（电气工程专业论文）需求侧管理在电网削峰中作用探讨—以合肥地区为例.pdf

需求侧管理在电网削峰中作用探讨 以合肥地区为例 摘要 需求侧管理技术( d s m ) 在电网移峰填谷及节能节电等方面具有显著效果， 并在国内外许多电力企业的应用中产生巨大的社会和经济效应。本文通过大量韵 文献调研，对d s m 的产生、作用及其基本内容进行了全面分析。在此基础上， 以合肥地区电网为例，对该区实施需求侧管理的可行性和必要性进行了深入研 究。通过对该区1 9 9 9 - - 2 0 0 2 年用电结构、电网负荷特征和相应气温资料分析， 认为导致合肥地区电网夏季负荷尖峰的主要原因为各类空调设备制冷用电需求 增大而致，且空调制冷用电负荷约占尖峰负荷的3 0 以上。根据合肥地区负荷特 性，- 丌展d s m 工作的主要任务是降低高峰负荷和 开发低谷电力市场，不断降低供 电成本。通过分析，在现有的电价政策和蓄能技术的前提下，采用蓄冰空调可有 效起到移峰填谷、改善电网运行效率的目的。最后，通过灰色预测模型对合肥地 区实施d s m 规划所产生的经济效益进行了预测。预测结果表明，实施d s m 技 术可有效提高合肥地区电网的运营效率。因此在合肥地区大力推广d s m 工作对于 该地区的经济和社会发展具有重要意义。 关键词：d s m ；空调负荷：峰谷电价：蒂能空调；移峰填谷，性价比分析 t h e i n v e s t i g a t i o no f t h ef u n c t i o no fd s mi np e a kl o a d s h i f t i n g - - - - a s t u d y o fh e f e it r a n s m i s s i o nn e t w o r k a b s t r a c t d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m ) i so fr e m a r k a b l ee f f e c ti np e a kl o a dl e v e l i n ga n d e n e r g ys a v i n g ，a n dt h et r e m e n d o u ss o c i a la n de c o n o m i cb e n e f i ta r eg a i n e di nt h e p r a c t i c eo fd s m l a u n c h e db ym a n ye l e c t r i c i t ye n t e r p r i s e si nd o m e s t i ca n da b r o a d i n t h i st h e s i s ，ag r e a tn u m b e ro fl i t e r a t u r ei ss t u d i e da n dt h eb a c k g r o u n d 。f u n c t i o na n d b a s i c c o n c e p t o fd s ma r e d e e p l ya n a l y s e d b a s e d o no u ru n d e r s t a n d i n g t h e f e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yt op r a c t i s ed s m i nh e f e ia r e aa r ei n v e s t i g a t e d i ti sb e l i e v e d t h a tt h em a i nr e a s o no fe l e c t r i c i t y - n e t p e a k l o a da r ec o n t r i b u t e dt o v a r i e t yo f a i r c o n d i t i o n e re q u i p m e n ta n dm o r et h a n3 0 l o a di sr e s u l tf r o mt h ec o o l i n gl o a d c a u s e db ya i r - c o n d i t i o n e r ，a f t e ra n a l y s i so ft h ef r a m e w o r ko ft h ep o w e r c o l 堪u m p t i o n ， t h el o a dc h a r a c t e r i s t i ca n dm e t e o r o l o g i c a li n f o r m a t i o nf r o m19 9 9t o2 0 0 2i nh e f e i a r e a a c c o r d i n gt o t h ec h a r a c t e r i s t i co fe l e c t r i c i t yl o a d t h em a i no b j e c to fd s m p r a c t i c ei nh e f e ia r e as h o u l d 】e v e lt h ep e a l ( 1 0 a d ，e x p l o i tp o w e rm a r k e t p l a c ed 嘶n g e l e c t r i c i t y n e tv a l l e y l o a d ，a n d c o n t i n u a l l y r e d u c e p o w e rs u p p l y c o s t i ti s r e c o m m e n d e dt h a tc 0 0 ls t r o a g ea i r c o n d i t i o n e rc a ne f f e c t i v e l ys h i f cp e a kl o a da n d i m p r o v et h ee l e c t r i c i t y n e tw o r ke f f i c i e n c yi nt h i sa r e a u n d e rp r e s e n te l e c t r i c i t yp r i c e p o l i c ya n dc o o ls t r o a g et e c h n i q u e u s i n gt h eg r e yf o r e c a s t i n gm o d e l ，t h ee c o n o m i c b e n e f i tr e s u l t e df r o mt h ep r a c t i c eo fd s mi bh e f e ia l - e ai sp r e d i c t e d t h er e s u l ts h o w s t h a td s mc a ne f f i c i e n t l yo p t i m i z et h ee l e c t r i c i t y n e te f f i c i e n c yi nt h i sa r e a t h e r e f o r , t og e n e r a l i z et h ed s m p l a na d v a n c e d i nt h i st h e s i si st h ee x t r a o r d i n a r yi m p o r t a n c ef o r e c o n o m i ca n ds o c i a ld e v e l o p m e n to fh e f e ia r e a k e yw o r d s ：d s m ；a i r c o n d i t i o n l o a d ：p e a k v a l l e yp r i c e ；c o o ls t r o a g e a i r c o n d i t i o n e r ；p e a kl o a dl e v e l i n g ；p e r f o r m a n c e p r i c er a t i oa n a l y s i s 独创性声明 本人卢明所早交的学位论文是本人在导师指导f 进行的研究t 作及取得的研究成果，据 我所知除了文中特别加以标注和致嘲的地方外，论文中不包禽其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得盒月bl ：、业厶堂或其他教育机构域证二伸而使朋过的材料，与我 一同：作的同志对本研究所做的任何贡献已在论文中做了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：铡 签字日期：b 口、年月l j 日 学位论文版权使用授权 本学位论文作者完全了解金胆：! ：、业厶堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有关部或机构送交论文的复印什年磁盘，允许论文被查阅和借阅，本人授权 盒胆! ：些厶堂可以将论文的全部或部分内容编入有荚数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论义在解密行适川本授权i5 ) 签字日期：b 哆年色月l ；日 学位论文作者毕业后去向 l ：佧单位： 通讯地自e ： 一 签字日期：p 2 伽；年髟月，j 臼 电话： 邮编： 致谢 本项研究得以顺利完成与合肥工业大学诸位老j t i 搿n 安徽省电力 公司许多领导与技术人员的大力支持是分不开的，如果没有这么多人 对我的关心和帮助，很难想象该论文能够如期完成。因此，在我内心 深处充满了对他们的感谢之情。 首先，我要感谢合肥工业大学所有曾孜孜不倦教授我知识的老师 们，特别感谢我的导师丁明教授。在我的论文的进行中，导师曾不厌 其烦地给予我专业和学习方面的指导，他那种严谨的治学风范和渊博 得专业学识令我受益匪浅。 我还要感谢安徽省电力公司中调所、安徽省气象局、合肥供电局 等单位的大力协助，特别是要感谢我的企业导师侯凤岭总工程师对本 项研究给予的热情支持和指导，感谢我的朋友刘利华、冯黎、李生杰、 张波、戴忠、殷浩军、孙晓雷、唐发荣、范志强的热心帮助，我愿将 自己取得的成绩与他们分享。 最后对安徽省电力职工大学的领导和同事在我研究生学习过程 中的大力支持表示衷心的感谢。 需求侧管理在电网削峰中作用探讨一以台肥地区为例 第一章概述 二十世纪七、八十年代先后爆发的世界能源危机，使得多数西方发达国家 对能源供应的安全性和稳定性产生了极大的忧虑。自上世纪七十年代，许多发达 国家建立了彼此磋商、相互协调的能源战略机制。在能源战略方面，各国将综合 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 ) 作为能源规划和实施的重要 内容，以便合理开发和提高能源使用效率。i r p 与以往电力规划的不同之处在于 i r p 不仅将供应( 电) 方的各种资源作为规划依据，同时还将需求侧因提高用电 效率或改变用电方式而减少的电力资源也作为电力规划的依据。因此，i r p 与以 往电力规划相比，其规划中突出了综合经济效益观念、节能观念和资源优化配簧 的观念。i r p 是一种集能源开发、节能、效益、市场运营的综合资源规划方法， 其研究对象涉及到与电有关的所有领域。其中，终端节电的措施和实施是i r p 中一个重要的规划领域，也是i r p 中对需求侧管理( d e m a n ds i d em a n a g e m e m ， 简称d s m ) 的工作核心。 i r p 和d s m 是目前发达国家运行的一项先进的资源规划方法和管理技术。 该技术有利于合理地丌发和使用资源；推动能源开发与节能资源的良行竞争：促 进社会经济、能源及环境的协调发展。采用i r p 和d s m 技术不仅可有效地提高 能源利用的经济效益，而且还可改善人类生存环境。因此，此项技术是一种社会 可持续发展的能源战略的重要手段，对于社会进步、经济发展都具有深远意义。 1 1 国外开展电力需求侧管理情况 目前，国外许多国家和地区都采用了i r p 和d s m 方法进行电源开发，特别 是北美地区较早地对需求侧管理进行系统研究和实施。如美国电力公司，在美国 政府的支持下积极参与和丌展d s m 技术，降低了运行成本，少建或缓建电厂， 取得较好的社会和经济效益。自e 世纪七十年代末美国多数电力公司丌展d s m 技术以来，其用于d s m 项目的投资在经历了1 9 9 3 1 9 9 4 年的增长高峰后，呈现 出投资的下降趋势，而节电量逐年增加。如1 9 9 3 年，美国用于d s m 项目的投 资达2 7 亿美圆，相当于当年电力公司收入的l 。d s m 技术削峰2 3 0 7 g w ，节 电4 5 3 t w h ；1 9 9 6 年以后，用于d s m 项目的投资不到2 亿美圆，但d s m 技术平均 需求侧管理在电网削峰中作用探讨一以合肥地区为例 削峰约2 7 g w 左右，节电5 4 5 t w h ，参见表卜l 。d s m 技术所产生的经济效益非常 显著。 表1 1美国d s m 技术带来的经济效益( e i a a n n u a l e n e r g y o u t l o o k2 0 0 0 ) 节能( g w h )实际削峰( m w )削峰潜力( m w )投入( k s ) 1 9 9 55 7 4 2 l 2 9 ，5 6 14 7 ，0 2 92 ，4 2 1 ，2 6 1 1 9 9 66 1 ，8 4 22 9 ，8 9 34 8 ，3 4 41 ，9 0 2 ，1 9 7 1 9 9 7 5 6 ，4 0 62 5 ，2 8 44 1 ，2 3 7 1 ，6 3 6 ，0 2 0 1 9 9 8 4 9 ，1 6 7 2 7 2 3 l4 1 4 3 0 l ，4 2 0 ，9 2 0 1 9 9 9 5 0 ，5 6 32 6 ，4 5 5 4 3 ，5 7 01 ，4 2 3 ，6 4 4 加拿大于上世纪八十年代末开展d s m 技术( s w i s h e r ，1 9 9 4 ) 。由于加拿大各 水电局的备用装机容量比较充裕，故其节能重点放在了如何提高产品和设备用电 效率。自1 9 8 9 年至1 9 9 4 年，加拿大水电局用于d s m 项目的投资为2 _ 3 亿加元， 期间共节电1 5 t w h ( 胡学浩，1 9 9 5 ) 。 欧洲许多国家相继都采用了不同形式的d s m 技术( r a i m o 等，2 0 0 0 ) 。如德 国多数电力公司采用d s m 技术，应用折让鼓励、价格补贴、免费服务、政策法 规及各种诱导等手段减缓新增电量的需求，缩小电网负荷的峰谷差，同时减少了 c 0 2 的排放量( 冯艳，1 9 9 8 ) ；法国则主要采用实时电价，蓄热蓄冰及法规相结 合手段进行负荷管理( 李扬，1 9 9 9 ) ：丹麦政府非常注重节能法规的制定，积极 采用经济、教育等手段推广社会节电节能的意识。同时电力公司采用节能宣传、 节能产品和项目的推广、分时电价及节电审计等措施取得了较为显著的社会、经 济效益( 赵大同，1 9 9 6 ) ；意大利、俄罗斯、英国、西班牙等其他欧洲各国先后 都采用d s m 技术进行电力规划( c l i n c h ，1 9 9 9 ；s h m u e l ，1 9 9 6 ；g r a e b e r , 1 9 9 9 ； r a n d a l l ，19 9 9 ；s i l v e t t i ，19 9 8 ) 。 亚洲许多国家和地区，如同本、韩国、印尼、新加坡、菲律宾、泰国、马来 西亚及印度等国，从八十年代中后期逐步采用d s m 技术以缓解高速增长的电力 需求。如东京电力公司作为电力供应方，依靠政府，采用多种经济技术手段及行 政法规，鼓励终端用户采取各种有效的节电技术来改变用电需求方式，转移高峰 负荷和节约能源。1 9 9 5 年已实现转移高峰负荷3 1 g w ，占全网负荷的5 ，取得 需求侧管理在屯网削峰中作用探讨一以台肥地区为例 明显的经济效益( 胡兆光，1 9 9 8 ) 。据韩国电力公司统计，实施d s m 后2 0 0 0 年 提高年度负荷牢2 6 一5 。 随着亚洲各国经济逐渐的复苏和发展，许多国家必然面临着电力需求的增 长。依靠传统的扩大供应方供电能力的做法即不适宜国际潮流的发展，又需大量 的资本投入。因此，各国将d s m 技术作为解决社会发展与供电紧张矛盾的主要 措施，印尼、菲律宾、泰国、印度等国先后在不同程度上采用d s m 技术提高负 荷效率，以满足社会和经济发展的需求( 朱成章，1 9 9 5 ) 。 综上所述，d s m 技术不仅可以改变终端用户的用电方式，提高用电效率， 进而使供电方降低运行成本，减少或推迟新建电厂的投资：使得终端用户减少用 电费用；最为重要的是d s m 技术在满足能源需求的同时，减少了环境污染。故 此项技术符合人类社会、经济可持续性发展的要求。因此，该技术一经提出很快 得到不同发达国家的主动参与。目前，采用电力d s m 技术的国家几乎遍布各大 洲。该项技术已成为电力： 业未来发展的重要基本措施之一。 1 2 我国电力工业的发展 1 2 1 电力建设的发展现状 新中国建立初期，我国电力工业基础非常薄弱，全国装机容量和发电量分 别为1 8 5 0 m w 和4 3 t w h ，处于世界第2 1 位和第2 5 位，人均电量不足1 0 k w h 。 电力工业经过5 0 多年来突飞猛进的发展，截止到2 0 0 2 年底，全国发电设备 装机已突破3 5 亿k w ，发电量达到1 6 4 0 0 亿k w h ，全国人均电量1 2 6 1 k w h 。 特别是在改革丌放之后，电力工业的发展同新月异。从1 9 4 9 年至1 9 8 0 年三十一 年期间我国的发电装机容量只增加到6 0 0 0 万k w ，但自1 9 8 0 年后的二十年期间 我国发电装机容量己发展到3 亿多k w 。目前，我国发电装机容量和发电量均仅 次于美国，位居世界第二。电力工业的长足发展基本满足了经济发展和人们生活 需要。在部分地区实现了由卖电市场向买电市场的转移。 在电源结构方面，电力工业根据我国国情，制定了积极发展火电，大力开 发水电，适当发展核电和其他新能源的政策。我国火电设备从5 0 年代中期6 m w 中压机组起步，经历了5 0 年的发展，特别是引进3 0 万、6 0 万k w 机组设计和 制造技术后，通过科研人员技术攻关，已成功地试制出技术先进的大容量亚i 临界 需求侧管理在电网削峰中作用探讨一以台肥地区为例 机组。我国的煤炭资源蕴藏丰富。目前，设计、制造大容量火电机组电站的技术 较为成熟，故近年来新增装机容量主要来源于火电，火电装机容量占全国总装机 容量的7 5 ；我国可丌发的水电资源为3 8 亿k w ，2 0 0 0 年水电装机达到7 5 0 0 万k w ，占电力总装机量的2 4 。2 0 0 2 年底核电总装机为8 7 0 k w ，其全年发电 量已占全国发电总量的百分之二以上( 国家电力公司，国电信息网) 。 电网建设方面，随着我固发电装枫容量的快速发展，高压和超高压输电线路 与变电设备取得进展。3 3 0 、5 0 0 k v 交流超高压输电线路的制造、施工和运行技 术已成熟。到1 9 9 7 年底，全国3 5 k v 以上线路这6 3 6 万公罩。变电设备容量7 6 5 万m v a ，其中5 0 0 k v 线路i 5 万公里，变电设备容量5 5 万m v a 。全国已形成 华北、华东、华中、西北和南方互联等六个跨省区电网。全国各主要电网已基本 形成5 0 0 k v 和3 3 0 k v 的骨干网架，大电网已覆盖全部城市和大部分农村。中国 电力工业已丌始进入大区电网互联，形成全国统一联合电网，实现全国范围内资 源优化配置的荻阶段。国家电力公司致力于建设北、中、南三个跨区互联电网，东 北与华北电网近期将实现互联。随着三峡电力送出工程的建设，中部互联电网将 首先形成。电力通信和调度自动化的整体应用水平有了很大提高，己达到世界九 十年代先进水平，我国电网的发展已进入了超高压、远距离、大容量、自动化和 现代化的新阶段。 国家加大了电力结构调整力度，加快了电网建设，不断推进城乡电网建设与 改造。掘国家电力公司的统计快报数据显示，2 0 0 0 年国家电力公司系统电网投 资达到1 1 5 6 亿元，占全年固定资产投资的6 8 。2 ，比1 9 9 9 年提高近1 5 个百分 点，为历史最高水平。这表明，我国电力工业的发展重点己由过去的以电源建设 为主转向了以电网建设为主。电力工业投资重点的转移，将从根本上促进与实现 中国f 乜力经济结构的战略性调整，促进供电可靠性的进一步提高，进而更好地满 足了国民经济和人民生活对电力的需求。 1 2 2 电力市场的发展和现状 电力市场是进行负荷管理、电力系统运行和促进用户合作的系统总称。其本 质是在传统的电力垄断行业中。实现在多元的独立的利益主体之间引进市场竞争 机制，以提高效率、降低成本，促进电力资金( 包括电源和网络) 的合理利用及 电力发展的良性循环。并且降低电价，进而降低社会产品的成本，提高国家产品 需求侧管理在电网削峰中作用探讨一以合肥地区为例 在国际市场上的竞争力。电力市场中的参与者是多元的利益主体，即各个独立经 营的电厂、电网利用户。 我国改革开发初期，在供电侧能力远不能满足经济发展需求的压力下，国家 先后出台一系列集资办电的政策，以缓解由国家独立办电的资金压力，同时改变 了我国传统的单一办电模式，各种形式的独立发电企业逐渐形成。其中，1 9 8 1 年兴建的山东龙口电厂开创了集资办电的先例。为适应我国经济发展，在政企 分丌、省为实体、联合电网、统一调度、集资办电的原则指导下，国家从八十 年代中期先后实施了征收2 分钱办电：集资办电；利用外资办电：特别是准许还 本付息电价等措施，使我国电力行业中的发电侧市场逐步形成。 供电侧在经历了高速发展时期后，由于电力市场不健全，电力工业的隐患逐 渐显露，突出表现为各类发电机组争发电量，电价上涨速度过快。为此国家电力 公司实施了内部模拟电力市场的实验，为建立发电侧电力市场做准备，并于1 9 9 8 年提出了实行网厂分开，建立发电侧电力市场的实施方案框架。电力市场的 改革方向转向网厂分开，竟价上网的道路。但上述电力市场的改革仅停留在 摸索阶段。1 9 9 9 年四川二滩水电站的风波，引发了电力工业实质性的改革，迫 使国家电力公司进行重大分离。2 0 0 1 年一2 0 0 2 年期间，国家电力公司进行了一系 列的改组，并于2 0 0 2 年3 月实现了区域电力集团并存、电力市场竞争的局面， 国家电力垄断的历史至此结束。2 0 0 1 年8 月8 同，广东电力集团公司拆分为广 东省广电集团公司( 电网公司) 和广东省粤i 乜资产经营公司( 发电公司) ，标志 着我国电力工业逐步进入健康的市场化运营的新阶段。 1 3 进行d s m 的重要性 由上述可知，我国电力工业经历了2 0 多年的高速发展，取得了举世注目的 伟大成就。目前，全国发电装机容量与发电量基本满足我我国社会与经济发展的 需要，电力供需关系得到平衡。根据十五及以后l o 年间电力工业发展的总 目标：2 0 0 5 年发电装机容量将达到3 9 5 亿k w ，2 0 1 0 年将达到5 亿k w 。综合 考虑“十五”期例国民经济和社会发展态势，我国“十五”期间电力需求年均增 长速度将保持在5 至6 ( 中国电力设备网) 。 尽管电力工业过去在总量上取得了长足发展，但我国电力供应水平和电气化 需求侧管理在电网削峰中作用探讨一以台肥地区为例 程度仍然很低。我因是多人口大国，目前人均拥有发电装机o 2 5 k w ，人均年用 电量1 2 6 1 k w h ，是世界平均水平的近1 2 ( 全国至今还有2 3 0 0 万人没有用上电) 。 电能消费占终端能源消费比重还不到1 0 ，远远低于世界平均水平1 7 。：电力 资源利用效率还很低，绝大部分企业设备陈旧，生产工艺、管理方式落后，单位 国民生产总值电耗高，环境保护压力同益加大。例如，电解铝平均每吨耗电比国 外先进国家商2 0 0 0 k w h ，烧碱每吨高l k w h ，风机水泵运行效率比国外约低 1 0 - 2 0 。照明仍以白炽灯为主，与新型= 常能灯相比在同等照度下，白炽灯耗 电是节能灯的5 倍。 综合考虑十五规划及我国未来经济发展的趋势和目标，未来二十年全国 发电设备总装机将达到7 5 亿k w ，即在近二十年期间需新增4 亿k w 以上( 装 机容量。由我国发电设备的结构可知，这新增的4 亿k w 装机中近3 亿k w 装机 是煤电，但同期用于发电煤的增量只有5 亿t 。即使这3 亿k w 装机建成，由此 所带来的环境影响是可想而知的。煤电对大气产生四种污染源，即尘埃( 悬浮颗 粒物) 、二氧化硫( s 0 2 ) 、氮氧化物( n o ) 及二氧化碳( c 0 2 ) 。在大型锅炉中， 用现代化技术可除去上述污染中前三种的9 9 。对于c 0 2 目前尚无经济的方法 可采用。因此，减少发电对环境的污染就需要提高能源利用效率。而我国人口众 多，各种终端用电设备的节能潜力巨大。例如，若每家使用一只节能灯，全国按 4 亿个家庭计算，这可降低高峰电力2 0 g w ，不亚于一个三峡工程的发电能力， 而所需投资1 2 0 亿元，只相当于建设相同容量火电厂投资的1 6 。因此，为了保 证国民经济持续发展，仅靠电站建设是非常困难的，综合资源意识、节能意识和 环保意识是我国能源战略制定的指导方针。 1 4 我国开展d s m 技术的现状及其必要性 1 4 1 我国开展d s m 的现状 众所周知。电力系统的良性运营除了保持电力供需的基本平衡外，还需要采 用经济的用电负荷率运行系统。为达到上述目的，则需要供电侧在满足终端用户 的电力需求同时，还应对系统发电、输电及配电设备的投资计划和运行管理进行 优化，使其以较低的投资来满足终端负荷需求。另一方面，则需要各类终端用户 改变用电方式或用电设备，减小系统峰荷需求，使发电、供电设备以较低费用，来 需求侧管理在l 乜删削峰中作用探讨一以合肥地区为例 满足负荷需求，保持系统运行的经济性、稳定性和安全性。 传统负荷管理仅以供电侧为主强行调荷。忽略了需求侧调荷作用。需求侧 的作用可通过供电侧采用一定的经济、法规及技术等措旋，改变终端用户的用电 方式和设备来实现。通过有效的d s m 技术，可提高终端用电率，降低电能消耗 量和用电负荷水平，提高电网负荷率，从而减少终端用户电费支出、降低电力公 司成本、节约资源、减少环境污染，同时也减少了社会对电力建设的投入。 1 9 9 1 年i 【工力郎i u 科院邀请美l 倒争家n e z h a d 教授来我国讲课，并- j 二1 9 9 2 年 对陡河电场进行能源审计，1 9 9 6 年电力部组织e 7 集团专家来我国介绍美、加、 同、法、德、意等国d s m 的实施经验，将电力d s m 技术引入我国。目前一些 省、市、科研单位、高等院校相继开展了d s m 研究工作。1 9 9 3 年我国首先在深 圳电网开展了d s m 试点研究。随后我国许多省、市都将d s m 技术纳入电力运 营之中( 胡兆光，2 0 0 1 ) ，如北京在1 9 9 8 年施行d s m 技术削峰5 0 m w ，增加低 谷电量1 5 0 g w ，电力供需双方受到显著的经济效益；江苏省自1 9 9 7 - 1 9 9 9 年进 行d s m 实践以来，已使用百万节能灯、变频调速器4 4 m w 、蓄能设备1 7 m w ( 顾智鹏，1 9 9 9 ) ；深圳市在丌展电力需求侧工作中，投入总资金3 3 亿元，减 少了3 3 亿元的电力建设投资，为社会节省近3 0 亿元的资金支出( 杨志荣，1 9 9 9 ) ； 天津、上海、广东、浙江、辽宁、湖北、河南等省、市也先后开展了d s m 技术 的应用。同时一些大型企业内部也将d s m 技术作为企业挖潜增效的重要手段， 如胜利油田、首都钢铁厂、南京钢铁集团、中国石油集团公司等单位采用d s m 技术取得明显的经济效益。目前，d s m 在我国各省逐渐开展起来，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：蓄冰空 调等移峰填谷措施j 下在北京、上海及天津等城市进行试点工作。此外，诸如交频 调速等先进的节能技术应用也越来越广泛。尽管d s m 在我国的用电管理工作中 取得了很大的成绩，但是无论从理论研究还是实际推广应用都还存在不少问题， 主要表现为观念尚未转变，经济措施不够，忽视用户利益，电价不到位，资金不 足等。 d s m 技术在我国经过十多年的探索和实践，取得一定的成效和经验。但总 的看来，我国d s m 技术水平相对较低 能源消费量大，d s m 资源车富。例如 尚处于起步和探索阶段。我国人口众多、 在节能方面。据有关部f j 统计，全国风 需求侧管理在l 乜网削峰中作用探讨一以合肥地区为例 机、水泵、压缩机类通用机械的电机总功率为1 6 亿k w ，年耗电3 2 0 0 亿k w h ， 其中8 0 左右为交流电机恒速拖动。如其中一半采用变频调速技术，按提高能效 2 5 测算，每年可以节约电能6 4 0 亿k w h 左右。据有关专家估计，我国电机总 容量中有5 5 以一卜的中、低压电机，如用高效电机替代，并将其节约的电力作为 一种可替代资源，相当于减少或延缓投入发电装机容量1 5 0 0 万k w 。在我们人 口大国中。改变一种节能设备所产生的节电效果是非常可观的，如前述一只节能 所产生的经济效益。目前，随着科学技术的发展，电力需求侧管理技术和设备都 趋成熟，如高效节能灯具、高效电动机、高效变压器、高效热水器、高效电冰箱， 以及高效绝热保温技术、蓄热蓄冰技术、远红# t , ) j n m 技术、无功补偿技术、电动 机变频调速技术等。这些技术为丌展d s m 工作提供了技术保障。 1 4 2 实施d s m 的环境 进行d s m 的实质是提高能源的利用效率，维护电网高效、稳定、安全的运 行。节电只是d s m 的手段之一，并非d s m 的最终目的。我国以往进行的d s m 实践，大多沿袭了建国以来一贯倡导的节约用电的措施，d s m 实践的深度和广 度较低。d s m 实践应当以市场需求为导向，优化能源需求结构，提高终端用户 的用电效率和水平，从而使社会、供电侧及需求侧获得收益。我国电力市场经过 二十多年的发展现以初具规模，在厂网分丌，竟价上网的原则下，原部分电 力集团已分离为独立的发电企业和电网经营企业；发电侧电力市场的l + n 模 式( 1 电网经营企业：n 一发电企业) 逐渐向自由竟价上网发展。目前，竟价上网 的电量以占市场需求量的1 0 2 0 。电力市场交易中以长期合同、现货交易及 实时交易为主，电力市场以生产调度和市场交易一体化为运作模式。随着我国加 入w t o 后，电力市场必将进一步开放、完善和成熟，1 + n 购电方式将由参与 电力市场的用户以双边交易方式而取代。进而使现行d s m 中被动的终端用户转 变为主动参与者。随着电力市场交易方式的改变，未来在我国，以健全市场为基 础，价格为杠杆、期货合同为约束的d s m 是我国实施d s m 的发展方向。 节能节电是我国长期实行的基本国策之一。为此，国家自建国以来相继出台 了一系列政策法规。特别是改革，1 ：发以后，随着我国经济的快速发展，能源需求 的增大，节能工作的紧迫感尤为突出。1 9 8 7 年国家出台关于进一步加强节约 用电的若干规定，对电能使用实行定额管理、拉闸限电、禁止非生产用电中的 需求侧管理在电网削蜂中作用探讨以台肥地区为例 高耗电设施等措施；根据此规定各行业也相继制定了各种节能措施和行业规范： 1 9 9 6 年国家制定的关于加强节约用电的规定( 征求意见稿) 已开始将d s m 方法纳入规定之中；1 9 9 7 年通过的中华人民共和国节约能源法将节电政策 法律化。使节电走向法制的道路；1 9 9 9 年一2 0 0 0 年，经过近两年的反复酝酿和多 方讨论，一部新的节约用电管理办法于2 0 0 0 年底f 式发布。该办法共分6 章2 9 条。其中第三章是电力需求侧管理，标志着d s m 纳入了法制化管理的轨 道。 1 4 3 实施d s m 的必要性 我国是能源生产和消费大国，但能源利用水平及人均资源占有量较低。由我 国发电设备结构可知，新增电力消耗的资源主要以煤为主，出此产生的环境压力 很严重。从可持续发展的基本观念出发，我国电力工业的发展面临着资源利用和 环境承载能力双重压力。因此，为了保持国民经济快速发展，提高人民生活水平， 就需要在电力发展中采用建设和节约并举的指导思想。实现以最小的资源和资金 投入，减轻环境污染压力，保证电力供应能满足国民经济和社会发展的需要。实 践证明，d s m 作为一种科学的能源管理方法和先进技术可有助于实现上述目标。 从电力工业的长远发展战略看，d s m 所产生的社会、经济效益与电站建设所增 电力产生的效益同等重要。丌展d s m 是完善我国能源丌发与使用状况的现实需 要。也是实现可持续发展的重要手段之一。通过在全社会丌展d s m 工作，国家 可以从实现国民经济和社会发展的总体目标出发，充分发挥市场经济体制在优化 资源配置和合理使用中的基础性功能，合理有效地利用有限的能源资源，达到保 护资源和环境的目标，实现可持续发展；用户可以在满足电力需求的同时，以较 少的投入，实现降低电力消耗、减少电费支出、降低生产成本的效果；与此同时， 电力企业可以减少对电力建设的巨额投资，避免新增电量成本和峰荷容量成本， 实现对现有生产能力的高效、合理、充分利用，增加电力的有效需求，提高电网 的负荷率、发电设备的利用效率和企业竞争力。因此，d s m 是我国电力工业发 展中的必要手段，也是今后电力市场运作的必然产物和趋势。 1 5 需求侧管理技术 需求侧管理技术是指为实现需求侧管理计划所采用的方法、措施和手段。这 需求侧管理在电刚削峰中作用探讨一以台肥地区为例 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，实现可持续发展这一目标。主要措施包括：技 术手段、财政手段、诱导手段和行政手段( 杨志荣，1 9 9 9 ) 。 1 5 1 管理措施 1 5 1 1 技术手段 需求侧管理针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，以及棚适应的设备来提高终端用电效率或用电方式。常用技术手段包 括高效节能灯具、电冰箱、热水器、空调器、电动机、绝热保温技术、蓄冷蓄热 技术、溴化锂制冷技术、远红外加热技术、无功补偿技术、自动控制技术、电动 机变频调速技术、余热和余压发电技术、太阳能利用技术以及能源替代技术等等。 上述技术中，蓄冷蓄热技术和能源替代技术是移峰填谷的重要且成熟的技术。 1 5 1 2 财政手段 财政措施是引导和增强节电活动的主要激励手段，也是需求侧管理在运营策 略方面的重点。其目的在于刺激和鼓励终端用户改变用电方式和消费行为，减少 电量消耗和电力需求。主要措施包括：电价鼓励、折让鼓励、借贷优惠鼓励、免 费安装鼓励、：符电设备租赁鼓励、节电招标鼓励等。电价鼓励主要是由供应方制 定，没有随意性，属于控制性鼓励手段。其它措施属于激励性手段，是灵活的市 场工具。财政手段主要目的是鼓励那些致力于终端直接节能节电、为社会作出增 益贡献的用户，虽然对不参与节电的用户不予财政鼓励，但也不损害他们的经济 利益。 1 5 1 3 诱导手段 财政激励的收益需要对终端用户进行正确的诱导，诱导是对用户进行消费引 导的一种有效和必要的市场手段。诱导的目的是消除用户对有效利用能源在技术 上、认识上和经济上等存在的心理影响，提高他们对节能的响应能力。主要诱导 措施有：普及节能知识、信息传播、研究交流、审计咨询、技术推广、宣传鼓动、 p 政策交代等。主要方式有两种：一种是利用各种媒介把信息传递给用甩，如电视、 广播、报刊、展览、广告、画册、读物及信箱等；另一种事与用户直接接触，提 供各种能源服务，如讲座、座谈、研讨、培训及审计等。 1 5 1 4 行政手段 需求侧管理神：电网削峰中作用探讨一以台肥地区为例 行政手段是指政府及其有关职能部门，通过法规、标准、政策、制度等规 范电力消费的市场行为，并利用政府的行政力量来推动节能、约束浪费及保护环 境的一种管理活动。实施d s m 计划需要法制和政策的支持，d s m 将涉及法规、 制度、金融、财税及物价等多个方面，既关系到社会的整体利益，也关系到电力 公司、用户、节电产品和销售企业、能源服务机构等各方面群体的利益。因此， 需要政府发挥主导作用，将d s m 纳入法制轨道并建立相应的保障体制，在节能 节电领域全面实行以鼓励为主的政簸，在财政、贷款、税收及价格等方面制定具 体的鼓励性条款，在电力公司和用户之间、能源服务公司与用户之间以及电力公 司与能源服务公司之间的节电效益分配进行有机的协调，在实施节能节电计划和 运营管理方面进行有效地监督并提供指导性的信息服务，使得在满足同样能源服 务前提下，减少电力建设投资和运营成本，减轻社会环境负担，使用户减少电费 支出，达到整体效益最高、收益分配合理、参与者受益及非参与者满意的目的。 1 5 2 负荷整形 进行d s m 工作的一项重要内容就是负荷整形。负荷整形即负荷管理，它是 根据电力系统的负荷特性，以某种技术或方式将用户的电力需求从电网负荷高峰 期削减、转移或增加在电网负荷低谷期，以达到改变电力需求在时序上的分布， 减少同或季节性的电网峰荷，以期提高系统运行的可靠性和经济型，减少新增装 机容量和节省电力建设投资，从而降低预期的供电成本。负荷整形技术主要有三 种，即削峰、填谷及移峰填谷。 1 5 2 1 削峰 电网自4 峰是指在电网高峰负荷期减少用户的电力需求，避免增设边际成本高 于平均成本的装机容量。电网削峰可平稳系统负荷，提高电力系统运行的经济性 和可靠性，降低平均发电成本，同时，还可降低用户变压器的装氛容量。但单纯 的削峰也会减少一定的峰期售电量，降低了电力公司的短期部分收入。 电网削峰手段主要有两种，一种是直接负荷控制；另一种是可中断负荷控制。 直接负荷控制即在电网高峰负荷期通过远动或自控装置由人工控制用户终端用 电的一种方法；可中断负荷控制是根据供需双方事先的合同约定。在电网高峰期 经系统调度人员与用户协商中断部分供电的一种方法。 1 5 2 2 填谷 需求侧管理在电网削峰中作用探讨一以台肥地区为例 填谷则是在电网低谷时段鼓励和丌发用户增加对电力与电量的需求。电网填 谷有利于电网平稳、经济地运行，减少平均单位电量的固定成本，降低平均发电 成本。 常用填谷措施包括增加季节性用户负荷、增添低谷用电设备以及增加蓄能用 电等。填谷可使电力公司和用户获得较好的经济利益，但该方法需部分地改变用 户的工作流程，增加了填谷技术的实施难度。 1 5 2 3 移蜂填谷 该项技术是通过一定技术手段将电网高峰负荷的用电需求转移到电网低谷 时段，同时起到削峰和填谷的双重作用。移峰填谷既可减少新增装机容量、充分 利用闲置容量，又可平稳系统负荷、降低发电煤耗。该项技术是电力公司改善电 网经营管理的重要任务之一。 目前，较为成熟的移峰填谷包括蓄冷蓄热技术、能源替代、调整工作程序以 及采用行政手段调整轮班制度等。其中。蓄冷蓄热技术是目前国内外广泛采用的 移峰填谷最有效和重要的手段之一。蓄冷技术是在后夜电网负荷低谷时段制冰或 冷水，荠把冰或水存放在蓄冷介质储存起来，在白天或箭夜电网负荷高峰时段将 蓄冷转换为冷气释放出来，达到移峰填谷之目的。蓄热技术与蓄冷技术的方式相 仿，其差异只是所蓄能量不同，蓄热将电加热器产生的热能存储在蒸汽或热水蓄 热器中然后在电网高峰期释放，以达到移峰填谷之目的。能源替代方法是指在 高峰时段采用其它能源替代电加热，而在低谷时段采用电加热的工作方式进行移 峰填谷。其中煤、气、油及太阳能易于与电能相互替代。调整作业程序及轮班制 度是一种平抑电网同内高峰负荷的常用办法，该方法适合在各种企业之间进行周 内轮休或调整工作程序以实现错峰，从而达到移峰填谷的目的。该项措施的实簏 通常需要行政手段加以引导。由于该方法在很大程度上干扰了人们的正常生活节 奏，影向了人们的交集往来，且没有增加企业的额外效益，般难于被人们所乐 意接收。 本文根据d s m 的原理与技术，综合分析了安徽电力的发展现状，并以合肥 地区为例，对该区实施d s m 的可行性进行了深入的研究。通过对该区负荷特征 分析、节电技术筛选以及经济效益预测等方法，对该区实施d s m 技术的应用前 景和可能的经济、社会效益进行了评估。 需求侧管理订：电网削峰中作用探讨一以台肥地区为恻 在电网负荷特征方面，本文通过对不同产业部门以及终端用电设备的用电特 点分析，认为导致合肥地区电网夏季出现负荷尖峰的主要原因是由于各类空调设 备制冷用电而致。为了进一步肯定上述分析结果的可靠性，文中对1 9 9 9 年- - 2 0 0 2 年期间合肥地区电网负荷特征与相应气温资料进行了深入的分析，并根据该区电 网基本负荷与高峰期负荷特征分析，得出该区电网负荷高峰时段中3 0 以上的 负荷是因空调制冷两致。 在选择d s m 技术进行移峰填谷方面，文中对空调制冷的用电特征进行分析 之后，分别讨论了供电方与需求方在电网削峰中的可采用的技术措施，并对不同 技术方案的经济效益进行了初步评估。并认为，对于合肥地区，采用蓄冷空调技 术可有效起到移峰填谷、改善电网运行效率的目的。 在d s m 技术评估方而，文中对各种空调的技术特点和经济性能进行了对比 与分析，特别是对蓄冷空调的性价比以及在合肥地区采用蓄冷空调所产生的经济 效益进行了深入的讨论，并建议在合肥地区应采用蓄冷空调技术实旌d s m 规划， 提高电网运营效率。文中同时也广泛地讨论了在合肥地区实施d s m 规划可能对 电力企业、终端用户以及社会三方带柬的各种经济、社会、环保等效益。 最后，本文采用狄色预测模型对合肥地区实旌d s m 规划所产生的经济效益 进行了预测。预测结果表明实施d s m 技术可有效提高合肥地区电网的运营效 率。例如，仅终