（电力系统及其自动化专业论文）基于灵敏度分析的电力需求侧管理.pdfVIP

abstract with the development of economy and shortage of water and coal, in time of stress because of the gap of power widen, the thing that put demand side management in practice is no time to delay. now on the basis of effective influence abroad and experiences in state, we could be step on the juice of demand side management, then settle the problem of power system. it is a popular topic of power system stability, especially voltage stability. as before there are a lot of method to study this topic. for example, from the aspect of the side of generator or in terms of the net character and so on, they can find the critical point or critical areas from that. but now the study of the demand side management is from the cost for the power. the paper studies the critical point from the aspect of demand side management, especially the critical load point based on the sensitivity. in this paper, starting from the demand side to study and discuss the weak- node power system problems, in particular through the sensitivity analysis of the load power is weak. sensitivity analysis through the power to sort the load node, the composite node load characteristics and load curve characteristics, combined with the perspective of economic analysis to the peak of power distributing the valley combined resection of the load means, dividing the long- term strategy, medium- term strategy and contingency strategies, thus ensuring that the entire power system to run stable and healthy. key words: power system demand side management the sensitivity the node 三峡大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明 确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名： 日 期： 1 引 言 上个世纪七十年代，世界出现能源危机，一些发达国家开始利用电力需求侧管理 节约用户端的使用能源，并且把节约下的能源看作是一种新的能源。所以，也可以说 需求侧管理是一种新能源。 在国外需求侧管理已经取得的巨大成效和国内所面临的装 机容量的压力下，从 93 年开始，我国电力部门召开专门会议，重点加大需求侧管理 的投资、研究和实施力度。虽然国内在近二十年来，在需求侧管理方面取得的一些示 范工程或局部区域取得了初步成效，但在我国现在所面临的紧迫形势下，是远远不够 的。 近年来电力需求侧管理也用于增强电力系统稳定性方面， 通过用户的综合用电行 为，或者在需求侧方的某些减负荷方案来避免电力系统事故的发生，从而提供整个电 力网络的稳定性。随着现代工业生产的高度发展和能源、环境、投资各方面的改变, 现代电力系统发生了许多变化, 电力系统规模已越来越庞大, 负荷也越来越重, 从而使 电网结构相对脆弱。大力发展电力需求侧管理是长效的可持续性发展的道路。 2 1 绪论 1 . 1 选题背景及研究意义 近几年来，由于国家经济的高速发展，人民生活用电水平的不断提高和第三产业 的快速发展，用电需求量急剧增加，负荷利用率越来越低，负荷峰谷差越来越大。但 是装机速度和容量远远跟不上负荷的增长，供需缺口越来越大。在这种情况下，迫切 需要电力系统的需求侧管理进行移峰填谷，优化电能质量。而另一方面呢，经济的发 展需要能源，在当今的世界上, 经济的发展和人民生活条件的改善总是伴随着电力需 求的增长，然而, 新的能源供应都需要付出沉重的环保代价。要尽可能地减轻新的能 源供应对环保的影响，而又不减缓经济的增长、不影响人们舒适的生活, 就必须寻找 可以提高电能利用率的办法。当今, 在世界各发达国家大力推行和应用的需求侧管理 就是这样一种能够提高能效的技术。 长期以来我国电力资源紧缺，尤其在现阶段，国民经济高速发展，工业、农业、 商业和高科技产业的不断增长，拉动电力需求增长迅猛，电力的快速发展跟不上经济 快速增长的步伐，这超出了资源的支撑能力等。统计数据显示，我国在近几年的用电 量增长速度明显大于国民经济的增长速度， 加上经济结构不合理、 经济增长方式粗放、 能耗过大，常有“季节性、时段性”电力短缺。然而由于电力资源调配，计量，管理 和控制等方面的问题，造成大量的资源浪费。在这种情况下，如何通过电力需求侧管 理来缓解电力供应压力就成为一个重要的课题。这要求我们不仅要抓电力建设，要同 时狠抓电力需求侧管理。它既有助于我国电力工业、经济和社会可持续发展，又能起 到改善经济结构和产业结构、实施向节能型社会、高能效经济转轨的促进作用: 它既 能提高电力工业管理水平，又能引导资源优化配置促进高科技型、绿色环保型企业的 良性发展; 它既能引导全社会电力用户科学用电和合理用电，解决经济快速发展期的 电力供需平衡，又是一种集约型、效益型的长效工作机制。 随着我国经济的发展，能源瓶颈问题将更加突出，但如果只增加电力基础设施投 资，不进行节能，将造成能源的极大浪费. 特别是近 1 0 年以来，负荷的增长速度大于 电量的增长， 使得电网的负荷率下降， 峰谷差加大， 为电网调峰及经济运行带来困难， 并且也影响了电网运行的可靠性及经济性。随着经济的发展及生活水平的提高，这一 趋势将继续发展. 当前国内各大中城市均出现了电力紧张的情况，这一方面是国民经 济快速增长的反映。另一方面，也反应出电力工业的发展与限制的矛盾日益显现，电 力工业的发展越来越受到现有资源和环境保护因素的制约。 从实现电力工业的可持续 发展和社会系统资源利用最优出发，必须高度重视电力需求侧管理 d s m的研究和开 发，加大 d s m 的运用和发展。 2 0 0 4年 5月，国家发展改革委和国家电力监管委员会联合发出加强电力需求 3 侧管理工作的指导意见 ， 指导意见要求: 各地政府负责主持、推动本地区电力需 求侧管理工作，组织制订有关电力需求侧管理的法规、政策、标准和规划，并积极筹 措资金，推动需求侧管理工作。电监会协助政府开展工作，并监督核查落实情况。各 地电网经营企业是电力需求侧管理工作的主体，在电力系统规划、生产和运行管理中 落实电力需求侧管理的各项具体措施，保障居民生活、交通信号灯、农业灌溉以及其 他重要用户的用电。电力用户要优化用电方式，制订节电规划，配合当地政府落实各 项电力负荷管理措施。这是指导我国全面开展电力需求侧管理工作的纲领性文件，也 是将电力需求侧管理纳入到法律框架中的基础性文件。 电力需求侧管理是促进电力工 业与国民经济、社会协调发展的系统工程，涉及到政府、电力企业及广大电力用户的 许多方面，这一文件的出台将指导各地区尽快制定电力需求侧管理的实施细则，规范 电力需求侧管理的活动, 推进和全面开展需求侧管理工作。该文件在充分肯定电力需 求侧管理对缓解当前电力短缺的作用的同时， 也强调电力需求侧管理是国家能源战略 的重要组成部分，确立了需求侧管理在我国可持续发展中的战略地位。 电力需求侧管理在缓解电力短缺中的作用已经显现。预计到电力供应不足，2 0 0 3 年 4 月以来，国务院办公厅、国家发改委、国家电监会及国家电网公司相继出台了一 系列文件，并召开会议部署工作，提出要采用电力需求侧管理的办法，科学合理地引 导电力消费，降低高峰电力需求，以缓解电力供应紧张的局面。各地政府部门与供电 企业共同防作，在努力增加供电能力的同时，积极开展需求侧管理工作。如通过组织 供电企业与电力用户充分协商等办法，提前制定错峰、避峰措施; 通过调整企业生产 作息时间、周轮休时间、设备检修时间等，转移部分高峰负荷; 积极推广冰蓄冷空调、 节能灯、变频调速等高效用电设备。同时，部分省广开渠道积极筹措资金，对可中断 负荷的用户给予补偿， 以经济手段引导用户主动参与需求侧管理， 调节电力供求关系， 提高资源利用率和能源效率。此外，政府充分发挥引导、规范、舆论作用，为广大用 户提供电力供需形势信息，争取全社会的理解和支持。实践证明: 需求侧管理在缓解 电力短缺中发挥了很大的作用。 因此， 对我国实施电力需求侧管理的对策与措施进行研究能够对缓解我国当前电 力紧张形势及我国经济社会可持续发展， 特别是电力企业的可持续发展起到积极的指 导意义。 根据我国目前和今后一个时期的电力供求状况和经济发展状况, d s m 有了广阔的 应用前景, 从以下几个方面可说明在我国实施需求侧管理大有潜力: 1 、从用电设备的效率来看, 欧美国家设施先进、效率高; 我国用电设施相对落后, 效率也较低, 我国用电设施效率能达到欧美国家水平, 还有相当大的节电潜力。 4 2 、从用电价格来看, 我国大多数地区的电价水平不仅远低于国际价格水平, 而且 还低于与煤、油、燃气的比价。因此, 工农业生产和居民生活用能急剧地向电力倾斜, 增加了电力短缺的压力。 据我国部分煤炭矿点调查的数据, 从 1 9 8 7 年至 1 9 9 7 年, 煤炭 价格上升四倍, 液化气的价格也上升了三倍多, 而城市居民用电价格变化不大, 如果能 够使煤、油、燃气与电力维持合理比价, 就可以合理利用能源, 减轻电力短缺的压力。 3 、 从电力供应的情况来看, 欧美国家多数电力公司发电能力富裕, 电力供应充足, 他们仅仅从保护环境出发, 仍然在努力加强电力需求侧管理, 注意削峰和节电; 我国缺 电已经持续了三十来年, 目前的 “缓和” 只是暂时的, 加强电力需求侧管理对我国来说, 不仅可以减轻环境污染问题, 还可以解决电力电量平衡问题。 4 、从电网的调峰能力为看, 欧美国家发电能源多样化, 燃油和燃气电站比重大, 有相当充足的调峰能力, 他们仍致力于直接负荷控制和安排可中断负荷, 进行削峰填 谷以压低峰荷。 1 . 2 国内外研究现状 国外在重视需求侧管理方面比我国起步要早， 其需求侧管理系统比我国同种系统 的发展也成熟，所以我国在管理和系统研制上有很多可以借鉴的例子。目前，澳大利 亚，美国等根据自己的国情出台新的政策，研制出更完善的 d s m 系统。 d s m 产生于 2 0 世纪 7 0 年代能源危机之后的美国等西方工业化国家。其概念最早 于 1 9 8 1年由美国电力研究学院( e p r i ) 的副院长克拉克. w . 盖林斯提出。 1 自 7 0年代 以来，整体资源计划( i r p ) 和需求侧管理( d s m ) 的成功实施已使美国、加拿大、澳大利 亚等发达国家，以及泰国、马来西亚等发展中国家在节能、提高能源利用效益和环境 效益等方面取得了显著成绩。美国在 1 9 7 3 年以前能源效率排在世界第 9 位，1 9 9 1 年 已跃为第 5位。当然这不能全部归功于实施 d s m ( 还有政府的法规、经济手段以及公 民节能意识增强等) ，但它确实起了极大促进作用。截止 1 9 9 1年底，全美已有 1 1 0 0 多个电力单位( 包括国营、 私营、 股份和农业合作社等， 美国共有 1 7 0 0 多个电力单位) 实施了 1 4 0 0 余项 d s m 措施，其中 4 3 0 多个电力公司已实施综合资源计划或最小成本 计划。实施 d s m 的投资已占公司运行收入的 7 % 以上，已推迟了 1 8 0 0 0 兆瓦新装机 2 - 5 年，同时也减少用户支出，并显著减排了各种污染物。据美国能源部所属 5 个国家实 验室研究结果，未来 2 0 年电力需求的 1 / 3 要通过实施 d s m 来满足。在这个范围内节 电投资( 即 d s m 投资) 只等于装机投资的 5 0 % 稍强一点。当然各个国家在 d s m 的实施技 术上稍有不同。在发达国家中基本上采取分时电价，政策法规和节能蓄能设备三个大 的方面来进行需求侧管理的手段；而对于发展中国家而言，如印尼，因为硬件设备的 推广有很大的困难，因此需要政府的补贴或者这方面相对来说较弱。 进入 8 0年代中期后。许多发展中国家( 或地区) ，如印度、马来西亚、泰国、巴 5 西及我国的台湾也开始实施 d s m ，并已取得了一定的效果。 就国内而言，自九十年代我国引入 d s m 概念以来，许多专家和领导也对其相当关 注， 涌现了大量的文献， 特别就在中国实施 d s m 的必要性和可行性进入探入剖析 2 3 。 尤其是近几年，国内经济高速发展导致电力供应的紧张局面一时难以缓解，d s m 作为 一项有效措施被重视起来。 目前我国电力系统用电需求侧管理系统发展还处在初级阶 段，只是在少数城市进行了局部试点。由于大、中工业用户及配电变压器分布点多、 位置杂乱，如何使整个系统信息的方便的集成，已成为需求侧及用户用电现场管理系 统进行大面积推广的最主要问题。 我国自 1 9 9 2年开始, d s m技术被陆续介绍到我国。先后在深圳、珠海、北京、 上海等地开展了d s m 可行性研究, 对部分耗能大户实施了d s m 技术, 并且在一些区域实 行了试点工程，取得了显著的效益。例如在北京地区为了解决调峰困难等问题, 开始 了 d s m技术应用的推广工作, 并选取了首都钢铁公司厂区作为试点。试点的结果表明 首都钢铁公司电网高峰负荷率由同期的9 2 % 提高到9 8 % , 移峰5 0 m w , 经济效益和社会效 益显著。由于近几年能源的紧缺中国从粗放型经济走向集约型经济，各电力公司加大 了重视的力度。例如江苏，2 0 0 3 年，江苏用电负荷增势迅猛，屡创新高。7 月初，全 省统调用电负荷冲破 2 0 0 0 万 k w 大关。7 月 2 5 日全省负荷需求约为 2 4 2 0 万 k w ，超出 了电网供电承受极限。当时，全省电网通过优化调度，合理安排电网运行方式，下大 力气加强需求侧管理，错峰容量达 2 1 0 万 k w ，使电网负荷控制在 2 2 1 0 万 k w 。8 月 1 日， 全省实际电力需求飚升至 2 6 0 0 万 k w 以上， 当时全省统调用电负荷 2 2 1 5 . 4 万 k w ， 通过需求侧管理削减了3 8 9 . 4 万k w 。 进入2 0 0 3 年冬季， 全省网供最大用电负荷达2 0 5 2 万 k w ，发电出力 1 6 7 5万 k w ，通过需求侧管理错峰轮峰等平衡达 3 7 4万 k w 。但是实 际上目前我国已经建立的 d s m 系统在技术上并不能完全满足各项标准。 随着国民经济产业结构的调整和电力工业的发展，用电结构发生了很大的变化， 突出表现为第三产业用电比重的不断上升，居民生活用电增长迅速，并相应使供电负 荷率呈下降趋，而峰谷差则逐年增大。同时，电网装机的单机容量越来越大，单机发 电容量的投资也逐年上升，正是这些原因，使得负荷调整成为当前电力工业的一项迫 切任务。对负荷进行移峰填谷可以提高电网的负荷率，改善发供电设备的利用率，降 低发电煤耗和厂用电率，减少供电损耗，从而降低供电成本。同时，通过移峰填谷， 增加对用电负荷的控制力，缩小用电峰谷差，可使发供电设备处于最佳运行状态，相 应延长设备的运行寿命，提高供电的安全性，也有利于稳定电网的频率和提高电压合 格率，保证供电质量及可靠性。因此，在我国进行需求侧管理，促进用户对负荷进行 削峰填谷，是提高电能利用率的有效途径。 在市场条件下，推行峰谷分时电价是需求侧管理应用中的一个重要方面，既可以 6 提高用电负荷率，缓解高峰用电的紧张局面，也可以提高社会的综合效益，最大限度 地满足用户的用电需求; 推行分时定价可以帮助用户了解高效清洁的电能在某些时段 比其他能源更合算，可以使用户从使用其它能源转而在某些时段使用电能。从而在不 增加高峰负荷的情况下，达到增供扩销的目的。 在西方国家，分时电价应用比较广泛。例如，法国从 1 9 5 7年开始实行第一个绿 色电价，绿色电价对大用户将一年分为 8 个时段，对容量不超过 1 0 m w 的用户将 1 年 分为 5 个时段; 自 1 9 8 4 年以来， 以低压供电的小型工业和生产用户已执行分 4 个时段 的黄色电价。在低压用户中，1 9 6 5 年引入蓝色电价，该电价有 2 种不同的电价选择， 高峰电价和低谷电价。随着储热技术的发展，这种电价也迅速发展。如今，约 1 0 0 0 万用户选择了这种电价，超过了所有用户的 1 / 3 。由于分时电价在低压用户中实施成 功，法国电力公司低谷时间的用电量明显增加。现在，大部分的低压网络在低谷时间 出现了用电高峰。 分时电价的办法，在我国也逐步推广。1 9 8 0年开始了分时电价的试点，1 9 8 5年 国务院发布了实行多种电价的暂行规定。 近几年的峰谷分时电价己经起到了移峰填谷 的实际效果。上海 1 9 9 4 年开始在 1 7 0 0 个用户中实行分时电价，执行的结果，高峰时 段的电量比低谷时段少。山东省实行分时电价，电网移峰填谷 5 0 万 k w 。用户合理安 排用电时间，减少了高峰时段电力公司对用户的限电，使电力资源的利用趋于合理。 当前推行峰谷分时电价，最核心的是适当拉大峰谷分时电价的价差，进一步扩大实施 的范围。如江苏省把峰谷电价比从原来的 3 : 1 扩大为 5 : 1 ，并允许居民用户自愿选择 峰谷电价，使全省统调用电负荷率大幅度提高，可转移负荷达 1 0 0 万千瓦。 另外实施季节性电价、两部制电价和可中断电价等也是需求侧管理中的几种实 用。如上海市近几年在 7 月 1 口至 9月 3 0 日期间实行夏季季节性电价。福建省在用 电紧张的季节性电价上浮 1 0 % ，从实施的效果看是很明显的。辽宁省的季节性用电高 峰一般在冬季，其中取暖期间最为突出。但随着空调的广泛应用，在持续高温大气的 情况下，辽宁省也显露出夏季高峰负荷的趋势。那么，合理地提高季节性高峰负荷期 间的电价，对于缓解电力供需矛盾，实施需求侧管理，必将发挥积极的作用。实施可 中断负荷补偿，鼓励企业在用电高峰期让出负荷空间，缓解高峰压力，成效也十分显 著。当然，实施可中断负荷补偿，关键是落实补偿资金。目前，缺电严重的省份，己 经实施了这项称为由 “政府买电” 的政策， 如河北省在夏季开展可中断负荷试点工程， 共有上百家特大型、大型企业参与，中断负荷 2 5 万千瓦，其效果显而易见。 目前，无论国内外，对电力资源需求侧管理的研究主要集中在： 1 ) 研究电网调度者如何根据各类用户签订的可中断负荷合同，削减电网峰荷( 年 峰荷、日峰荷) 的最优调度方案及其数学模型。 7 2 ) 探讨实现电力需求侧管理的自动化监控技术， 如负荷控制系统、 自动读表系统、 以及适合于需求侧管理的公用事业网络的体系结构。 3 ) 分析中心大城网供需关系紧张时需求侧的用电行为， 以及中心大城网电压崩溃 的潜在危机。研究实行“可削减负荷” 、配置自动减负设备的必要性。 4 ) 研究发现“电力消耗零增长”的新方案。利用政策法规的调整及电价杠杆调节 的综合作用，取得电力消耗零增长的效果。 4 1 . 3 存在的问题 本文提出一系列体制规划，有部分是构想，实施起来肯定有很多困难和阻碍。比 如说有以下障碍。 从 1 9 9 2 起我国各地陆续开始了 d s m 的实践和推广。至今，十多年来d s m 对于缓 解我国各大中城市均出现了电力紧张的情况， 对于我国电力工业的发展和国民经济增 长起了非常显著的促进作用，但同时我们也应该认识到，当前我国的电力需求侧管理 工作仍然存在以下障碍，只有克服这些障碍，需求侧管理工作才能得到积极、健康的 发展。才能更好的发挥重要作用。 1 ）缺乏法律法规支持 电力需求侧管理涉及到众多社会主体的利益调整。 实施 d s m 必须得到政府的引导 与支持，电力公司与用户密切合作，在互利互惠的基础上，共同分享 d s m 的成果及效 益。这需要有法律、法规的保证或支持 d s m 的法规框架。美国 d s m 方面的法案是经过 多年逐步形成并不断完善的。1 9 7 8年颁布“节能政策法”( n a t i o n a l e n e r g y c o n s e r v a t i o n p o l i c y a c t ) 及“公共事业管理政策法”( t h e p u b l i c u t i l i t i e s m a n a g e m e n t p o l i c y a c t ) ; 1 9 8 7 年又有“国家耗能器具节能法” ，( e n e r g y - c o n s u m i n g a p p a r a t u s a c t ) 1 9 9 0年又有“空气清洁修正案”( c l e a n - a i r a c t ) 。这一系列法规 为节能节电开辟了道路，也促进了 d s m 的发展。 虽然， 目前我国与电力需求侧管理相关的有 节约能源法 ，节约用电管理办法 ， 另外 2 0 0 4 年 5 月，国家发展改革委和国家电力监管委员会联合发出加强电力需求 侧管理工作的指导意见 。不难看到，相比较那些较早实施 d s m的西方发达国家，我 国目前还缺乏法规政策的支持， 因此不利于有效调动各利益主体的积极性及充分实现 各种资源的优化配置。 2 ）d s m 项目风险大 国外 d s m 项目的实施，大多是有政策支持的。美国电力需求侧管理专项基金主要 在州一级收取运作。根据承担主要运作管理任务的机构不同、职责不一，可分为以下 几种典型的模式：政府直接管理模式，典型的有纽约州；电力公司管理模式，典型的 有康涅狄格州、加利福尼亚州；独立第三方管理模式，典型的有佛蒙特州。 5 通过折 8 扣补偿购置高效电动机的费用超支部分，而基本购置费，即相当于普通电动机的购置 费，由用户承担。用户可通过节约电费支出，在短期内收回投资。折扣这部分投资， 一般情况下，3 年之内可得到补偿。同时，电网公司还可按照同基本购置费的某一比 例， 通过折扣按节电效益共享原则向用户补贴。 电网公司与机电设备经销机构和用户， 特别是大用户，签订合同( 内容包括折扣费用) ，以促进这一措施的实施。尽管上述提 高电动机效率及变频调速是很好的 d s m 项目，其节能潜力很大，但由于中国正处于经 济结构调整中，许多企业在向市场经济过渡时，会遇到更多问题和困难，产品的市场 前景不明朗，又受到加入 w t o后，国外产品涌入的压力，企业很难筹措到资金从事 d s m 项目。由于没有特殊政策支持，也加大了 d s m 项目的风险，很难保证其投入的回 收。 3 ）资金来源渠道不畅 需求侧管理采用激励手段，鼓励需求方( 用户) 节约能源。激励虽然有多种办法， 但还是要靠经济手段，通过经济杠杆调节用电需求。有效的激励离不开资金，需求侧 采取节约能源措施也离不开资金，大量管理工作更需要资金。资金成为需求侧管理的 要素之一。 资金来源以及投资渠道与利益分配问题的解决便成为推广需求侧管理必须 解决的现实问题。国外需求侧管理项目的资金来源主要有: 政府、设备制造商、电力 公司、能源服务公司、国际金融组织、其它组织等。 资金来源是我国现阶段实施 d s m 的难点之一。以美国的经验，由于实施了 d s m ， 可能会减少电力公司的售电量，能源管制委员会在电力公司中请电价的时候，可以增 加一点，把电力公司的投资和损失收回来。电力公司在实施 d s m 中有规定，如果用户 买了最有节能的器具，会有折扣。鼓励大家用最有效能的电器设备，以减低负荷。 4 ）电价不合理 我国电价形成机制不合理，电价未反映供求关系，价格构成中没有对电力商品品 质的要求导致电价的扭曲显得日益突出。 科学合理的电价水平及结构是引导电力资源实现优化配置的关键， 其前提是体现 用户公平负担的原则。现行的电价结构，实行峰谷分时电价是推进电力需求侧管理的 核心，但现时执行的峰谷分时电价结构不合理，峰电价只为谷电价的 2 - 3 倍，对用电 客户移峰填谷的激励作用不大。另外，两部制电价使用而很窄，两部制电价的基本电 价严重偏低，电度电价偏高，仅靠电度电价拉开差距，对用户激励作用也不大。工业 发达国家在两部制电价的基础上，实行峰谷分时电价和季节性电价，峰谷价之比可以 拉大到 8 - 1 0 倍。 季节性电价对抑制高峰用电负荷，缓解季节性的供需矛盾有很大作用，避峰电价 是削减电网高峰负荷、改善电网负荷特性的重要手段，但这些科学合理的电价政策还 9 没有得到广泛的应用。 5 ）d s m 宣传力度不够，对实施电力需求侧管理的意义缺乏足够的认识 电力需求侧管理工作的核心是提高用电效率。电力作为一种清洁的一次能源，在 社会和经济发展中起着重要的基础性作用。从可持续发展的角度出发，无论是电力紧 缺还是电力过剩时期，都应该从长远意义上节约资源的角度坚持做好需求侧管理工 作。而我国的需求侧管理是在缺电的形势下兴起的，很多部门将其作为特殊时期的短 期工作对待，单纯依靠行政手段实施错峰、避峰，还没有意识到需求侧管理的真正意 义。 6 d s m 在政府有关部门如计委、经贸委及电力公司中具有一定的知名度，而在广大 的电力用户中，真正了解 d s m 的人却很少，d s m 的功能、作用、措施、效果还没有被 广大用户了解，如何推广 d s m ，这是一个很大的障碍，中国的老百姓是很理智的，一 旦他们了解 d s m 的作用及重要性，他们会大力支持及积极参与的，如中国北方水资源 短缺，当老百姓知道需要资金进行污水处理保护环境及处理后再利用时，他们对征收 污水处理费就很理解并表示支持。同样当他们知道 d s m 会保护环境，节约资源，对个 人、国家、社会都有利时，他们也会支持的。 6 ）先进技术不够充分 需求侧管理作为一门现代管理科学，先进的技术必不可少。实施 d s m 要以先进的 节能技术和产品为后盾，需求侧管理的各个环节，都离不开技术的进步，它的发展过 程伴随着技术进步的轨迹。无论是电力供需信息交流、负荷管理、开发节能产品以及 方方面面的管理与服务，都有赖于技术进步。节能效益和需求侧管理效益，在一定程 度上取决于科技进步。有关照明、电机、空气调节等装置、耗能系统的控制等等，也 都需要相应的新技术。因此，一些国家在实施需求侧管理过程中，建立了相应的技术 研究、技术咨询等机构，解决一系列的技术问题。 我国目前需求侧管理市场的产品种类不多，质量也无法保证，而且投资较大。所 以各级政府要把需求侧管理工作纳入能源发展和经济社会发展的总体规划，统一部 署，统一研究，统一开发。研究开发新技术，大力采用新设备，为需求侧管理提供技 术支撑。 7 7 ）d s m 研究和工作力量不足 d s m 人才对于需求侧管理的作用显而易见。掌握政策、管理资金、开发技术宣传、 型的、调研、设计、攻关，都要靠人才，要有一支具备研究型的、技术型的、搞管理 服务型的专业人才队伍。根据需求侧管理的特点，还需要有掌握多方面知识的复合型 人才。加速培养一支高素质的人才队伍，刻不容缓。随着电力体制改革，电力市场形 势变化，以及需求侧管理尚处于初级阶段，首先要解决好转变观念的问题，从思想观 10 念、工作方法上适应新的形势和需求侧管理的需要，以促进学习掌握先进技术，提高 管理和服务水平。培养造就一支高素质的需求人才队伍。 概括起来，上述障碍主要还是体制，机制，法规和政策方面的问题。特别是随着 电力体制改革的深入，还会遇到新的问题。我们需在这这些方面做深入的研究，为 d s m 在中国的顺利实施提供良好的环境与条件，使 d s m 在中国经济可持续发展中发挥 更大的作用。 1 11 2 电力需求侧管理概述 2 . 1 电力需求侧管理的起源 2 . 1 . 1 世界能源危机的发生促使了 d s m 理论的产生 d s m 源出于能源消费居世界首位的美国。 1 9 7 3 年发生了波及西方及全球的石油危 机。当时国际市场上原油价格暴涨，使美国、西欧、日本等依靠进口“廉价石油”维 持经济运转的国家，出现了明显的经济衰退和滞涨，经济增长率普遍下降，失业人数 上升等严重的负面影响。第一次石油危机对于美国的经济打击最大。美国开始感到对 石油进口的依赖已经威胁到自身的安全。因此，美国开始做出一系列的调整。其中最 大的改变，就是颁布新的能源政策，鼓励任何能够提升能效的技术的开发，推广和应 用。在这样的背景之下，在过去 3 0年里，美国在能效技术的提升方面，领先于世界 其他各国。在经济继续保持发展的同时，能耗却有所下降。从 1 9 7 3 年到 2 0 0 0 年，美 国的总的能源消耗仅增长了 4 5 % 。而在同时期，美国的 g d p 国内生产总值，却在同时 期增长了 1 6 0 % 。也就是说，从 1 9 7 3年到 2 0 0 0年，每一个美元 g d p的增长所产生的 能源消耗，在这个阶段下降了 4 4 % 。这样在早期节能和负荷管理基础促使 d s m 逐渐发 展起来，其起始时间可追溯到 2 0 世纪 7 0 年代中末期，2 0 世纪 8 0 年代开始逐步丰富 了 d s m 的思维和活动， 并在实践中不断扩大它的应用范围， 时至今日 d s m 已风靡全球。 2 . 1 . 2 立法、e s c o 等的推动 从 7 0年代开始，美国先后有三个不同的节能法律颁布，以立法的形式要求全社 会节能。这三个节能法律分别是 1 9 7 8年颁布“节能政策法”( n a t i o n a l e n e r g y c o n s e r v a t i o n p o l i c y a c t ) 及“公共事业管理政策法”( t h e p u b l i c u t i l i t i e s m a n a g e m e n t p o l i c y a c t ) ; 1 9 8 7 年又有“国家耗能器具节能法” ，( e n e r g y - c o n s u m i n g a p p a r a t u s a c t ) 1 9 9 0 年又有“空气清洁修正案”( c l e a n - a i r a c t ) 。 8 要求各州电力 公司( 包括国营和私营) 实施“最小成本计划”和“需求侧管理” 。随后，3 0 多个州的 电力或能源法规委员会也制定了相应的政策法规。其中，实施效果最显著的是 1 9 8 3 年加州公共电力法规委员会制定的“需求侧管理成本效益分析实施标准” 。这一系列 法规为节能节电开辟了道路，也促进了 d s m的发展。节能服务公司( e n e r g y s e r v i c e c o m p a n y ) 的产生及推动; 媒体及地方政府的宣传、 推动和支持; 企业界及市场的推动为 d s m 的发展推波助澜。 2 . 1 . 3 电力需求侧管理的显著效果增长了其发展速度 电力需求侧管理既是一种资源管理方案，又被理解为一种新的资源，是一种不增 加资源成本消耗的新资源， 它既可以在现有的资源环境下实施， 不需要增加资源开发， 又可以取得显著的效果。因此让全球的国家都不断地进行研究、发展和实施，所以在 近些年来发展很快。 12 2 . 2 电力需求侧管理的概念 电力需求侧管理( d e m a n d s i d e m a n a g e m e n t ) 简称 d s m ，它是综合资源规划方法在 电力资源规划上的运用。即除电力供应方资源外，还把需求方提高用电效率而减少的 电量消耗和改变用电方式降低的电力需求视为一种资源同时参与电力规划。 9 电力需求侧管理是目前国际上推行的综合资源规划方法的一项主要内容。 它源于 7 0年代后期的美国。9 0年代以来，它的研究和应用得到了国际能源与环境方面有关 组织和机构及不少国家政府部门的极大关注。1 9 9 2 年起这项技术被陆续介绍到我国， 1 9 9 3 年 6 月中科院能源研究所和深圳市能源总公司合作在深圳试点。 电力需求侧管理是综合资源规划方法的主要内容，因此，先必须对综合资源规划 方法作个简单介绍。 2 . 2 . 1 综合资源规划方法 综合资源规划是将供应方和需求方各种形式的资源作为一个整体进行的资源规 划。 1 0 这种方法与过去的资源规划方法的明显区别在于: 过去讲的资源规划单单就供 应方考虑，在开发上做文章，而综合资源规划则把供应方与需求方看作一个整体; 把 开发与节约综合起来，统筹规划。它的思路就是把需求方可能的节能( 如电力需求方 减少的电量和降低的电力负荷) 作为一种资源，与供应方可能开发的资源同时参与能 源规划，对供能方案和节能方案进行成本效益分析，优化选择形成对社会、能源部门 和用户各方受益，成本最低，同时能满足同样能源服务的能源规划方案。它的目的就 是要更有效合理利用能源资源，控制环境质量，减少能源建设投资，为用户 提供价廉质优的服务。它是以市场经济运行机制为基础，以成本效益为准则，改 变能源部门注重开发忽视终端用能的传统格局，真正置开源与节流于同等地位，改变 用户能源浪费性需求的粗放型模式。 那些在规划期内可实施部分，建立数学模型，进行量化处理。 2 . 2 . 2 电力系统需求方资源 需求侧管理是在综合资源规划方法论基础上，在供应方指导下，通过需求方节能 实践使节能效果来缓和供应方资源紧张状态。 电力系统需求方资源就是用户的节电资 源，即节电量和节电力两部分。 需求方资源来源途径很多，情况也很复杂。在进行综合资源分析中，通常选择那 些在规划期内可实施部分，建立数学模型，进行量化处理。 2 . 2 . 3 电力需求侧管理的概念 电力需求侧管理是电力行业采取行政、经济、技术措施，鼓励用户采用各种有效 的节能技术改变需求方式， 在保持能源服务水平的情况下， 降低能源消耗和用电负荷， 从而减少新建电厂投资和一次能源消费量， 取得明显的经济效益与环境效益。 简言之， 13 就是电力行业采取行政、经济、技术手段，和用户一道采取节电措施，降低用电量及 负荷的增长。 9 电力需求侧管理首先强调电力公司的主体作用。 实施这一技术主要靠电力公司的 组织防调，最终最大收益者也是电力公司。从我国电力供应的严重不足和使用的巨大 浪费、用电效率低、节电潜力巨大及目前电力经营政策看，强调这一点尤其重要。其 次强调电力公司与用户的伙伴合作关系。 要达到需求侧管理技术所要求的电力公司与 用户共付代价、共担风险、共享利益，电力公司只有转变职能观念，与用户建立伙伴 合作关系， 用户才可能最大限度从节能角度出发改变需求方式， 与电力公司真诚合作， 电力公司的技术措施才会有效。第三，需求侧管强调的是采用先进技术和科学管理来 节约资源，是基于用户利益基础上的能源服务，而不是改变正常 生产秩序和生活节奏乃至降低生活质量如强行拉闸限电、 多上夜班等来达到此目 的。第四，电力需求侧管理顺利有效实施的保障在于电力政策的制定。如果节电政策 和电力价格不能有效地刺激节约，用户对需求侧管理反应不积极，这项工作就可能容 易流于形式。 2 . 3 实施电力需求侧管理的意义 2 . 3 . 1 需求侧管理符合国家能源发展战略，是社会经济发展的需要 当前我国一次能源年消费总量约为 1 5亿吨标准煤。从未来发展看，如果按现在 已有先进技术条件达到现代化生活水平，人均年能源消费需要 2 - 3 t 标准煤，到 2 0 2 0 年，按 1 4 亿- 1 5 亿人口计算，我国的能源消费至少达到 2 8亿 t 标准煤: 2 0 5 0 年，按 1 5亿- 1 6亿人口计算，能源消费至少要达到 3 0亿- 4 0亿 t标准煤。由此可见，中国 能源储量虽很丰富，但人均占有量远低于世界平均水平，节约和保护能源及其它重要 资源的任务比其它国家更为艰巨和紧迫。同时我国还面临严峻的环境问题，因此，资 源有效利用和环境保护是其中最重要的因素。 而需求侧管理是能源合理利用必然发展 趋势之一，其最重要的特性就是使用户的用能方式合理化，提高能源利用率，同时减 少环境污染。因此，我国政府势必越来越重视需求侧管理的开展，如果电力公司不主 动进行这项上作，也会由其它部门，其它公司来开展这方面研究应用。 2 . 3 . 2 需求侧管理是供需市场平衡的重要补充 电力供需平衡始终是一种动态的平衡，供过于求和供不应求的状况经常交替出 现。目前，我国供需总量基本平衡，结构性矛盾比较突出。例如 2 0 0 1年，我国电力 供需形势总体平衡，用电需求继续保持上年的增长势头，所有的电力装机和供电设备 还有较大潜力，新建电源和电网项目陆续投产，供电能力不断增强，没有出现大面积 的停电现象，基本满足了国民经济和社会发展对电力的需求。然而，供需之间的结构 性矛盾比较突出。我国各地区经济发展水平存在差异，电力资源分布不均衡，部分地 14 区电力供应相对富裕。 而部分地区由于电源结构不能适应用电负荷的变化， 或受电网输、 配能力的限制， 电力供需平衡关系比较脆弱，出现了高峰时段电力供应紧张的情况。电力供需结构性 矛盾突出表现在部分电网峰谷差加大，高峰时缺乏调峰容量。尤其是气温对负荷的影 响越来越大，致使最大负荷增长的波动性进一步加大。由此可见，当前我国电力供求 平衡( 部分地区供大于求) 的局面只是低用电水平下的一种脆弱平衡， 随着我国经济发 展，某些地方、某些季节随时可能出现供不应求的情况，届时在市场经济规律下，再 采用拉闸限电等管理方式难以令客户满意， 而开展需求侧管理通过负荷管理和节能策 略可弥补电力供应缺口，较好解决这些问题。同时我们也应看到，需求侧管理不仅仅 是节能、节电方面的措施，其中也有鼓励客户多用电的措施，我们称之为策略性增长 ( s t r a t e g i c l o a d g r o w t h ) ( 如图 2 . 1 ) : 将系统负荷进行全面性提高。该策略鼓励客户 以电力替代客户的其它能源负荷，鼓励推行新出现的电器技术替代其它能源，主要以 推行电气化如电代油、电代气、电代煤等，如充电式电动汽车、工业热处理电气化等， 增加电能使用密度。因此无论供不应求还是供大于求，都有可能通过需求侧管理达到 一定改善。 图 2 . 1 拉动负荷示意图 2 . 3 . 3 需求侧管理是电力市场发展的客观需求 随着电力市场从计划供电的卖方市场向市场销售的买方市场转变， 消费者越来越 成熟，消费行为越来越理性。客户会按照经济准则选择电器设备及用电方式。客户对 电力公司的要求也越来越高，不再是单纯的要求电力公司供电，也要求电力公司提供 各类配套服务。 近年来， 国外一些电力公司的客户己经开始主动要求电力公司提供需求侧管理服 务。在我国，也有一些客户向当地电力公司提出诸如分时电价、负荷管理等方面的服 15 务要求。随着电力市场化转变，会有越来越多的客户提出这方面的要求，客观上也要 求电力公司展开需求侧管理研究。 由此可见，d s m是传统电力工业体制改革的推动因素和电力规划思维观念的更 新，它考虑供应侧的资源也考虑需求侧的资源: 它考虑电网的统一性，也考虑电网是 开放的竞争的市场: 它考虑电力电量的平衡，也考虑供电服务质量、环境和电价等多 目标，这些都能使电力公司、用户和社会从中受益。 2 . 4 本章小结 本章概述了电力需求侧管理的相关问题。包括电力需求侧管理的起源，定义和实 施意义。电力需求侧管理的起源展示了它是如何出现在电力行业的舞台上，是由于什 么原因而出现的； 电力需求侧管理的概念定义可以更加清晰地理解它是怎么样的一个 范畴；从它的出现到现在很多国家地区发展了电力需求侧管理，可以看到它的成效， 它的影响，从而证明了研究它和实施它的意义。 16 3 我国实施电力需求侧管理的方法研究 目前 d s m 的常用手段主要有行政手段、技术手段、经济手段。行政手段是指政府 和有关政府部门，通过法规、标准、政策来规范电力消费和引导市场行为，以政府的 行政力量来支持和推动节能， 约束浪费， 保护资源和环境， 确保节能市场的健康发展。 行政手段是目前我国在 d s m 中使用的最常用的方法。 从制定限电拉闸序位表及分配负 荷、对超负荷用户拉闸或罚款、企业轮休。到今年夏季京沪地区非连续作业企业带薪 休假一周等举措， 无不是政府的无奈之举。 技术手段包括两类， 一类是负荷整形技术， 负荷整形技术主要有削峰、填谷、移峰填谷三种，主要通过负控装置削峰，以分时电 价来移峰填谷; 第二类是提高终端用电设备效率，即节能，主要有高效电机的使用、 节能灯具的推广等经济手段包括价格手段和财政手段。目前全国