（电力系统及其自动化专业论文）需求侧管理项目评估模型及其实施机制的研究.pdfVIP

东南大学博士学位论文 a b s t r a c t a sa l le f f e c t i v ea p p r o a c ho fi n t e g r a t e dr e s o u r c e sp l a n n i n g ( i r p ) d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m ) h a sg r e a ts i g n i f i c a n c ei nt h ew o r ko fe n d - u s e r se n e r g ye f f i c i e n c ya n de l e c t r i c i t yl o a d m a n a g e m e n t ；i tc a l lm e e te q u a lc o r l s - u m p t i o nf u n c t i o nw h i l er e d u c i n ge l e c t r i c i t yc o t l s u l m p t i o na n d e n e r g yd e m a n dw i t ht h ea i mo fi e s o n r c e sc o n s e r v a t i o na n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ns o t o r e a l i z et h el e a s tc o s tp o w e rs e r v i c e s t h e r e f o r e , i ti so fs t r a t e g i cs i g n i f i c a n c eo nt h es u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to f c h i n a sn a t i o n a le c o n o m yt oi m p l e m e n td s m i no r d e rt os e tu pa1 0 n g - t e r md s m m e c h a n i s m ，w em u s td e s i g nap e r f e c td s mp r o j e te v a l u a t i o nm o d e la n dc o m p r e h e n s i v e l yc o n s i d e r s o m ee l e m e n t sw h i c ha f f e c td s mp r o j e c te v a l u a t i o ni n d e x s ow ec o u l dp r o v i d em o r e c o m p r e h e n s i v e ，s c i e n t i f i ca n da c c u r a t e t h e n r i e sf o rp o l i c y - m a k e r s c o n s i d e r i n gt h em a j o r o b s t a c l e st h a th a v eo b s t r u c t e dc u r r e n td s mi m p l e m e n t a t i o ni nc h i n a , w es h o u l dd e s i g nak i n do f m a r k e t - b a s e dd s m p r o j e c ti m p l e m e n t a t i o nm e c h a n i s m ， o nt h eb a s i so ft r a d r i o n a ld s mp r o j e c tc o s t e f f e c t i v ea n a l y s i sm o d e l , t h et h e s i sa d d sm a r k e t p e n e t r a t i o n ，l o n g t e r ms a v i n g sa d j u s t m e n t ，”f r e er i d e r ”，“m a r k e ts p i u o v e r ”，n e tp r e s e n tv a l u ef o r s a y h a gc o s ta n do t h e rf a c t o r si n t od s mp r o j e c te v a l u a t i o nm e d e i ，s o t os e tu pn e we v a l u a t i o n m o d e la l g o r i t h me n du s e e x a m p l et oe m u l a t et h ee f f e e to ft h et w od s mp r o j e c te v a l u a t i o n m o d e l s o nt h eo t h e rh a n d , e i g h td e m a n ds i d er e s o u r c e si n e l u d i n gi n d n s t r i a im o t o r s ，t x a n s f o r m e r s , e ta la n ds i xk i n d so fi n d e x e si n c l u d i n ga v o i d e de l e c t r i c i t yc o n s u m p t i o i l s a v o i d e dp e a k1 0 a da r e e v a l u a t e da n dt h en e wd a t aa r ec o m p a r e dw i t ht h eo l do n e s s oi tf _ i l r t h e rv e r i f i e st h ef e a s i b i l i t y a n de f f e e t i v e n e s $ o ft h en e we v a l u a t i o nm o d e lw h i c hw i l lp r o v i d ei m p o r t a n td i c i s i o ne c e o r d a n c e f o rt h ep r e y i n c i a lg o v e m m e n tt om a k ed s m p o l i c i e s ht h i st h e s i s t h ei m p l e m e n t a t i o nm e c h a n i s mo fd s mi sa n n l y z e df o rt h ee s t a b l i s h m e n to f l o n g - t e r md s mm e c h a n i s m ，a n do nt h eb a s i so ff o r e i g ne x p e r i e n c e s ，t h en e wi m p l e m e n t a t i o n m e c i m i s mo f ”e f f i c i e n c yp o w e rp l a n t ( e p p ) ”i sb r o u g h to u t t h ef e a t u r eo fe p pi si n t r o d u c e da n d a n a l y s e do nt h ee c o n o m i e sb a s i sf o rt h ef a s tt i m e a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n c eo ff i n a n c i n ga n d p a yb a c km o d e ，t h r e ee p po p e r a t i o nm e c h a n i s m s ( b a n kf i n a n c i n g - i m p l e m e n t a t i o nc o m s u m e r s p a y b a e km o d e ，b a n kf i n a n c i n g - a l lc o m s u m e r sp a y b a c km o d e ，a n dg o v e r n m e n tf u n d i n gm o d e ) a r e d e s i g n e da n dac o m p a r a t i v ea n a l y s i so f t h et h r e em e c h a n i s m s a r ec a r r i e do u t , t h r o u g hw h i c ht h e s t r e n g t h sa n dw e a k n e s s e so ft h et h r e ea r ep o i n t e do u tr e s p e c t i v e l y t h ew o r k i n gp r o c e d u r e so f t h r e ek i n d so fm o d e sa n de f f e c t so fg o v e r n m e n t s ，u t i l i t i e s ，c o n s u m e r s ，e s c o sa n db a n k sa r e i n t r o d u c e d o nt h i sb a s i s ，t h ep l a n n i n gp r o g r a mo ft h ef i r s te f f i c i e n c yp o w e rp l a n to fj i a n g s u p r o v i n c ei sd e s i g n e d , a n di t se n s t - e f f e c t i v e n e s sa n df m a n c i n gm o d ew e r ea n a l y z e di nd e t a i l o n t h eo t h e rh a n d ，j i a n g s uf i r s te p pp l a n n i n gp r o g r a mi sd e s i g n e db ym e a n so fb a n kf i n a n c i n g - a l l c o m s u m e r sp a y b a c km o d ea n di t sc o s t - b e n e f i ta n df i n a n c i n ge r ea n a l y s e di nd e t a i l f o rt h ef u r t h e ri m p r o v e m e n to f u s e rc o s t - e f f e c t i v em o d e li nd s mp r o j e c te v a l u a t i o ns y s t e m nt h e f u t u r e ，p r e l i m i n a r yr e s e a r c hw o r ko fd e m a n ds i d eb i d d i n gi sc a r r i e do u ti nt h ef i n a lp a r to ft h i s c h a p t e k e y w o r d s ：d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m kp r o j e c t e v a l u a t i o nm o d e l ；c o s t - e f f e c t i v e ； e f f i c i e n c yp o w e rp l a n t ( e p p ) ；i m p l e m e n t a t i o nm e c h n i s i m i i 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。 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。 2 巧 盟 竺钦 瓤 洳 日 、1、 第一章绪论 第一章绪论 1 1电力需求侧管理概述 1 1 1电力需求侧管理基本概念 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 ，简称d s m ) 是指在政府法规和政策 的支持下，电力公司采取有效的激励和引导措施以及适宜的运作方式，通过提高终端用电效 率和改变用电方式，在满足同样用电功能的同时减少电量消耗和电力需求，达到节约资源和 保护环境，实现最低成本能源服务所进行的用电管理活动l l j 。 实施需求侧管理的根本目的在于合理配置与使用电力资源。改善能源消费结构和方式， 提高电能利用效率，促进环境保护，保障国民经济可持续发展和人民生活水平不断提高对电 力的需求。强调需求侧管理是综合资源规划的一项主要内容，是指在编制电力规划时，除考 虑供应侧资源外，还把需求侧提高用电效率减少的电量消耗和改变用电方式降低的电力需求 视为一种资源共同参与电力规划。按照最小费用的原则对供电方案、节电方案进行综合技术 和经济的优化筛选，形成社会、电力公司、电力用户等各方受益，成本最低，又能满足相同 能源服务的一种资源规划方法p ”。本章将对需求侧管理的基本概念、本文的研究背景、电 力需求管理的研究现状、存在的问题和本文的主要工作做简要的描述。 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 9 | 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皂力公司，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，需求侧管理的目标就是将有 限的电力资源最有效地加以利用。在需求侧管理规划实施过程中，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。需求侧管理的主要内容可概括为以 下几个方面* 】【刀： ( 1 ) 能效管理。通过技术、经济和政策手段，鼓励用户采用先进技术、先进工艺、先迸 设备提高终端用电效率，取得节约电能、减少发电燃料消耗、减少污染排放的效益。高效设 备主要包括高效节能灯具，高效制冷、制热、通风、水泵系统，高效电动机、变压器、电机 调速系统，节能建筑技术，节能型家用电器等等。 ( 2 ) 负荷管理。通过负荷整形技术手段和可中断电价等经济手段改变电网的负荷曲线形 状，优化用电方式，从而达到削减电网高峰负荷、削峰填谷、减少发输电设备容量和优化电 网运行方式的目的。 ( 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年用效率和成本，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 东南大学博士学位论文 使用电气装置，以提高能源利用效率，减少环境污染等。 ( 5 ) 分布式电源。用户出于可靠、经济和因地制宜考虑，装有各种自各电源，如：电池 储能逆变不问断电源( 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 实施需求侧管理的手段 为了完成综合资源规划，实施需求侧管理项目，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。其中，政府部门在制定需求侧管理政策，法规、标准、规划及监督、 指导需求侧管理工作方面起着主导作用；各电网企业则是实施需求侧管理的主体，应当为开 展需求侧管理创造条件；电力用户( 尤其是大中型用户) 应认真贯彻执行国家的政策和法规， 积极参与d s m 项目的实施。实施需求侧管理的手段主要包括技术手段、经济手段、引导手段、 行政手段等四种。 ( 1 ) 技术手段，包括提高终端能效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 ) 经济手段，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。 ( 3 ) 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。 ( 4 ) 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。 1 2 论文研究背景及意义 能源等自然资源是国民经济不可或缺的物质基础，也是经济社会可持续发展的重要制约 因素。“十五”以来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，电力需求出现持续 快速增长，电力供需矛盾逐渐显现。特别是2 0 0 3 年以后，全国绝大多数省市出现了不同程 度的电力紧缺现象。面对严重的缺电局面，党中央、国务院明确要求加强需求侧管理，科学 引导电力消费，缓解电力供需矛盾例。各级政府部门和电力企业积极通过行政、经济、技术、 引导等手段开展电力需求侧管理工作，引导广大电力用户主动参与，例如采用有序用电、峰 谷电价、可中断负荷管理等行政和经济手段来引导和调整用户的用电方式，一定程度上缓解 了用电紧张的局面，保障了经济的持续健康发展和社会稳定唧。 实施需求侧管理对我国国民经济的可持续发展具有重要战略意义，我国现有人均资源不 足世界平均水平的一半，石油、天然气、煤炭等能源的短缺，使从需求侧挖掘资源潜力成为 我国能源可持续发展的一个重要方面。实施需求侧管理具有显著的社会效益和经济效益，对 社会而言，可以减少电力需求，降低一次能源的消耗与污染物的排放，缓解环境压力；对政 府而言，可以合理配置电力资源，缓解能源，交通紧张压力，促进经济与社会的协调发展； 对电网企业而言，可以减少高峰时段电力负荷对电网的压力，提高供电可靠性和服务水平， 保证电网安全、经济运行，减少和延缓电网建设投资；对发电企业而言，可以提高发电设备 利用率，降低发电成本及发电煤耗，减少和延缓电源建设投资，保护环境；对电力用户而言， 可以降低产品单耗，减少电费支出，降低企业的生产经营成本，提高产品竞争力。电力需求 2 第一章绪论 侧管理不仅仅是化解当前电力供需矛盾的权宜之计，从长远看，实施需求侧管理可以大幅度 提高全社会电能利用效率，有效减少资源、环境和资金代价。实现供需资源的协同优化整合， 促进我国电力工业可持续发展。因此，需求侧管理具有与电源建设同等重要的地位，需要建 立需求侧管理的长效机制 1 0 - 1 2 。 虽然我国近年来电力需求侧管理工作取得了较大的进展和成绩，但与我国巨大的终端节 电潜力相比，与西方发达国家相比，我国需求侧管理工作还存在许多障碍，只有克服这些障 碍，需求侧管理工作才能真正得到健康发展。首先，目前不少地区仍将需求侧管理作为缓解 电力供需矛盾的应急手段，没有作为一种资源纳入本地区电力和能源发展的总体规划；其次， 经济上缺乏专项资金来源和经济激励机制，难以调动终端用户参与的积极性：第三，电网企 业处于经济效益的考虑，往往把需求侧管理与售电对立起来，工作没有积极性；第四，缺乏 科学、全面的需求侧管理项且评估方法，难以获得真实可信的需求侧资源潜力及其成本效益 数据。 国外经验表明，建立和健全长效机制是需求侧管理得以长期有效实施的关键和根本保 障。因此。实现电力需求侧管理的两个转变，即工作手段从以行政手段为主向以经济技术手 段为主转变，工作重点从以移峰填谷为主向提高能效为主转变，建立法律法规健全、政策配 套、组织有力、机制灵活、重在实效的长效机制，是当前我国电力需求侧管理工作面临的一 项紧迫任务【l ”“。为克服阻碍我国需求侧管理发展的障碍，建立需求侧管理的长效机制， 2 0 0 4 年至2 0 0 6 年作者作为中方项目负责人参与了国家电网公司电力需求侧管理指导中心、 美国能源基金会、美国自然资源保护委员会联合开展的江苏省电力需求侧管理战略规划 和江苏省能效电厂方案设计两个需求侧管理课题的研究工作，这是我国首次开展的省级 需求侧资源潜力调查分析和需求侧管理规划研究，并在国际上首次提出能效电厂( e f f i c i e n c y p o w e r p l a n t ，简称e p p ) 的概念。这两个课题在解决我国需求侧管理缺乏资金来源、缺乏规划， 缺乏科学的d s m 项目评估方法、电网企业缺乏积极性等障碍方面提出了一些探索性研究， 本文的主要工作就是以上述两项课题研究为背景，以项目合作研究过程中获取的调研数据为 基础，对需求侧管理项目评估体系和实施机制进行了深入的研究分析，为未来我国需求侧管 理长效机制的建立探索了一种崭新的思路和方法。 1 3国内外研究现状 1 3 1 国外需求侧管理研究及应用现状 电力需求侧管理起源于能源消费居世界首位的美国。2 0 世纪7 0 年代两次世界能源危机 导致油价暴涨和电费上扬，使西方发达国家经济发展受到严重打击；此外，2 0 世纪7 0 年代 美国三里岛核事故引发了社会公众对发电企业环境污染问题的关注，电力公司获得新厂址建 设电厂的难度越来越大，投资成本大大提高。为应付能源短缺和环境保护的压力，美国等发 达国家开始调整能源战略，将节约能源和保护环境置于突出地位，鼓励节能研究和开发，减 少经济发展对能源的倚赖。他们认为提高终端用电效率、改变用电方式，可以用较少的发电 能力来满足不断增长的用电需求，延缓新建电厂，同时还可以降低用户的用电成本，降低电 力企业的运营成本，保护环境。这就从根本上改变了单纯注重依靠能源供应来满足需求增长 的传统思维模式，建立了将需求侧节约的能源作为一种可替代资源的新概念。需求侧管理就 是在这种背景下应运而生t ”】。 美国在需求侧管理应用和推进方面一直处于世界领先地位。美国为代表的需求侧管理发 展大体上可划分为三个阶段：2 0 世纪7 0 年代中末期至8 0 年代中期的起步阶段，主要是探 3 东南大学博士学位论文 索和构建以电力公司为d s m 实施主体的运作机制；2 0 世纪8 0 年代中期至9 0 年代中期的成 长阶段，主要是完善以电力公司为d s m 实施主体的激励机制；2 0 世纪9 0 年代中期至今的 调整阶段，主要是调整d s m 融资体制和运作模式多元化。前两个阶段以电力公司为主体， 从强制实行阶段到市场化运行的激励阶段发展，到第三阶段后开始完善整个d s m 的实施机 制，考虑多主体参与、多模式运营等，该阶段正处于探索过程中，目前国外还没有一整套完 善的方案。 在应用方面，自2 0 世纪8 0 年代后，更多的国家开始重视需求侧管理的研究和应用，目 前需求侧管理己在加拿大、欧盟国家、日本、巴西以及我国台湾、香港等3 0 多个国家和地 区得到了成功实施，在减少电力建设投资、改善电网运行的经济性、可靠性、控制电价上涨 幅度、减少电力用户电费支出，减低能源资源消耗、改善环境质量等方面取得了显著的成效。 需求侧管理已成为能源与电力可持续发展的一项重要战略。 需求侧管理为世界经济的可持续增长做出了巨大的贡献。国际能源署2 0 0 4 年报告显示， 自从上世纪7 0 年代石油危机以来，发达国家通过提高能效减少了5 0 以上的一次能源消费 量，在人均能源消费量基本没有增加的情况下保证了经济和社会的发展。2 0 0 0 年美国人均 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 ，当年美国共有9 6 2 个电力 公司实施了d s m 项目，参与用户达2 0 0 0 万以上，实际减少高峰负荷2 2 9 0 万k w ，节电5 3 7 亿k w h 。1 9 8 5 年以来，美国需求侧管理的平均节电成本为2 3 美分k w h ，只相当于销售侧 平均电价的1 3 左右。美国兰德公司于2 0 0 0 年出具了加州电力公司能效项目效益分析报告， 发现自1 9 7 7 年以来，能效项目已经为加州人均创造了8 7 5 1 3 0 0 美元的经济效益，并减少 了4 0 的空气污染。法国通过应用电力负荷监控技术，日负荷率由7 3 提高到9 2 ，相应 减少发电容量1 9 0 0 0 m w ：英国通过d s m 减少c o s 排放，筹集1 6 5 亿美元投资到5 0 0 多个提 高能效的项目中，实现节能6 8 0 0 g w h ，相当于2 0 0 万家庭的年用电量 1 6 - 2 0 1 。 美国等西方发达国家自上世纪8 0 年代初就开始进行需求侧管理的研究和应用，具有丰 富的经验，开展了诸如需求侧管理规划，可中断电价，实时电价和需求侧响应等多方面的研 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”。 在需求侧管理项目评估方面，一般采用最小成本准则，后来又陆续提出了广义全资源成本准 则、整体效益最大准则等，目前最典型的评估方法是对各类实施群体进行成本效益分析。目 前国外已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 目的评估。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 f 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。国外在d s m 项目分析中建立了许多实用性较强的需求侧管理分析和评估的模型系统，美国加州、佛蒙特 州还利用需求侧管理项目分析软件系统帮助政府部门和电力公司制定需求侧管理规划和项 目的优化筛选，美国最优能源公司开发的s c r e e n i n gt o o l s 软件在许多电力公司得到成 功应用。但国外的一些需求侧管理分析规划系统也存在分析方法比较单一，应用界面不够友 好，在其它国家使用和推广均不方便等问题1 2 3 - 3 8 j 。 美国等西方发达国家在需求侧管理方面已经形成了比较成熟和完善的政策法规、资金机 制和激励机制。在需求侧管理的运作机制方面，目前美国等发达国家形成了三静比较典型的 需求侧管理运作模式：一是以中介机构主导的运作模式，如美国佛蒙特州；二是以政府主导 的运作模式，如美国纽约市；三是以电力公司( 配电和售电) 主导的运作模式，如美国加州。 中介机构主导的运作模式是一个由非政府、非盈利的节能投资中介服务机构来直接管理系统 效益收费( s b c ) 并负责项目管理，包括项目策划、资金分配、项目评估、项目验收、项目 服务等。政府主导的运作模式是由政府设置的一个没有政府拨款的非盈利的准政府机构来负 责d s m 项目管理，政府的电力监管部门负责审批d s m 项目计划和s b c 的支出。由于电力 4 第一章绪论 公司有比较丰富的需求侧管理运作经验，有些国家仍采用以电力公司作为需求侧管理实施主 体的运作模式，在政府的委托和监督下由电力公司进行d s m 项目的管理和运作。 1 3 2 我国需求侧管理研究和发展现状 我国从2 0 世纪9 0 年代初引入电力需求侧管理的概念以来，大致经历了以下两个发展阶 段f 2 1 】： 第一阶段：从2 0 世纪9 0 年代初到2 0 0 3 年。2 0 世纪9 0 年代电力需求侧管理的新概念 陆续引入我国，引起了我国政府和电力部门的高度重视。l o 多年来，我国开展了电力需求 侧管理试点研究、示范工程建设、宣传培训和经验交流。1 9 9 3 年国家计委能源研究所在深 圳电两开展了采用综合资源规划方法进行需求侧管理的试点研究；1 9 9 7 年国家计委能源研 究所与胜利油田管理局合作，开展了以企业电网为主体实施综合资源规划的试点研究与示范 工程；1 9 9 7 年1 9 9 9 年，国电动力经济研究中心与首钢利用国家经贸委2 3 0 0 万元节能贴息 贷款和6 0 0 多万元自筹资金开展d s m 技术改造试点；1 9 9 8 年初。国家电力公司成立了电力 需求侧管理指导中心，负责电力需求侧管理的政簧研究、宣传培训、技术推广、信息交流等 工作；2 0 0 0 年，国家经贸委和国家计委首次将电力需求侧管理以法规形式纳入了节约用 电管理办法。这阶段我国需求侧管理主要是在政府的引导下开展理论研究、概念普及和 个别试点。 第二阶段：2 0 0 3 年到现在。在此期间，由于电力供需矛盾突出，电力需求侧管理工作 受到前所未有的高度关注，也取得了很大进展。尤其是2 0 0 4 年全国最大电力缺口约4 0 0 0 万k w ，其中仅国家电网公司系统最大电力缺口就达到2 9 8 7 万k w ，各网省电力公司积极采取 需求侧管理措施，实现移峰2 1 8 6 万k w ，占全部电力缺口的7 3 3 ，从而保证了电网安全稳 定运行，维护了社会生产生活正常的供用电秩序。这一阶段需求侧管理工作得到了各级致府 部门的重视，并出台了一系列的政策措施。国家发改委、国家电监会于2 0 0 4 年下发加强 电力需求侧管理工作的指导意见；河北、江西等省从终端销售电价中提取1 2 厘钱作为需 求侧管理专项资金；江苏省利用发电企业超发电量约1 5 亿元补贴资金于2 0 0 3 年2 0 0 5 年 建设了2 3 3 个示范工程项目；江苏、河北在我国首次开展可中断电价试点。但这一阶段需求 侧管理工作领域主要集中在负荷管理方面，重点工作手段主要是以电价引导为主的经济手段 和必要的有序用电行政手段。这一阶段需求侧管理已在我国部分地区开始进入实际应用阶 段。 目前我国需求侧管理项目的实施尚处于实际应用阶段的初期，江苏、河北等少数省份已 经在政府主导下有组织地开展较大规模的项目实施，但大多数地区尚未真正得到应用，即使 在少数先进地区，需求侧管理缺乏资金、缺乏激励机制和实施主体等问题也没有彻底解决， 电网公司作为需求倒管理的实旖主体还存在不少障碍，适合我国国情的需求侧管理实施机制 尚未建立。此外，目前我国缺乏对需求侧管理项目评估分析理论方面的深入研究，目前需求 侧管理项目的评估主要以单个项目或局部电网为主，评估范围小，且方法较为简单，缺乏成 熟的项目评估软件，缺乏全面分析某一地区需求侧管理总体资源潜力、经济效益和中长期规 划的科学方法和手段p j 。 1 3 ，3 与本文相关研究方向存在的问题 从前面两节的分析可以看出，近年来我国需求侧管理是日益增长的电力需求和日益加剧 的电力供应短缺矛盾的产物，其产生背景决定了目前需求侧管理仅仅是化解当前电力供需矛 盾的权宣之计，然而从长远看，受煤炭、运力、土地、水、环境排放空间、资金等诸多因素 东南大学博士学位论文 的制约，仅仅依靠电源建设将难以满足我国迅速增加的电力需求，开展电力需求侧管理可以 大幅度提高全社会电能利用效率，有效减少资源、环境和资金代价，实现供需资源的协同优 化整合。因此，需求侧管理具有与电源建设同等重要的地位，需要建立需求侧管理的长效机 制。国际上成功的经验证明，在一个竞争的市场经济环境中，要使节能节电成为企业与居民 的自觉行为，关键是要解决投资机制问题，要使包括电网公司在内的参与各方从节能节电中 都获得较高的收益。这就要从电价制定，税收返还，节电投融资，效益分配等各方面入手， 让用电企业，家庭以及电网公司成为提高电能效率的推动者。 但是，采用原有的建立在短期化解电力需求和电力供应矛盾的评价体系和实施机制，来 评估和实施建立在长效机制上的d s m 项目存在着重大缺陷，具体有以下几个方面的问题： ( 1 ) d s m 项目的评估体系考虑因素过于简单，且现有的很多因素考虑不完善。例如市场 渗透率、长期节电量调整、“免费搭车”、“市场溢出”、节约资金成本的净现值等因素原来模 型中没有考虑，然而为了精确评估d s m 项目，使其在实际工作中更具有可操作性，必须在 原评估模型中加入上述因素；原模型中的补贴率和输配电成本，需求侧资源等因素分析过于 简单，不能反映d s m 项目的实际运行情况，需要加以改进； ( z ) 在实施机制方面，目前我国需求侧管理项目的实施基本都是政府或电力公司补贴的示 范项目，资金来源不够稳定，缺乏市场化的运作方式和项目实施效益的科学评估规则，电网 企业开展需求侧管理缺乏积极性，因此，需要设计未来市场化条件下适合国情的需求侧管理 的实施机制，彻底解决缺乏融资渠道、缺乏实施主体、电网企业缺乏积极性等障碍。 1 4 本文的主要工作 针对上述存在的问题，本文的工作主要有两方面的内容，一是对d s m 项目的评估模型 进行了补充和完善，并以江苏省需求侧资源为例进行了验证；二是对d s m 的实施机制进行 了研究，提出了“能效电厂”的概念，并设计了首座能效电厂的方案。具体工作如下： ( 1 ) 在d s m 项目评估模型中增加市场渗透率、长期节电量调整、“免费搭车”、“市场溢 出”、节约资金成本的净现值等因素，建立了上述因素改进后的评估模型算法，并应用实例 对改进前后d s m 项目评估模型对d s m 成本效益指标的影响进行了仿真分析； ( 2 ) 对评估模型中已有的因素，如补贴率、输配电成本、需求侧资源等进行了进一步细化 分析，使得评估模型更加贴合电力系统运营实际； ( 3 ) 以江苏省电力系统为例，对江苏省最具潜力的八项需求侧资源组成方案进行了详细的 成本效益分析，对江苏省未来1 0 年d s m 项目进行了评估分析，得到了江苏省未来l o 年 d s m 项目的主要潜力及成本效益情况，并对新旧评估方法进行了对比分析； ( 4 ) 对电力需求侧管理的实施机制进行了研究，提出了“能效电厂”的概念，设计了三种 能效电厂运作模式，分别介绍了三种模式的运作流程和各实施方的作用，对三种模式的优缺 点进行了分析比较并进行了对比分析，并采用银行贷款和全体用户偿还模式设计了我国首座 能效电厂的技术方案和融资模式。 本文各章的内容安排如下： 第一章介绍了需求侧管理的基本概念、本文的研究背景、电力需求管理的研究现状、存 在的问题和本文的工作； 第二章对文中涉及的需求侧管理项目的评估体系进行了简单介绍； 第三章对评估模型中已有的因素如补贴率、输配电成本、需求侧资源等进行了进一步的 完善，并增加市场渗透率、长期节电量调整、“免费搭车”、“市场溢出”、节约资金成本的净 现值等因素，使得评估模型更加贴合电力系统运营实际、更加真实可靠，并进行了简单的算 例对比分析； 6 第一章绪论 第四章介绍了江苏省最具潜力的八项需求侧资源组成方案，分析了未来1 0 年江苏省 d s m 项目的主要潜力及成本效益。并对新旧评估方法进行了算倒对比分析： 第五章对电力需求侧管理的实施机制进行了研究，提出了“能效电厂”的概念并对其进 行了经济学分析，设计了三种实施机制并进行了对比分析，指出了其各自的优缺点，设计了 我国首座能效电厂的技术方案和融资模式； 第六章对需求侧竟价做了一些预先研究工作，运用微观经济学理论研究了单边开放的 电力市场中考虑需求侧竞价的竞价上网策略问题。证明发电商的优化竞价策略是报价高于边 际成本、需求侧竞价的存在可有效地降低发电商的报价。 7 东南大学博士学位论文 第二章d s m 项目成本效益评估方法 为便于后面的分析，先对文中涉及的需求侧管理的评价体系进行简单介绍。本章主要介绍了需 求侧管理的基本原则、d s m 项目成本效益评估方法、评估模型以及需求侧资源的概念。 2 1 需求侧管理的基本原则 需求侧管理是综合资源规划的一项主要内容，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。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，政府是整体利益的代表，它的区界由需求侧管理项 目的范围来确定，包括世界、地区、国家、省市等；二是电力公司，它是供应方利益的代表；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项目的用户， 非参与者指没有参与需求侧管理项目的用户，由于需求侧管理项目不只一个，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d s m 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 4 2 - 4 5 1 。 需求侧管理的基本原则是需求侧管理项目的参与方社会、电力公司、用户、项目实施中介均受 益或者一方、己方受益而不损害其余各方的利益。 对参与需求侧管理项目的用户而言，采用先进技术设备节约电量和降低电力需求，期望在寿 期内少支出电费，并能在较短的时间内回收节电投资；对电力公司而言，节电一方面减少了高于平 均成本的新增电量成本的支出，另一方面又因少售电减少了销售收入，只有在减少的支出高于减少 的收入才是有利的；对社会而言，只有单位节电成本低于新增电量成本、节约峰荷容量成本低于新 建电厂的成本，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；对能源服务公司 而言，其直接为用户服务的节电成本包括d s m 项目的支持费用和项目的服务费用，它的收益 来自项目的节电分成。只要它的节电分成能够抵偿节电成本，并获得合适的利润，它的服务 就是成本有效的；对非参与需求侧管理项目的用户来说，虽然未减少用电，但如果实际电价低于 预期电价，也会从减少电费支出中得到好处 4 6 - 5 3 1 。 d s m 参与群体的成本效益关系如图2 1 所示。 8 第二章d s m 项目成本效益评估方法 jl 收益电力公司参与用户项目中介全资源 社会 鬻 可避免可避免 可避免 电量成本电量成本电量成本 费用费用费用 黼镇瀚 萤的电糕 爹澈绷篙 项目支持 愿静碜阉 鏊电象穆愆 费用 麓一。墨 项目支持甄疆糕项目支持费用 霎黼蔓g甄茧笺麓 费用 l 费甩镕 项目服务费用、费用 纛鬻项目管理惫赫如擗藏瓣鍪i o 。簇 费用 项目管理项目管理 r 成：盘 费用费用 图2 1d s m 参与群体的成本效益关系示意图 2 2 d s m 项目成本效益评估方法介绍 2 f 2 1 成本效益分析的目的 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量化计算， 通过对比分析评价其可取程度的一种方法。其目的是为项目决策者在投资方向和优先关系方面提供 决策依据，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 益。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舍理的技术方案才有可能被采 纳。项目成本效益分析的作用，就在于它能够在技术效率和经济效率之间寻求最佳配合，选择出最 恰当的技术方案。 技术方案的可比条件是效果评估的基础，设计和对比分析中尤应注意。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。需求侧管理项目技术方案的对比分析主要应 注意以下方面： ( 1 ) 实现同样的用电功能，完成同样的能源服务，满足类同的使用价值； ( z ) 技术效率是基础，替代的技术效率必须高于被替代的技术效率； ( 3 ) 经济效率是判别技术效率的标准，节电不省钱的技术原则上是不采用的； ( 4 ) 采用寿期成本，长寿期项目还要考虑货币的时阋价值。 2 2 2d s m 技术方案比较的基本方法 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1 5 + ”】。 1 现值法 9 东南大学博士学位论文 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 = 0 ) 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 ，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 尸嘲。 ( 2 1 ) t = 0 式中 p 矿净现值； c ，第t 年投入和产出的现金流量( 投入为负，产出为正) ； p 形f 第t 年的现值系数 p 啊= 南 治z ， f r 一计算期。 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 。x p w f 。7 ( 2 3 ) 式中 p 形支出现值； 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净现值率迸行比较的方