（电力系统及其自动化专业论文）市场环境下需求侧管理规划系统研究.pdf

东南大学硕士学位论文 s t u d yo nd s mp l a n n i n gs y s t e mu n d e rm a r k e te n v i r o n m e n t a b s t r a c t w e l l - e s t a b l i s h e dd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m ) p r o g r a m sh a v eb e e na ne f f e c t i v em e a n st oc a p t u r e z e r o e m i s s i o ne n e r g yr e s o u r e e sw h i l es a t i s f y i n gt h ei n c r e a s e dd e m a n df o re l e c t r i cp o w e ra n dr e d u c i n gt h e n e e df o rn e wg e n e r a t i o nc a p a c i t y , a tc o s t sw e l lb e l o wt h e s e s u p p l ya l t e r n a t i v e s t h ed s me n e r g y e f f i c i e n c yp r o g r a m s ，w h i c hp r o d u c eh i g hb e n e f i tw i t hi n e x p e n s i v ei n v e s t m e n t ，a r ee f f e c t i v ew a y st oc o p e w i t hp o w e rs h o r t a g e sa n dr e d u c ea i rp o l l u t i o ni nt h ec o n t e x tt h a tc o a li ss t i l lt h em a j o rs o u r c eo fp 血a a r y e n e r g yi nc h i n a i n t h i st h e s i st h ea s s e s s i n gm o d e lf o ra n a l y z i n gt h ep o t e n t i a lc o n t r i b u t i o no fd s mr e s o u r c e sa n dt h e c o s t - b e n e f i to f d s mt e c h n o l o g yo p t i o n si sd e v e l o p e d a c c o r d i n gt ot h ed i v i s i o no f t h eg e n e r a t i n gs i d ea n d t h ep o w e rg r i db yt h er e f o r mo fe l e c t r i c i t yi n d u s t r yi nc h i n a , t h ep o t e n t i a lc o n t r i b u t i o na n a l y s i sa n dt h e c o s t - b e n e f i te v a l u a t i o n sa r ec a r r i e do u ti nv i e wo f t h ep a r t i c i p a n tu s e r s ，u t i l i 吼p o w e rp l a n t , a n dt h es o c i e t y , a n ds o m es e n s i t i v ef a c t o r sa r ea l s oc o n s i d e r e d t h et w oa n a l y s i sm e t h o d sf o rt h ep o t e n t i a lc o n t r i b u t i o no fd s mr e s o u r c e s ，w h i c ha r e “t o p - t o d o w n a n d “b o t t o m t o u p “m e t h o d s a r em e n t i o n e d t h e nt h ep o t e n t i a lc o n t r i b u t i o nt ot h ef u t u r ep o w e rd e m a n do n s u z h o ui se s t i m a t e da n dt h ec o s ta n db e n e f i t so f d s m t e c h n o l o g yo p t i o n sa r ee v a l u a t e d t h ed s m m a r k e t i sd i v i d e dt ot w ot y p e si nt h ea n a l y s i s ，w h i c ha r et h ed i s c r e t i o n a r i l yr e t r o f i tm a r k e ta n dt h el o s t - o p p o r t u n i t y m a r k e t ，t om a k et h ee v a l u a t i o nm o r ea c c u r a t e l y a tl a s tt h ep r o c e s so ft h es y s t e mc o n s t r u c t i o ni si n t r o d u c e d ，i n c l u d i n gm a i nm o d u l e sa n df u n c t i o n so ft h e d s m p l a n n i n gs y s t e ma sw e l la ss o m ew e b s i t e sa r es h o w n k e yw o r d s ：d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s i v d ；r e s o u r c ep o t e n t i a l ；c o s t - b e n e f i ta n a l y s i s ；i n t e g r a t e r e s o u r c ep l a n n i n g ( i r p ) ；d e c i s i o ns u p p o r ts y s t e m s s ) 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它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己在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 研究生签名越日期：2 堕：z ；。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生硌圈煎导师签名： 第一章绪论 1 1 电力需求侧管理概述 1 1 1 电力需求侧管理概念 第一章绪论 所谓电力需求侧管理( p o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ) ，下文简称需求侧管理( d s m ) ，是指电 力部门作为电力的供应方，采取各种有效的激励和引导措施，阱适宜的运作方式，与用户共同协力 提高终端用电效率、改变用电方式，在保持能源服务水平的前提下，有效地减少电量消耗和电力需 求所进行的管理活动”。 需求侧管理是对电力用户推行节电及负荷管理工作的一种模式，是综合资源规划( i n t e g r a t e d r e s o u r c ep l a n n i n g ，简称i r p ) 的一项主要内容( i r p 是7 0 年代由于石油危机而提出的电力规划方 法) 。需求侧管理的出现改变了传统规划中单纯以供应满足需求的思路，通过对历史数据的统计分析 和比较，以及对未来时段电量及负荷的预测，使得电力部门充分掌握过去、当前以及未来时间内的 用电趋势和用电峰谷期出现的时间及峰谷值等信息，从而把需求侧减少电量消耗、降低电力负荷视 为一种资源同时参与电力一体化规划，按照最小费用的原则寻求优化方案，通过提高终端能效和优 化用电技术等，使电力产生最大的社会效益和经济效益，提高全社会资源的利用效率。这样，不仅 提高了终端的用电效率，优化了用电方式，还大大减少了电力资源的浪费，并提高了电力系统运行 的经济性和可靠性。需求侧管理的方法也可应用于其他公共事业部门，如煤气、水等资源供应部门， 本文主要研究其在电力部门中的应用”1 。 1 1 2 电力需求侧管理的目标和主要内容 需求侧管理的目标主要集中在电力和电量的节约上，一方面千方百计降低电网最大负荷，力图 以较少的新增装机容量达到系统电力供需平衡，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，要设法节省系统发电量，在满足同样的能源服务的同时减少其用电量。在当今电力 工业市场化改革的环境下，对于备用容量富余的电力公司，需求侧管理的目标还包括扩大电能使用 的市场。从管理经济学的角度看，d s m 的目标就是将有限的电力资源最有效地加以利用“1 。在d s m 的规划实施过程中，不同的电力公司，由于其能源结构不同和所处理的环境不同，还有一些具体目 标。d s m 的主要内容可概括为以下几个方面： ( 1 ) 负荷管理 借助于各种经济、技术手段，在保证电力网络可靠性的同时，改变电力系统的负荷曲线形状， 从而达到电力系统经济运行的目的，并使用户节省电费。 ( 2 ) 战略节能 电力公司采取经济、政策手段，鼓励用户采用先进技术、先进工艺、先进设备提高用电效率， 减少电力电量消耗而进行的活动。高效设备主要有：高效能节能灯具，高效能制冷、制热、通风、 水泵系统，高效能电动机、变压器、调速系统，余熟发电技术等。 ( 3 ) 新用电服务项目 电力公司为提高能源利用效率而开展的一些宣传、咨询活动，如能源审计、节电咨询、宣传、 教育等。 ( 4 ) 能源替代 对于各种能源的使用统一评估其利用效率和成本，采用能效高、成本低的能源，降低对社会总 体资源的消耗和污染排放。如对一些传统的、落后的燃煤装置，改为使用电气装置，以提高能源利 用效率，并减少环境污染等。 1 东南大学硕士学位论文 ( 5 ) 分布式电源 用户出于可靠、经济和因地制宜考虑，装有各种白各电源，如：电池储能逆变不间断电源( u p s ) 、 柴油发电机、太阳能发电系统、风力发电、联合循环发电、自备热电站等。将用户自备电源直接或 间接纳入电力系统的统一调度，也可达到减少系统的电力和电量的目的。 1 1 3 实旆需求侧管理的手段 为了完成综合资源规划，实施需求侧管理计划，必须采取多种手段。这些手段是以先进的技术 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：技术手段、财政手段、引导手段、行政手段等四种。 ( 1 ) 技术手段，包括提高效率和削峰填谷技术措施。如各种高效节能灯具、电冰箱、空调器、变 压器、电动机、热水器、蓄冷蓄热技术、自动控制技术、变频调速技术、余热和余压发电技术、太 阳能和风能利用技术以及能源替代技术等。 ( 2 ) 行政手段，即政府和有关职能部门通过法规、标准和制度来控制和规范电力消费和节能市场 行为，鼓励节约，约束浪费，保护环境。 ( 3 ) 财政手段，主要有：电价鼓励、折让鼓励、借贷鼓励、免费安装鼓励、节电设备租赁鼓励、 节电招标鼓励、节电特别奖励等。 ( 4 ) 引导鼓励，即对用户进行消费引导，如普及节电知识、信息传播、研讨交流、审计咨询、与 产品制造商合作等等。 1 2 课题背景及意义 需求侧管理最早起源于能源消费占世界首位的美国，2 0 世纪7 0 年代两次世界能源危机以及日 益严重的环境压力，促进了需求侧管理的广泛应用，很快便风靡西方主要发达国家和部分发展中国 家。目前，d s m 在美国、加拿大、法国、德国、韩国等3 0 多个国家和地区得到了成功实施，并取得 了很好的效果，在减少电力建设投资、改善电网运行的经济性和可靠性、控制电价上升幅度、减少 电力用户电费开支、降低能源消耗、改善环境质量等方面取得了显著的成效。据权威部门统计，2 0 0 2 年美国投入1 6 3 亿美元用于需求侧管理，有9 0 0 多个电力公司参与项目实施，节电5 4 1 亿k w h ，削 减高峰负荷2 2 9 3 6 万k w 。据预测，到2 0 2 0 年，美国需要新增发电装机4 亿千瓦，但采用需求侧管 理，预计可以减少2 6 亿千瓦装机。美国加州2 0 0 1 年电力危机时，州政府通过加强需求侧管理降低 了高峰负荷5 0 0 万千瓦，有效缓解了电力紧缺局面，避免了停电造成的损失约2 0 0 亿美元”。 我国从上世纪9 0 年代初开始认识和引进需求侧管理。1 0 多年来，我国政府部门、电力企业、 中介机构和用户在法规政策、经济激励、宣传培训、技术推广、示范项目建设等方面开展了大量的 工作，取得了一定的成绩，河北、江苏、上海、浙江等省市积极开展需求侧管理的探索与实践，积 累了一些经验。随着我国经济的高速增长，能源问题越来越突出，尤其是近年来我国大部分省市出 现了电力紧缺的局面，需求侧管理成为缓解电力紧缺、保障经济发展和社会稳定的重要措施，受到 社会各界的充分肯定”。国家对于加强需求侧管理工作也极为重视，相继出台了中华人民共和国 节约能源法、节约用电管理办法等相关法规，并制定了节能中长期专项规划，重点规划了中 国到2 0 1 0 年节能的目标和发展重点，并提出2 0 2 0 年的目标。 虽然我国近几年开展的需求侧管理工作取得了一定的成效，为保证人民生活生产用电发挥了重 要作用，但与发达国家相比，无论从工作的深度和广度看，我国的需求侧管理工作还存在明显的差 距，如目前的需求侧管理工作还主要是作为应急的措施，缺乏长远的规划和长效机制；需求侧管理 的手段还只是以行政手段为主，经济、技术手段未得到充分体现；对需求侧资源的潜力缺乏科学的 分析，没有从成本效益的角度去选取节电调荷潜力好的项目等。因此需要从战略高度进一步加强需 求侧管理工作，需要政府、电力公司和电力用户共同努力，在政策法规、激励机制、组织体系、宣 传引导、新技术的开发和应用等方面进一步加强“。 2 第一章绪论 苏州供电公司为了应对电力的短缺、拓展国际一流企业优质服务的内涵、促进苏州市社会经济 的可持续发展，与国家电网公司d s m 指导中心合作开展“苏州地区电力需求侧管理战略规划”课题 研究，其主要内容是分析苏州市的用电结构及负荷特性、需求侧管理的现状与存在的问题，通过调 研从负荷管理和提高终端能效两个方面分析苏州的需求侧管理潜力，并根据成本效益的原则提出相 应的改进措施，制定苏州市需求侧管理战略规划目标及指标考核体系，使这项工作更加规范、有序， 这也是贯彻落实科学发展观的重要举措。同时该课题也是江苏省电力需求侧管理战略规划的重要组 成部分，通过苏i 、n 的分析为江苏省需求侧管理规划提供依据，并为其他城市开展需求侧管理规划提 供宝贵的经验。 1 3 课题研究内容及研究现状 国外在需求侧管理的研究和应用上具有丰富的经验，开展了诸如可中断电价、实时电价和需求 侧响应的多方面的研究，应用和发展了各种各样的需求侧管理措施，取得了显著的社会效益和经济 效益“。在需求侧管理项目规划方面，也拥有一些成熟的分析与规划系统，能够较为完善地进行需 求侧管理措施的分析和项目的规划。至今为止，美国已开发出许多不同的d s m 模型及软件产品，部 分已经商业化。如e p r i c o m m e n d 应用商业分析模型、e p r i r e 最大限度负荷状况管理软件包、 e p r i c o g e n m a s 软件包、s r c c o m p a s s 综合计划和市场分析系统软件包等。国外的一些需求侧管理分 析规划系统，如美国最优能源公司研制的项目筛选系统，虽然使用得较为广泛，但其分析方法比较 单一，且以实用性为主，采用微软公司的e x c e l 电子表格软件作为开发平台，使用和推广均不方便， 且不能很好地适应中国国情“”2 “。 国内一些经济发达的省市如江苏、上海、广东等，已实施了峰谷分时电价和可中断负荷补偿， 负荷管理系统和电力蓄能设备的应用面在全国也处于先进地位，但与发达国家相比，还存在较明显 差距，主要表现为行政手段比例过高，通过经济杠杆引导用户调整负荷力度不够，尤其是可中断电 价、实时电价以及直接负荷控制激励机制等仅处于初步探索阶段。 自从8 0 年代末南美和欧洲一些国家率先施行电力市场以来，电力市场浪潮席卷全球。我国也制 定了电力工业市场化的总体发展规划，东部沿海一些省份已经开始了电力市场化的试点工作，并取 得了一定的成果“。初步实施的电力市场运蕾机制也给需求侧管理提出了许多新的问题和研究内 容。在电力市场竞争条件下，需求侧管理的主要任务是利用市场经济手段缓解电力供需不平衡的矛 盾，优化系统负荷曲线，提高电力系统运行的经济性和电能质量，促进电力用户对电力价格做出响 应，以及对电力终端用户推行有效的节电以及负荷管理技术等，还可使需求侧资源作为一种备用能 源在电力市场中参与竞价、提供辅助服务等。 国内在需求侧管理规划系统的研究应用上还处于简单分析处理的层次，没有一套适合中国国情 的完善的和实用的综合规划系统，不能及时准确地为需求侧管理决策工作提供技术支撑。首先，没 有能够建立一套完善的d s m 项目指标评价体系和规划模型，如未能综合考虑到采取d s m 措施后对水、 石油、天然气等自然资源的节约费用，能源替代节约的费用等，而这种体系和模型的建立对于充分 挖掘d s m 规划各方的激励因素，为决策者提供更为全面的量化理论依据，进而推动d s m 项目在我国 的实施具有相当重要的应用价值。其次，没有一套集成的、实用的、界面友好的评估和规划系统， 规划系统的实用性和使用方便性，直接影响到使用者能否及时准确地进行需求侧管理的分析评估、 做出规划，实用性好的系统可根据社会经济的发展和电网的发展不断进行数据的及时补充，对规划 进行滚动修改1 ”1 ”。 需求侧管理规划的规划期一般较长，随着电力市场改革的发展，需求侧管理的目标和手段也会 发生变化，因此研究开发具有实际使用价值的电力需求侧管理规划系统，能够切实推进电力需求侧 管理工作在我国的开展，为合理利用能源、节约能源提供技术上的保障。同时，也能够为实现我国 的长期能源战略，保障我国的能源安全与社会可持续发展，建设节约型社会做出贡献。 东南大学硕士学位论文 1 4 本文的主要研究工作 本课题研究的目的是针对我国需求侧管理的现状，从资源综合利用和可持续发展的角度，根据 市场经济的原则，研究出一套需求侧管理综合分析评估体系和规划方法，在此基础上开发出一套需 求侧管理规划决策支持系统，使之能够满足需求侧管理战略规划的要求，为更好地开展需求侧管理 工作提供技术保障。并将这套方法和系统应用于苏州需求侧管理的研究、分析和规划。其具体内容 包括： 1 、研究出一套符合我国国情的对需求侧项目及措施进行综合技术经济评估的实用方法，建立完 整的分析评估体系； 2 、在上述研究成果的基础上，采用先进的计算机技术设计出一套基于网络的需求侧管理规划决 策支持系统； 3 、利用这套综合规划系统，从负荷管理和提高终端能效两个方面对苏州地区采取各项需求侧管 理的措施进行潜力分析和成本效益分析，为政府和供电公司提供决策支持。 论文的结构安排如下： 第一章绪论，阐述需求侧管理的基本概念、论文的选题背景、课题研究的内容、文章的组织结 构等。 第二章d s m 潜力和成本效益分析方法介绍，建立一整套完善的分析评估指标体系，并对其中 的主要参数进行讨论分析。 第三章根据第二章建立的d s m 潜力和成本效益分析评估方法体系，对苏州市的主要d s m 技 术措施进行详细的分析评估。 第四章电力需求侧管理规划系统介绍，详细介绍规划系统的各种功能以及系统的部分界面。 第五章总结，对论文己完成的工作做出总结，对后续需要进行的工作提出建议，并对整篇论文 做简短回顾和评价。 4 第二章需求侧管理指标评估体系的建立 第二章需求侧管理指标评估体系的建立 在市场经济环境下，我国进行了电力体制改革，实现了厂网分开，这使需求侧管理的参与方产 生了变化，目d d s m 实施主体电力公司分拆为电网公司和发电公司，电网公司承担起实施主体的角色。 完整的d s m 指标评估体系可以充分挖掘参与各方的激励因素，为决策者提供更为全面的量化理论依 据，进而有效地推动d s m 项目的应用和实施。本章通过对目前电力工业体制改革的实际情况分析， 研究建立了一套更为完善的d s m 潜力和成本效益分析的指标评估体系。 2 1 引言 2 1 1 基本原则 电力需求侧管理( d s m ) 是一项综合系统规划，成功的d s m 项目应该是一项各方共同经营、共同受益 的整体规划。从发展角度观察，资源开发和利用至少要解决三个问题：一是资源供应必须要保障需 求，资源供需平衡才能使社会活动正常有序地运转；二是供需平衡必须置于效率和效益基础之上， 以最低的消耗和最小成本支出获得最大收益实现资源合理配置，才能使社会持续健康地发展；三是 资源的开发和利用必须讲求贡献和利益，保证整体效益与群体效益的一致性，力争获得最大整体效 益的前提下在各群体间实行合理分配，才能激发实施资源合理配置的社会内在动力o 。”1 。 综合资源规划实质上就是最小成本规划，成本效益是综合资源规划方法的核心，也是规划及其 实施的主要评价标准。由于节电效果不仅使消费者收益，也直接关系到能源供应者的利益和社会的 整体经济环境，需要各方面付出代价，顾及各方面的效益，要使他们都有利可图。”。 一般把与综合资源规划和需求侧管理有关的群体划分为四个方面：一是社会，它是整体利益的 代表；二是电力公司，它是供应方利益的代表，在目前电力工业体制改革的情况下，厂网实现了分 开，则可分为电网公司和发电公司两个部分；三是用户，它代表需求侧的利益，其中又分参与者和 非参与者，参与者指参与需求侧管理计划的用户，非参与者指没有参与需求侧管理计划的用户，由 于需求侧管理计划不只一个，也不是一次性的，参与者和非参与者就不是固定不变的，他们具有相 对的性质；四是项目实施中介或称项目实施方，它是参与部分节电项目的执行者，如电力公司下属 的节电服务公司，以及独立经营的节能服务公司、能源服务公司、能源管理公司、能源效率中心等。 成本效益分析的最终目的，就是在满足同样能源服务条件下，力图寻求一个包括电力投资在内的社 会总投资最小、包括电网运营支出和用户电费支出在内的社会总费用最低的总体规划方案，获得最 好的综合经济效益和群体效益。 对需求侧管理来说，任何一项节电措施，只有在社会、电力公司、用户、项目实施中介各方的 收益大于成本时，他们才能考虑接受。具体地讲，参与需求侧管理计划的用户采用先进技术设备节 约电量和降低电力需求，指望在寿期内少支出电费，并能在较短的时间内回收节电投资；对于电力 公司来说，节电一方面减少了高于平均成本的新增电量成本的支出，另一方面又由于少售电减少了 销售收入，只有减少的支出高于减少的收入才是有利的：对于社会来说，只有单位节电成本低于新 增电量成本、削减峰荷容量成本低于新建电厂的造价，才能抑制边际成本的过快增长，平稳电价， 减少社会的资金投入；对非参与需求侧管理计划的用户来说，虽然没有少用电，如果实际电价低于 预期电价，也会从减少电费开支中得到好处“”_ 4 ”。 2 1 2 成本效益评估方法介绍 成本效益分析是以货币作为统一的度量尺度，对工程项目技术方案的投资效果进行计算，通过 对比分析来评价其可取程度的一种方法，其目的是为经营管理在投资方向和优先关系方面提供决策 东南大学硕士学位论文 依据，使有限的资金得到有效的利用，以期达到合理配置资源的目的，取得最佳的技术经济效果。 对于有效的管理者来说，成本效益分析是制定运营策略的一个重要基础，是经营主管关注的重点。 通常情况下，一个工程项目技术方案的优劣不仅仅取决于技术效率，还取决于经济效率。技术 优势不等于经济优势，更不等于市场优势，只有技术上可行和经济上合理的技术方案才有可能被广 泛采纳，它不一定是最先进的技术，而是最合适的技术。成本分析的作用，就是在于它能够在技术 效率和经济效率之间提供最佳的配合，选择出最恰当的技术方案。 需求侧管理采用的技术方案比较方法与一般工程项目技术方案采用的比较方法是相同的，只是 在运用时要针对需求侧管理技术方案的特点和目标选用适宜的方法并把它具体化。技术方案比较的 基本方法主要有现值法、净现值率法、年金法、内部收益率法、益本比法和投资回收期法等六种“2 1 r 43 】 1 现值法 现值法是将各个技术方案的投入和产出资本折算到基准年( 譬如n = o ) 时的现值来比较的方法。 现值法又分为净现值法( n p v 法) 和费用现值法( p w 法) 。 净现值法是将各个技术方案的净现值进行比较的方法。若n p v 一0 时，表示投入资本可获得等于 或大于预期的投资效果，以净现值大的方案为优。净现值的计算公式为 n p v = c ，p w f ： ( 2 1 ) 式中 n p v 净现值； c 。第t 年投入和产出的现金流量( 投入为负，产出为正) ： 尸陟r f ：第t 年的现值系数； 尸附：= 南 q 。2 n 计算期。 费用现值法属于最小费用法中的一种方法，简称现值法，它是在各技术方案收益相同的条件下 比较支出现值的方法。以支出现值小的方案为优。费用现值的计算公式为 p w = c 。p w f ： ( 2 3 ) 式中 p w 支出现值； c 。：第t 年投入的现金流量。 2 净现值率法( n p v r 法) 、 净现值率法是将各个技术方案的狰现值率进行比较的方法。净现值率是指净现值与投资现值之 比，它表明单位投资所获得的超额净效益，以净现值率较大的方案为优。 n p v r ：_ ! ! ，一一 ( 2 4 ) c c t x p w f ： 式中 n p v r 净现值率； 净现值n p v 可由式( 2 1 ) 计算得到。 3 年金法 年金法是将各个技术方案的投入和产出资本折算到等额年金来比较的方法，实质上是以资本均 值化后进行比较的方法。年金法又分年值法( a w 法) 和年费用法( a c 法) 。 年值法是将各个技术方案的净收益等额年金值( 年值) 进行比较的方法。若a w ， 0 时，表示投 6 第二章需求侧管理指标评估体系的建立 入资本可获得等于或大于预期的投资效果，以年值大的方案为优。年值的计算公式为 仰，一f 宝c ，。p 脬： c r f ；：ppr。crf；(2-5) l t = 0 式中 a 卜年值； c r f ? 资本回收系数。 c r f 7 = 业0 + i 盟) - i ( 2 - 6 ) 年费用法属于最小费用法中的一种方法，简称年金法，它是在各技术方案收益相同的条件下比 较支出等额年金值( 年费用) 的方法，以支出年费用最小的方案为优。年费用的计算公式为 ，一、 a c = f c 。p w f ：i c r f 7 = p i g c r f ? ( 2 7 ) t = 0 式中a c 年费用。 4 内部收益率法( i r r 法) 内部收益率法是将各技术方案的内部收益率进行比较的方法，又称投资回收率法或投资报酬率 法。内部收益率等于计算期内净现金流量现值累计为零时的折现率，它表明方案投资的盈利能力。 当i r r i 。( 基准收益率或设定的折现率) 时，说明投入资本可获得等于或大于预期的投资效果，以 内部收益率i r r 大的方案为优，内部收益率越高则预期的投资效果越好。内部收益率的表达式为 e p w f ：= 0 5 益本比法 ( 2 8 ) 益本比法( b c r 法) 是将技术方案折现后的产出资本和投入资本之比进行比较的方法。益本比 即效益和成本的比值，为了科学地进行比较，这里的益本比是指寿期益本比，即d s m 项目措施整个 寿期的效益现值累积与该措施所有投入的成本现值累积之比。若b c r 1 时，说明产出等于或大于投 入，投入资本可获得等于或大于预期的投资效果，以益本比大的方案为优。益本比的计算公式为 b c r ：旦 堂 t = 0 c81 x p w f c 。，p w f ( 2 - 9 ) 式中 b c r 益本比； b 产出现值： c 投入现值； c n 第t 年产出的现金流量； c n 第t 年投入的现金流量。 益本比法具有概念明确，易于判断，方便应用等特点，对资金有限情况下最为适用，符合需求 侧管理项目评估的要求，在国内外需求侧管理项目分析中得到广泛的应用。 6 投资回收期法 投资回收期法是将各技术方案的投资回收期进行比较的方法，又称偿还年限法或还本期限法。 投资回收期指收益抵偿投资所需要的年数，当投资回收期t t c ( 规定的或设定的偿还年限) 时， 说明投入资本可获得等于或大于预期的投资效果，投资回收期越短表明投资回收能力越强。 投资回收期有两种表达方式：一种是不考虑货币的时间价值，另一种是考虑货币的时间价值。 前者称为静态投资回收期，后者称为动态投资回收期。 ( 1 ) 静态投资回收期t o 7 东南大学硕士学位论文 在不考虑货币时间价值时，其投资回收期等于累积产出和累积投入现金流等于零时的年数，表 达式为 c ，= 0 ( 2 1 0 ) 投资回收期一般根据现金流量计算累积净现金流量等于零时的年限。为了减少节电投资风险和 获得较高的投资回报，总是期望有较短的投资回收期。该指标往往与年纯收益指标配合使用。对于 初始( n = 0 ) 一次投资，以后逐年等额收益的情况，可直接用下式计算投资回收期 阶景 式中 c co 初始投资； c “。等额年收益。 ( 2 ) 动态投资回收期t 在考虑货币时间价值时，其投资回收期等于累积狰现值等于零的年数，表达式为 c ，p w f f _ o 为了发挥投资效果，使有限的资金得到更有效的利用，在确定技术方案的优先关系进行排序时 通常采用相对值，即益本比或净现值率作为优先排序的指标。 2 1 3 评价指标 成本效益分析要以量化为中心，确立相应的指标体系。社会、电力公司和用户等有各自的成本 形式和利益要求，不可能建立一个统一、单一的成本效益评价指标。为使需求侧节电资源的技术潜 力转化为可实现的节电资源，要取决于社会、电力公司、实施中介、电力用户的共同协力。一个可 以付诸行动的需求侧管理计划，必须是群体各方共同贡献均能受益的计划，挖掘需求侧资源的成本 和效益要在各群体之间进行合理分配，提供一个各方相容的范围和得益机会，以激发他们投资于能 效的积极性和实施能力“2 “。根据国内外的实践经验和研究，成本效益评价指标主要有： 用户： 年节电量( 用户可避免电量) 用户节约峰荷容量( 用户可避免峰荷容量) 年节电收益 年节电总成本 单位节约电量成本 单位节约容量成本 年纯收益 用户益本比 投资回收期 电网公司： 节约峰荷容量( 电网公司可避免峰荷容量) 电网公司成本 电网公司收益 电网公司益本比 发电公司： 8 u 挖 第二章需求侧管理指标评估体系的建立 节电量( 发电侧可避免电量) 节约峰荷容量( 发电侧可避免峰荷容量) 实施中介( 项目实施方) ： j 戎本 效益 社会： 社会成本 社会收益 社会益本比 单位节约电量成本 单位节约容量成本 环境效益： c o 。减排量 s o z 减排量 n o x 减排量 其中： 可避免电量 可避免电量是综合资源规划中一个特定的概念，系指由于节电使电力系统和用户避免的新增电 量。应当指出，不是所有的节电项目都会使电力系统或用户获得可避免电量，如采用蓄冷、蓄热、 蓄电技术用于移峰填谷还要求系统增加供电量。 可避免峰荷容量 可避免峰荷容量也是综合资源规划中一个特定的概念，系指由于节电使电力系统避免的新增发 输配电容量或用户避免的配电容量。对于电网来说，在数值上它等于发电侧可避免峰荷容量加上与 电网相适应的系统备用容量。 可避免电量成本 可避免电量成本是指由于节电，使电力系统避免的新增电量成本。在综合资源规划( i r p ) 和需 求侧管理( d s m ) 中提到的可避免成本( a c ) 实际上就是指的边际成本，因为它是实施需求侧管理计 划后可在供应方避免的成本，为强调“避免”才使用了可避免成本，也常称它为回避成本或避免成 本。边际成本是指增加一个单位产量所增加的总成本，也就是微增成本。边际成本有两种：短期边 际成本和长期边际成本，在需求侧管理规划中往往是以长期可避免成本作为与节电成本比较的指标， 并以常规的基荷燃煤机组作为未来的新增机组；通常的做法是选择电源发展规划准备投入的最后一 个燃煤电厂的测算供电电价作为长期可避免电量成本。如果在所规划的电网区界内，除网内的供电 外还有外购电，则外购电成本亦属于可避免电量成本的一种形式。 可避免峰荷容量成本 可避免峰荷容量成本是指由于节电，使电力系统避免新增装机容量的成本。 单位节电成本 单位节电成本是指节电项目在寿期内节约单位电量的支出费用。当单位节电成本低于可避免 电量成本时，就会为社会节省用电花费。 单位节约峰荷容量成本 单位节约峰荷容量成本是指节电项目在电厂寿期内的支出费用与可避免蜂荷容量之比。当单位 节约峰荷容量成本低于可避免峰荷容量成本时，就会为社会节省用电投入的资金。 年纯收益 年纯收益是指实施节电项目的收益与成本之差，系节电项目能否获利的指标。只有电力用户、 电力公司和项目实施中介的年纯收益大于零的情况下，该节电项目它们才能考虑接受。 9 东南大学硕士学位论文 2 2d s l 4 潜力分析 2 2 1 分析方法 d s m 潜力分析主要是通过收集数据进行统计分析，找出需求侧潜在的节电资源。凡是有用电的 地方都存在节电资源，节电资源主要指节约的电量和高峰电力。概括起来大体上包括： ( 1 ) 提高照明、空调、电动机、电热、冷藏、电化学等设备用电效率所节约的电力和电量； ( 2 ) 蓄冷、蓄热、蓄电等改变用电力方式所节约的电力； ( 3 ) 能源替代，余能回收所减少和节约的电力和电量； ( 4 ) 合同约定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电网所减供的电力和电量。 需求侧资源的类型比较多，情况也比较复杂，要进行具体鉴别。在综合资源规划和需求侧管理 中，通常选择那些规划期内可能实施的主要部分，具体对象还是有限的。 需求侧潜力分析的数据主要有各类用电负荷电量数据、用电设备参数、社会经济类数据等，根 据所能得到的数据的不同，其分析方法主要有两大类，即自下而上和自上而下的分析方法。 自下而上的分析方法就是指通过对用电设备和用电数据的抽样调查和调研，收集相关的数据， 并进行整理放大，得到整个网区内所有可能的d s m 资源潜力。该方法主要在可能对具体的用户根据 抽样调查原理进行大规模调研，并能够得到确切真实的数据的情况下使用。其优点是得到的数据较 为准确，且有助于d s m 规划的进一步实施；缺点是工作量大，投入较高。 自上而下的分析方法就是指通过对宏观经济数据、人口、用电数据等的统计分析，根据某类项 目的平均节电率，得出所有可能的d s m 资源潜力。该方法主要用于大规模抽样调查存在困难，或抽 样调查的数据不可信的情况下。对于进行整个网区的d s m 宏观规划来说，该方法也能够满足规划的 数据精度要求，且数据获取相对较为方便，容易实施，并可以参照相似地区的有关数据进行分析。 缺点是数据准确度不如自下而上的方法，且不利于d s m 规划的具体实施。 2 2 2d s m 主要技术措旖潜力分析 在绝大部分的d s m 措施中都存在着两类具有能效潜力的市场，即可能丧失机会的市场和技术改 造市场1 。 可能丧失机会的市场就是指那些已经到了寿命期即将进行更换，或由于需求的增加，需要新增 设备的市场，譬如新建筑、旧建筑的翻修和重建、危房拆迁、工房扩建，还有设备更换、电器购置 等。在这些环节中，机会比较普遍，提高能效较为重要，但这一类市场机会是稍纵即逝的，如果不 及时把握住，在新设备寿期内的相当长的一段时间内，由于成本太高，就不可能进行节能改造，而 失去提高能效的机会。而通常对新建筑物或新设备的能效改进所花的成本比较低，只需要支付新旧 设各的差价即能实现提高能效的效果，因此我们把这一类节能市场称为可能丧失机会的市场。 技术改造市场就是指对那些未到使用寿命期且仍然在运行的低效设备进行改造或更换的市场机 会。对于那些现有的大多数设备和电器，淘汰那些低效设备而代以新的或采取高效技术进行改造， 可以明显地提高能效，如电动机调速改造、空气压缩机泄漏的修理等。 技术改造市场与可能丧失机会市场的区别在于，技术改造投资自由度比较大，时间要求不高， 设备的添置或者淘汰的延迟并不会错过提高能效的机会。改造市场和到寿期更换的设各市场是现存 的d s m 市场机会，而新增的市场则是未来新增加的市场机会。 下文将分别研究用户、电网公司和发电公司在这两类市场中的d s m 资源潜力，而全社会的资 源潜力可以由以上三个参与方的分析结果得出。 1 0 第二章需求侧管理指标评估体系的建立 2 2 2 。1 用户 1 第t 年单位年节电量 为了分析方便，将用电设备根据用电效率的高低分为三类：高效设备、普通设备( 或称常规设 各) 和低效设备。在技术改造市场中，采用高效设各进行节能改造时，对于现有设备为低效设各而 市场上能够购买到的设备为普通设备的情况，在其剩余寿期内的单位年节电量和剩余寿期结束后的 单位年节电量时不一样的，因为在现有设备到寿期更换时，用户不会再去选择使用低效淘汰设备， 市场上也不会购买得到此类设备，如能效比低的空调、淘汰型的变压器等，这时需要对项目的节电 量作一定的调整。此时，在现有设备剩余寿期( t t ，) 内的单位年节电量为 a w ，a w 。= 等挚 ( 2 一1 3 ) 式中 w 。第t 年的单位年节电量，k w h ( u n i t * 年) ，u n i t 可以是只、台、k w 、k w h 等； w 剩余寿期内的单位年节电量，k w h ( u n i t * 年) ； 。剩余寿期内的节电率； k 年运行小时数，h 年： d 。低效设备功率，k w t m i t ，指单位低效设备的功率或某一类低效设备单位容量、单位 用电量的平均功率； 卜一终端配电损失系数。 在现有设各到寿期( t l ) 以后的单位年节电量为 形。：警 1 4 ) 式中 w z 到寿期后的单位年节电量，k w b j ( u n i t * 年) ； 。到寿期后的节电率； p r 普通设备功率，k w u n i t ，意义同p d 。 如某项技术改造措施中不存在低效淘汰设备，或对于可能丧失机会的市场，则不需要进行节电 量的调整，此时w i _ w ：。对于某一些项目措施，如高效变压器，其节电量和削峰量的计算与上 式稍有不同，本文将在下一章结合苏州d s m 分析进行详细研究。 2 单位寿期节电量 。= ，4 t ，+ 矽。+ b 。一t ，) ( 2 1 5 ) 式中 w 。- 单位寿期节电量，k w b j u n i t ； t 。现有设备剩余寿期，年； o 一措施寿期，年。 3 第t 年节电量 矿。= ，+ 矿。 ( 2 1 6 ) 式中 w 。某项d s m 技术措施用户第t 年的节电量，k w b j 年； n 。某项d s m 技术措施的第t 年的参与量，u n i t 。 4 寿期节电量 东南大学硕士学位论文 a w o ，= 姚+ a w 。+ j + a w ： 或 a w d = z a w 。 式中 w 。【_ 一某项d s m 技术措施用户的寿期节电量，k w h 。 5 第t 年的单位削峰量 p 扩骅 式中 p 。第t 年用户的单位削峰量，k w t m i t ； k o 某项d s m 技术措施的用户峰荷同时系数； p 。单位设备的节约电力，k w u n i t ； 择五：i * 印p , 肛p o , 雹 p 。某项d s m 技术措施单位设备或单位容量、单位用电量的用电年负荷率。 6 第t 年的削峰量 凹。? 2 蜊i 奸。! 式中 a p 。用户第t 年的削峰量，k w 。 或 廿。= 等 式中 h 年时数( 8 7 6 0 ) ，h ； p 某项d s m 技术措施设备的用电年负荷率。 ( 2 1 7 ) ( 2 1 8 ) ( 2 一1 9 ) ( 2 2 0 ) ( 2 - 2 1 ) ( 2 - 2 2 ) 2 2 2 2 电网公司 1 节电量 阶警( 2 - 2 3 ) 式中 w 。某项d s m 技术措施电网的节电量，可以是第t 年单位年节电量w 单位寿期 节电量w 。- 、第t 年节电量w 。或寿期节电量w 。则a w 。为用户侧相应的节电量； 口电网输配电损失系数。 2 削峰量 卸。：警 1 2