节能和节电情况 进行监测，为企业提供指导。电力需求侧管理组织体系的建立，为全面加强电力需 求侧管理提供了有力的组织保障，也是河北省电力需求侧管理工作顺利实施的先决 条件。 河北省电力需求侧管理从9 0 年代初开始起步，从计划用电、节约用电到负荷 管理逐步推进。2 0 0 2 年以“全省电力需求侧管理新闻发布即工作会议”为标志全面 展开。近五年来，全省累计节电约4 0 亿千瓦时，节约煤炭约2 0 0 万吨，减排二氧 化硫约1 2 万吨，二氧化碳约4 0 0 万吨。在2 0 0 3 年迎峰度夏取得显著效果的基础上， 2 0 0 4 年又组织4 1 2 4 家企业错峰避峰，5 2 家企业实施可中断负荷等措施，累计转移 高峰电力1 7 0 万千瓦，利用峰谷电价政策移峰填谷1 1 0 万千瓦，总计2 8 0 万千瓦， 相当投资约1 5 0 亿元新建电厂的可供能力。2 0 0 4 年到2 0 0 6 年三年以来，累计节约 电量近5 亿千瓦时，节约约2 5 亿元，减排二氧化碳近5 0 万t ，减排二氧化硫近0 5 万t ，在高峰期转移负荷6 万k w ，相当于投资3 3 亿元新建电厂的提供能力。 2 2 3 国内、外d s m 相关理论研究现状 目前在国内外，需求侧管理方面的研究非常多。有关d s m 研究有以下几个方面： 文献 9 中精确的对d s m 定义，提出需求侧管理的另外一个内容是扩大电力市场份 额，搞好电力营销，同时给出了基于需求侧管理的电力使用者和供应者之间的关系 的趋势，即电力公司给消费者的电费单上应明确注明各种消费的明细。这就要求对 终端用电器的负荷监控，但是从技术实现上面来说存在着一定的困难。文献 1 0 中系统的阐述了各种需求侧管理的措施，以及各种d s m 措施的特点，不同电力公司 的具体实践经验，每类又分成了3 - 7 种不同的小类。对其他的电力公司提供了借鉴。 文献 1 1 1 2 中则谈论了需求侧管理的实施主体，在竞争性的市场环境下说明政府 可以将实施需求侧管理的任务交给两类主体：实施d s m 获得收益的主体或者是实施 中利益受损的一方，并阐述了对于不同的实施主体政府应该采取哪些措施，由这些 主体来实施的利弊。文献 1 3 1 4 是关于电力需求侧管理的经济可行性分析，文中 分部门、行业系统的详细的进行了分析。电力公司在实施需求侧管理中的损失通过 某些收入分配机制来调整。文献 15 研究了有关需求侧管理中供应侧管理的重要 性，提出了在不同的市场结构下能效标准制定的重要性以及如何制定能效标准。需 求侧管理从最初的计划用电、节约用电、负荷管理，发展到负荷管理与节能技术相 结合，并大力推进节能技术，目前则更关注需求侧管理中对供应侧管理，即对制定 9 华北电力人学硕十学位论文 能效标准的研究。在具体的实施过程中，理论研究还包括需求侧管理资金的来源， 实施主体的确定，对参与各方的激励制度，以及对电价的研究等等。 2 3d s m 实施的意义 1 、实施需求侧管理是电力可持续发展战略，实践科学的发展观、建设资源节 约型社会 为实现党的十六大提出的全面建设小康社会的发展目标，未来我国电力需求将 保持较快的增长速度。在现有能效水平的基础上，预计到2 0 2 0 年全社会用电量将 达到4 万亿k w h ，需要装机容量9 亿k w ( 2 0 0 2 年我国全社会用电量约1 6 3 6 0 亿k w h ， 发电装机容量约3 5 6 亿k w ) ，即每年要增加3 0 0 万k w 的发电容量。因此，要必须 充分认识电力需求侧管理在我国可持续发展战略中的地位和作用，走可持续发展之 路。 2 、实施需求侧管理是改善负荷特性、优化电网运行，电力供需矛盾的需要 近年来，随着人民生活水平的提高和国家经济的快速发展，电力负荷特性也发 生了很大变化，高峰负荷增长迅猛、峰谷差不断拉大、负荷率下降。目前南网占高 峰负荷百分之九十五以上的负荷约1 0 0 0 多万k w ，年累计持续时间只有几十个小时。 如果单纯依靠扩大投资规模增加装机容量来满足短暂的尖峰用电，不仅要投入巨大 的电力建设投资，而且会由于电力设备利用率的不断下降导致发供电成本上升。而 d s m 的实施可以有效的改善此状况，有利于电网的安全运行。 3 、实施d s m 是提高竞争力、改善人民生活质量的需要 目前我国终端能效仅仅相当于发达国家2 0 世纪8 0 年代的水平，单位g d p 的耗 电量是发达国家的3 - - - - 5 倍。2 0 0 0 年我国电力占终端能源消费量的比重约为1 6 1 ， 而日本发达国家超过2 4 ；我国人均用电量只有世界平均水平的的近1 2 ，只有美 国等发达国家的约1 1 0 。通过实施d s m 工作，可以降低终端用电成本，有利于提高 电能在终端能源的竞争力，改善优化能源结构，提高人民生活水平和质量，保护环 境。 4 、d s m 的成功经验显示其巨大经济和社会效益 目前世界上已有3 0 多个国家j 下在系统丌展需求侧管理工作，在节约电力建设 投资、改善电网运行的经济性和可靠性、抑制电价的上升幅度、减少用户的电费开 支、节约能源及保护环境等许多方面取得了良好的效果，积累了宝贵的经验n 引。 2 4 本章小结 本章主要是对d s m 进行论述，介绍了国内外d s m 的实施及研究状况，d s m 在国 l o 华北电力人学硕十学位论文 内及河北省实施的成功经验，本章在论文中的作用主要是为了以后的章节作铺挚。 在后面章节中，要对河北南网需求侧管理进行研究，包括使用成本效益分析的 方法对d s m 的必要性做了详细研究，从而使企业更加深刻的认识到d s m 技术改造的 重要性，目的是加强以节电和提高用电效率为核心的需求侧管理，加大推行力度。 负荷管理是d s m 的重要组成部分，通过电力负荷预测，实现河北南网电力需求 侧管理的负荷管理、有序用电管理和能效管理的科学化。 华北电力人学硕十学位论文 第三章；g ：j e 南网d s m 现状与潜力研究 3 1 河北南网电力供需概况 我省南网由沧州、衡水、保定、石家庄、邯郸、邢台六个市级供电网络组成。 2 0 0 4 年河北省全社会用电量为1 2 9 1 4 亿千瓦时，同比增长1 7 2 8 ，高于全国 2 3 8 个百分点，居全国第五位。其中，河北南网全社会用量达到7 5 2 1 4 亿千瓦时， 同比增长1 3 5 3 ；全省发电量1 2 4 9 5 2 亿千瓦时，同比增长1 5 4 l ，高于全国o 6 1 个百分点，居全国第四位。其中南部电网发电量7 1 4 8 9 亿千瓦时，同比增长1 7 3 9 ； 2 0 0 4 年用电市场需求旺盛，河北南网发购电最大负荷均创历史新高，电力供应非常 紧张，矛盾非常突出。2 0 0 4 年河北省全网潜在南部电网最大负荷1 0 4 9 万千瓦，同 比增长1 1 6 ；南部电网最大潜在负荷1 1 6 2 万千瓦，同比增长9 5 6 。 2 0 0 5 年全省全社会用电量达到1 5 0 1 9 2 4 亿千瓦时，同比增长1 6 3 ，其中南 网8 5 2 4 1 亿千瓦时，同比增长1 3 3 3 。全网潜在最大负荷1 3 8 4 2 亿千瓦时，同比 增长1 9 0 9 ：实际最大负荷l1 9 8 5 亿千瓦，同比增长1 4 2 6 。 2 0 0 6 年全省全社会用电量达到1 7 3 5 亿千瓦时，同比增长1 5 5 ，其中南网 9 5 9 2 1 亿千瓦时，同比增长1 2 5 3 ，河北南网2 0 0 6 年电力供需呈现“前紧后松 的形势，由于大机组投产形成生产能力主要集中在四季度，造成春灌及迎峰度夏期 间的电力供需形势仍较为紧张，并出现两天的高峰时段限电。下半年随着沧东# 2 机、西柏坡# 5 、6 机等新建机组的相继投产，装机容量新增3 0 7 万千瓦，电力供需 形势发生明显缓和，最大电力富裕1 0 0 万千瓦。装机和外购电规模进一步扩大， 电力供应能力大幅度提高。随着电力基本建设的加快，2 0 0 6 年末南网统调装机容量 比上年同期增加3 0 2 1 万千瓦，外购电力新增6 0 万千瓦，统调发购电容量达1 6 3 9 万千瓦。发购电能力的大幅度提高为缓解南网电力供需紧张形势提供了必不可少的 硬件支撑。针对南网内机组及长期外购合同电力仍然不能满足季节性高峰用电需求 的实际，充分利用华北区域网电力交易平台，积极组织临时外购电力，累计交易1 0 6 笔，最大外购电力达3 1 9 万千瓦，最大增购电力达到了1 9 0 万千瓦。2 0 0 6 年以来南 网限电仅有2 天，比上年减少9 0 天。 根据河北省电力公司统计数据，2 0 0 7 上半年全社会用电量达9 5 8 4 6 亿千瓦时， 同比增长1 7 5 ，其中工业用电量7 2 3 1 2 亿千瓦时，增长2 0 ，城乡居民生活用电 量9 5 7 2 亿千瓦时，增长1 2 5 。 1 2 华北电力大学硕 学位论文 表31 河北南网发甩电量( 2 0 0 1 2 0 0 0 )单位：亿千瓦时 年份 2 0 0 i2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 6 发电量 5 1 76 85 7 0 9 36 0 89 87 1 48 97 7 60 09 3 l4 9 全社会用电量 5 5 08 86 1 00 96 6 24 07 5 21 48 5 2 4 19 5 92 2 第一产业5 8 6 77 54 87 4 3 49 1 2 29 8 7 51 1 43 0 第二产业 3 7 38 24 0 7 8 34 5 2 9 55 1 73 05 8 84 46 5 85 2 第三产业 5 3 9 25 2 4 75 5 6 65 38 15 86 26 3 6 7 居民生活 6 4 4 57 3 6 87 9 5 38 98 11 0 6 ；81 2 27 2 0 0 l2 0 0 2 2 0 0 32 0 0 4 2 0 0 52 0 0 0 年份 一自i 一全社会用电量 第一- 产业 第二产业 * 一第三产业 一居b 生 图3 一l 河北南网发用电量图 表3 2 河北南网用电增长率( 2 0 0 1 2 0 0 6 )单位：( ) 年份 2 0 0 12 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 52 0 0 6 全社会用电增长率 69 0 1 07 5 85 8 1 35 3 1 3 3 31 2 5 3 第一产业 2 57 92 8 6 5l _ 5 l2 2782 51 57 4 第二产业 55 290 9l l0 61 421 37 5 1 1 9 0 第三产业 一33 026 8 6 0 8 33 2 8 9 。8 6 l 居民生活 98 9 1 43 279 41 29 2 1 86 71 51 2 华北电力 学硕十学位论文 图32 河北南网用电增长率图 通过表3 一l 我们可以很直观的看出，河北南网的发、用电数量均呈大幅度增 长趋势，其中用电量的增长要大于发电量的增长速度：2 0 0 2 年以前，用电量与发电 量差值小于3 5 亿k w h ，供需关系基本平衡。2 0 0 2 年以后，用电量与发电量差值越 来越大，且供需缺口逐年增大，导致供需矛盾日益突出，加剧r 我省电力供应的紧 张状况。由表2 可知第一产业在2 0 0 1 年、2 0 0 2 年、2 0 0 4 年增长幅度较大，可能与 天气干旱、降水量小肯很大关系，第二产业用电量增长幅度较大，增长较快，近两 年保持在1 3 【三【上的增长率。这与我省经济持续较快较好的发展是分不开的，工业 的发展从而带动电力消费增加；2 0 0 5 年第一、第三产业用电增长有所减缓，这主 要得利于我省需求侧管理工作的有效开展和实施，在一定程度上缓解了我省电力供 需矛盾。而2 0 0 5 年我省河北南网居民用电依然保持j 8 6 7