（电气工程专业论文）我国实施电力需求侧管理激励机制及政策建议.pdf

摘要 实施电力需求侧管理可以提高终端用电效率，削蜂填谷。但是，目前我国现存的政 策法规不利于电力需求侧管理的进步实施，尤其是其实施主体电网公司由于缺! j ) 必要 的投资四报而对于实施电力需求侧管理的积极性不高。困此，耍对实施电力需求侧管理 的电网公司进行必要的激励。 我国隧前的能源现状尚存在问题，这些问题主要表观在能源效率低下及能源结梅不 合理等，同时需求侧的电力负荷率逐渐降低，峰谷差逐渐加大。另外，阐述了需求侧管 瑷的概念、实蔻需求侧管理的意义及作用等。 本文阐述了国际上( 主要是美国) 电力需求侧管理的实施状况，主要分析了美国十 个电力公司的激励售度，沧证了电雕公司实施电力需求侧管理需要对其进幸亍激臃的经济 学依据。电网公司的风险效赫可以借助套利定价理论进行求解。效益分享公式可以借助 计算机和线性规划喹| 的最优化摸型进行求解。 本文将采用套利定价理论模型及自建分享效益模型提出对实施电力需求侧管理的 f 黾网公司逑行激励的具体模型，丰要露的是对需求侧管理的发展创造曼有力的环境，推 进电力需求侧管理的顺利实施。 荚键词：电力需求侧管理；激励机制；政策建议 a b s t r a c t t h e p r a c t i c eo f d e m a n ds i d em a n a g e m e n tc o u l di n c r e a s et h ee l e c t r i cp o w e re f f i c i e n c yo f t h ec u s t o m e r sa n dl o a ds h i f t i n g b u tn o w a d a y s ，c h i n ai s f a c i n gs o m ep o l i c ya n dr u l et h a t b l o c kt h ee x e c u t i v eo f d s m ，e s p e c i a l l yt h ee x e c u t i v eb o d y ( g r i d c o m p a n y ) i s i ns h o r to f i n c o m e ，w h i c hm a k e si th a sl e s si n t e r e s ti nd s m s ow es h o u l dt a k es o m ep r a c t i c et o s t i m u l a t et h eg r i dc o m p a n yw h oe x e c u t e sd s m a tp r e s e n t ，t h e r ea r em a n yp r o b l e m si nt h ee n e r g ys o u r c e sa c t u a l i t y ，s u c ha st h el o w e n e r g ye f f i c i e n c ya n dt h eu n r e a s o n a b l ee n e r g ys t r u c t u r ea n ds oo n a tt h es a m et i m e ，t h el o a d r a t i oi nt h ed e m a n ds i d ei sd e c r e a s e dg r a d u a l l y , a n dt h ed i s t i n c t i o nb e t w e e nt h ep e a ka n dv a l e v a l u ei si n c r e a s e dg r a d u a l l y i na d d i t i o n ，t h i sp a p e re x p a t i a t e st h ec o n c e p to f d e m a n ds i d e ，t h e s i g n i f i c a n c ea n df u n c t i o no f i m p l e m e n t i n go f d e m a n ds i d em a n a g e m e n t t h ep a p e re x p a t i a t e st h es t a t u so fi m p l e m e n t i n go fd e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( m a i n l yi n a m e r i c a ) ，a n a l y s e si n c e n t i v es y s t e mo ft h et e na m e r i c a ne l e c t r i cp o w e rc o m p a n i e sm o s t l y ， d e m o n s t r a t e st h a tw h e nt h ee l e c t r i c p o w e rc o m p a n yi m p l e m e n t st h ed e m a n ds i d e m a n a g e m e n t ，i tn e e d st h ei n s p i r i t e de c o n o m i ct h e r e u n d e r t h er i s kb e n e f i to ft h ee l e c t r i c p o w e rc o m p a n yc a na s kf u rs o l v i n gw i t ht h eh e l po ft h ea r b i t r a g ep r i c et h e o r y ，a n dt h eb e n e f i t p a r t i c i p a t i n gf o r m u l ac a na s kf o rs o l v i n gw i t ht h eh e l po fc o m p u t e ra n do p t i m i z a t i o nm o d e li n t h el i n e a rp r o g r a m m i n g t h ea r t i c l ew i l tt a k et h ea p tm o d e la n ds e l f - m a d es h a r e ds a v i n gm o d e lt of i g u r eo u tt h e s p e c i f i e dm o d e lt og r i dc o m p a n yw h i c hp r a c t i c e sd s mw i t ht h ep u r p o s et oc r e a t eap o w e r f u l e n v i r o n m e n tf o rt h ep r a c t i c eo fd s mt op u s hd s mt om a k ep r o g r e s s 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 ；i n c e n t i v es y s t e m ；p o l i c ys u g g e s t i o n l l 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导f 独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本沦文不包含任 何其他个人或集体已经发表 献的个人和集体，均已在文 法律后果由本人承掇。 作者签名：蒜烀磷 或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 疆期：幽g 年2 月口目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期问沦文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校 有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位 论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学位论文的全 部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段摄存、汇编学位 论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。 本学位论文属于： 口保密，在年解密岳适用本授权书。 嘲；保密。 学穰论文全文电子舨提交后： 口同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：桥垤备 指导教耀签名：武翔翘 日期：触6 、1 2 、j o i i 期：2 、1 2 、f 。 第一章绪论 第一章绪论 电力是国民经济发展的基础。改革开放以来，全国电力工业得到了迅猛的发展，基 本上解决了束缚经济发展的能源问题，促进了国民经济的发展，为国家的可持续发展打 下了良好的基础。同时，国民经济的发展，对电力建设提出了更高的要求，电力推向了 市场。随着经济的发展，电力供给水平受到了很大影响，原有的发电设备落后，电力结 构和电源分布不合理，能源利用率低，环境污染严重，并且供电管理对用户用电缺乏激 励机制，导致在需求侧用电混乱，形成了“有电送不出和有电用不上”的局面。电力峰 一谷差继续增大，对电网和电源造成了很大的安全隐患。另外，由于计划经济的影响， 电价结构和电价水平很不合理，用户电价居高不下，同时也由于电力管理体制不合理， 加上行业垄断和区域垄断，普遍存在经营垄断，电能质量得不到保证，导致电力服务意 识差等问题。因此必须对电力行业需求侧进行改革。调动用户的积极性，让用户参与市 场，为电力工业的经济、合理发展作出应有的贡献。 电力需求侧管理不仅对提高电力工业效率、降低电价、减少电力系统投资有着十分 重要的意义，而且对于我国能源的高效利用，提高整个社会的经济效率、社会效益和环 境保护都有十分重要的意义。实施电力需求侧管理的目标就是让电力用户参与电力市 场，为电力改革、社会快速可持续发展作出贡献，同时也使用户从需求侧管理中得到回 报。 需求侧管理( d s m ) 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 r p ) 的一部分。i r p 是7 0 年代由于石油危机而提出的电力规划方法。它改变 了传统规划中单纯以供应满足需求的思路，将需求侧节约的电力和电量也视为一种资源 ( 如通过设备改造减少用电量，通过调整用电方式削减高峰负荷) ，供方与需求方两种 资源综合比较，按最小费用的原则寻求优化方案，使其产生最大的社会效益及经济效益。 d s m 项目的实施可以使社会、电力公司及用户都能受益。对社会而言，d s m 的实施可 以减少电力需求，减少了一次能源的消耗与污染物的排放，缓解了环境的压力，具有巨 大的社会效益；对政府，可以通过实施d s m ，调整能源消费结构，提高电气化水平， 促进经济的可持续发展。还可以促进用电设备的更新换代，增加对高能效设备的需求， 促进g d p 的增长。同时还可以建立一支庞大的d s m 的实施队伍，缓解就业的压力：对 电力用户，d s m 可以减少电力消费，降低企业的生产经营成本，减少用户的电费支出， 提高企业能效和产品的竞争力；对供电商，d s m 可以削减高峰时段电网调峰的压力， 华南理工大学硕士学位论文 提高供电可靠性及服务水平。特别是在电力供需形势紧张的情况下，它可以大大缓解拉 闸限电的压力；对发电商，可以提高发电设备利用率，降低发电成本及发电煤耗，推迟 电站的建设并减少电力建设投资。 发达国家在实施d s m 中取得了巨大的效益。美国、日本、加拿大、德国、法国及 意大利等国家都有一支庞大的队伍从事d s m 工作，成果显著。美国在过去2 0 年中，制 定了许多法律法规及特殊政策，投入大量资金，取得了巨大成果。仅2 0 0 0 年，美国投 入约1 5 6 亿美元实施d s m 项目，节电5 3 7 亿k w h ，减少高峰负荷2 2 0 0 万k w 。 我国既是能源大国，又是世界上能源消费强度较高的国家之一。目前，我国能源利 用率比先进国家低的多；主要产品单位能耗比国外先进水平高3 0 以上；单位能耗所创 造的国民生产总值仅为世界水平的1 4 3 。这说明，我国节能节电的潜力大。我国目前 仍处于缺电的局面，特别缺少调峰容量。因此在我国加快电力开发的同时，借鉴国外成 功经验，积极研究和推广电力需求侧管理，对国家可持续发展战略意义重大。 过去的2 0 年，中国全年发电量从1 9 8 0 年的3 0 0 6 亿千瓦时发展到2 0 0 0 年的1 3 6 8 5 亿千瓦时，年均增长率达到7 8 7 ，远远高于能源需求和能源生产的增长速度。截至2 0 0 5 年9 月底，全国发电装机容量达4 8 亿千瓦，在建发电设备规模2 3 亿千瓦。但是我国 人均用电水平只有1 4 6 3 千瓦时，仅为2 0 0 0 年世界平均水平2 5 4 8 千瓦时的5 7 ，用电 水平仍然很低。特别是近l o 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，大大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。因此节电在节 能中的地位与作用将会愈来愈突出。面对经济全球化的发展趋势，中国的企业将面临来 自发达国家的强大的竞争压力，加上环境保护要求日趋严格，因此在中国推广d s m 将 是非常必要的。对中国的可持续发展具有重要的作用。 我国也于9 0 年代初开始研究并试行d s m 项目，取得了一定的经验。国家经贸委和 国家计委把d s m 以法规形式纳入了2 0 0 2 年1 2 月2 9 日发布的节约用电管理办法。 一些城市在此方面也做了大量卓有成效的工作，制定并实篪了一系列推动d s m 技术和 项目的优惠政策，并相继建成投产了冰蓄冷、水蓄冷、蓄冷蓄热一体项目2 0 多个。过 去l o 年实践表明，中国已具备了实施d s m 计划的基本条件。以各级电力公司作为实施 d s m 的主体，在政府有关部门的政策支持和宏观指导下与用户、节能服务公司、科研 与制造单位联合开展与推广d s m 计划，将会有效地推动节能工作。 本文在充分调研的基础上，分析了我国目前电力供需形势和在电力需求侧管理激励 2 第一章绪论 机制方面面临的主要形势和存在的问题，并查询、搜集了国内外大量相关资料，参照欧 美等发达国家实施d s m 的成功经验，结合我国电力管理体制和电力发展趋势，深入探 讨了我国电力需求侧管理激励机制应采取的运作机制，提出了具体的解决方案，即效益 分享机制。 目前我国现存的政策法规不利于电力需求侧管理的进一步实施，以致于其实施主体 电网公司由于缺少必要的投资回报而对于实施电力需求侧管理的积极性不高。因此，要 对实施电力需求侧管理的电网公司进行必要的激励。 本文将采用套利定价理论模型及自建分享效益模型提出对实施电力需求侧管理的 电网公司进行激励的具体模型。同时，结合实践调研将对模型的具体应用作详细介绍， 并与现有的政策与制度进行比较，提出对现有的政策与制度进行改革的建议。 3 华南理工大学硕士学位论文 第二章电力供需形势分析及我国电力发展展望 2 1 当前电力供需形势 我国的电力供应绝大多数时间是在紧张中渡过的。长期以来，我国发电设备平均利 用小时一直在4 8 0 0 小时以上，只有1 9 9 9 年降到4 3 9 3 小时。但这种供需轻松状态仅过 了不到4 年，到2 0 0 4 年又出现了全国性、大面积、长时间的严重缺电局面。我国2 3 个 省、市、区电网相继出现拉闸限电，6 0 0 0 千瓦及以上的机组设备平均利用小时达到5 2 5 0 小时，火电设备利用小时达到5 7 6 0 小时，为近十年来最高值。据统计，仅去年下半年， 全国拉限电5 0 万条次，拉限电6 0 亿千瓦时。全国缺电最严重的浙江省，去年日负荷率 平均己达9 3 以上，最高已达9 7 8 ，发电设备利用小时已达6 0 2 2 小时，其中煤电设 备利用小时已达7 2 4 2 小时，全省持续缺电，严重影响经济、社会和人民的正常工作、 生活秩序，并且造成事故增多，就业减少，资源浪费，环境污染等一系列问题，影响了 经济发展和社会稳定。 这几年的电力紧缺，其原因是电力供应不足而需求旺盛。造成电力供不应求的主要 原因是：对需求增长的客观规律认识不足，对电力供应的基本特征没能准确把握。从需 求侧来讲，是对于我国经济发展到了人均g d p l 0 0 0 美元左右的特征认识不足。随着人 均g d p 超过1 0 0 0 美元，我国已进入国民财富快速积累的发展阶段，城市化进程加速， 由此造成对基础设施、住房等固定资产的投资大量增加，对房屋、汽车等的消费需求激 增，以及出口大幅增长，从而拉动了对钢铁、建材等高耗能产品的需求。工业化时期重 化工的快速发展，导致对电力等能源消耗的快速增长以及电力弹性系数的突增。另外， 对于电力的不能储备，发、输、变、配和用电瞬间完成，实时平衡，电力建设周期长等 基本特征，如何体现在电力规划与供应安排上要具有适度超前的认识不一，因而造成对 电力供需形势判断上的差异。 电力弹性系数是反映一定时期内国民经济的发展与电量需求增长之间内在关系的 宏观指标。其计算公式为：b = q b 。其中q 为电力消费年平均增长率，b 为国内生产 总值年平均增长率。从1 9 4 9 年到2 0 0 0 年这5 0 年来看，我国平均电力弹性系数为1 2 6 ， 与欧美、日、韩等国家和地区相似。即在工业化时期，电力弹性系数一般都是大于l ， 甚至达到2 5 3 。而进入后工业化时期，约从七、八十年代开始，发达国家的电力弹性 系数出现小于1 的情况。我国的电力弹性系数波动性与分散性可能较国外其他国家大一 些，特别是八、九十年代以来，由于结构调整等变动因素，我国的电力弹性系数基本上 4 第二章电力供需形势分析及我国电力发展展望 都小于l ，所以在安排“十五”计划时，电力增长、装机增长速度都是按弹性系数为o 5 来校核，所以“十五”电力规划指标中，电力的建设规模都定得比较低，这些无疑都是 加剧这几年电力紧张的因素。 根据社会经济发展规划，2 0 0 5 2 0 1 0 年广东省处于工业化中期发展阶段，工业将快 速发展，部分地区粗放型工业仍有继续发展的空间，并且随着广东炼化产业基地形成， 重化工业将加快发展，以重化工业为主的新经济结构形态将带动整个国民经济的发展； 2 0 1 0 年以后，广东省工业逐步步入轻重工业协调发展的阶段，第三产业将和工业一起引 领经济进一步发展。预测在未来5 1 0 年内用电量的增长速度与经济增长基本保持同步， 电力弹性系数保持1 1 的水平。“十二五”期间电力弹性系数进一步降低。广东省近几 年电力弹性系数变化情况见图2 1 。 图2 1 广东省电力弹性系数变化情况 表2 一l 电力弹性系数预测结果 单位：亿k w h 、k w h 元 实际值预测值 项目 2 0 0 l2 0 0 22 0 0 32 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 9 2 0 1 02 0 1 5 g d p 增长 9 61 1 41 4 31 4 39 8l o 31 0 49 9 1 0 19 69 8 全社会用电增长9 2 81 5 7 32 0 3 51 7 5 4l o 81 1 31 1 41 0 91 1 1l o 68 8 电力弹性系数 0 9 71 3 81 4 21 2 31 11 11 11 11 11 10 9 全社会用电量 1 4 5 8 1 6 8 82 0 3 l2 3 8 72 6 4 52 9 4 53 2 8 13 6 3 94 0 4 34 4 7 06 8 2 l 从2 0 0 1 年开始呈现的电力供应紧张趋势，刺激了各地电力建设浪潮的兴起。预计 到2 0 0 5 年，全国新增装机容量可能达到6 0 0 0 万千瓦，至2 0 0 6 年大约除浙江等少数省 份外，全国电力供应状况基本上可以得到缓和。但是，电力装机供应矛盾缓和之后，可 5 华南理工大学硕士学位论文 能煤炭供应问题将更加突出。2 0 0 3 年全国煤炭产量达到1 6 6 7 亿吨，但全社会煤炭库存 量却降到1 i 亿吨，库存仅为2 0 天产量，为近十年来最低水平。 电力企业的生存和发展与需求市场的数量和质量密切相关。电力需求增长的数量和 质量决定着电力工业发展的前景。低质量的电力需求具有较大的波动性，它不仅造成发 电资源浪费和不必要的环境污染，还增加电力供需双方的生产成本，降低企业的经济效 益，对整个经济和电力工业发展都十分不利。由于新增装机成本增加，燃料价格持续增 长且具有不确定性，尤其是公众环保意识的日益增强，新建电厂的厂址受到很大限制， 投资建厂的投资回报风险也会逐渐加大。 2 2 关于我国节能潜力的一些看法 我国能源生产、转换与运输的效率低。有研究报告测算，我国能源开发效率只有 3 3 ，转换、运输、储存的效率只有6 8 8 9 ，终端利用效率为4 5 3 ，因此能源总的利 用效率只有l o 3 。我国能源利用效率低，是由于我国能源消费中煤炭比重过大( 达6 5 以上，世界平均为2 2 ) ，经济发展水平较低，电气化水平低等因素造成的。我国电力 在终端能源中的比重2 0 0 0 年为1 2 9 ，而发达国家在2 0 以上。美国有一份研究报告 对2 0 个部门和3 5 0 种产品及服务行业的统计分析表明，如该部门行业用电比重提高2 ， 则单位能耗可降低1 8 ，由此可见推进电气化、增加电力在终端能源中的比例对于节约 能源有着重要的意义。 另外，我国能源利用效率低也与我国发电设备中机组容量小、老旧机组多，热电联 产比重小、煤耗高、厂用电率高、线损高等因素有关，同时也与用电装置的效率低有关。 调查统计表明，我国电动机平均效率只有8 7 ，而发达国家一般能达到9 2 ，其他如配 电变压器、传动装置、流量调节装置等效率都较低。这一切标志着我国节能潜力巨大， 范围宽广，从能源的开发生产到转换、运输、储存，以及各行各业用电设备装置及管理 水平等都与节能息息相关。但是节能节电的程度，又不能脱离我国的生产力发展水平这 个基础，节能也是在社会发展、技术进步、管理水平不断提高过程中的节能。 一个国家的能效水平( 能源强度) ，总的来说是和经济发展水平相关联的。具体来 说，是与一个国家的人均g d p 水平密切相关的。据世界银行1 9 9 6 年一个统计研究报告 分析，人均g d p 为1 8 9 0 美元的中等收入国家，其能效为每消耗l 公斤标煤，创造的 g d p 为o 8 8 美元；而中下等收入人均g d p 为1 2 3 0 美元的国家，其能效为o 6 8 美元 公斤标准煤；中上等收入国家，即人均g d p 为4 5 4 0 美元，其能效为1 6 8 美元公斤标 6 第二章电力供需形势分析及我国电力发展展望 准煤；对高收入国家，即人均g d p 为2 5 8 9 0 美元，其能效为3 5 1 美元公斤标准煤。2 0 0 5 年我国人均g d p 为1 0 9 0 美元，其相应消耗每公斤标煤创造的g d p 为o 8 8 美元，只是 发达国家的四分之一，说明我国节能潜力很大。 实施电力需求侧管理已经引起了各方面的重视，特别是在电力紧缺、迎峰度夏中， 需求侧管理是一个重要手段。但是电力需求侧管理不仅是调峰节荷，移峰填谷，计划有 序用电，也不仅是一个临时性的应急措施，它是能源节约和开发并重方针的具体体现。 需求侧管理是人们在电力规划计划中观念与方法的转变，也即是综合资源规范方法，把 从传统的电力发展就是新增发电厂及增强电网结构的概念扩展为更广泛的资源选择和 配置；它是技术与经济政策的结合，按照最小成本计划，对投资于节电与投资于发电、 输电一样给予利润，同等进行比较，选择投入小、产出大项目。所以，实施需求侧管理 需要政府、电力公司、节能服务公司、用电设备制造商及用户等方面的共同努力。 2 3 我国电力发展展望 党的十五大提出，我国社会经济发展的2 大课题，一是完善社会主义市场经济机制； 二是保持社会经济持续、快速、健康的发展。我国电力工业同样也面临着2 个方面的任 务。首先是电力工业要保持持续、快速、健康的发展，以足够的电力来保证国民经济和 社会持续、稳定、健康的发展。任何国家在工业化时期，电力都是整个社会经济发展的 保证，是基础。其次是电力的发展促进电力市场的形成，特别是电网的建设与发展，将 为电力市场的建设提供物质基础；也只有发展了电力市场、完善市场机制，才能进一步 促进电力的健康、快速、高效的发展。 在2 l 世纪前l o 年，按照十五大的精神，国民经济要翻一番，即要求其增长速度年 均将要达到7 8 ，相应的电力增长按6 左右的速度是必要的。因此，到2 0 1 0 年全 国装机容量预计在5 4 亿千瓦，到2 0 2 0 年，全国装机容量约为9 5 1 0 亿千瓦之间。所 以，节约用电仍是十分重要的任务，加强需求侧管理，仍然很有必要，必须一手抓发展， 一手抓节约，两手都要硬。 2 3 1 电网发展展望 总体来看，目前我国电网还是比较薄弱的，因此，加强电网建设必然成为2 l 世纪 初期电力建设中十分重要的内容。在我国的电网建设中，要实施抓两头带中间的策略。 重点要抓好两头，一头是大型电厂、能源基地的电力外送与全国联网以及跨国联网建设； 另一头是农村电网建设与城市配电网的建设，这是当前电网建设中十分薄弱的环，既 7 华南理工大学硕士学位论文 要改造和提高，又要扩大( 电力市场) 。而中间，则主要是指2 2 0 k v 电网及各网省电力 公司范围内5 0 0k v 电网网架的建设，也需要进一步完善和加强。 我国电网发展的基本思路和实施的步骤是：一要以三峡电网为中心，推进全国联网， 三峡电网先向北与华北的联网，以及与西北的联网，向南与华南的联网，向西则随金沙 江溪洛渡、向家坝电力外送，使三峡电网继续扩展并得到进一步的加强：二是要配合大 型水电站和火电基地的建设，进一步加大“西电东送”和“北电南送”的力度，实现以 送电为主的“送电型”联网；三是在不断加强各大区自身电网结构的基础上，在适当的 时机和地点按照利益均沾、互惠互利的原则，采用交流或直流，实现以联网效益为主的 “效益型”联网，并把“送电型”联网与“效益型”联网有机地结合起来，把全国联网 与加强各地区电网自身网架的建设结合起来，最后推进全国联网的形成和发展，与此同 时还要重视发展我国电网与周边国家电网的互联。 跨国电网互联在2 0 世纪9 0 年代已成为电网发展的一种基本趋势，可以预料，在进 入2 1 世纪之后，这些联网将会逐步实现。电网无国界的口号已响起，跨国联网的趋势 不可逆转。在这种大趋势下，必须要积极促进和发展这种跨国联网，以实现跨地区、跨 国范围内的资源优化配置，形成更大范围内的电力市场，适应全球经济一体化发展的形 势。 2 l 世纪的中国电网，将在北、中、南3 大电网的基本格局下，随着北部火电，西部、 南部水电和东部核电，以及大量的、广泛的新能源发电的基础上，进一步扩大和加强北 部、中部、南部电网之间的联网，逐步形成一个统一而“可靠、高效、灵活、开放”的 全国联合大电网。与此同时，从中国联合大电网出发，向北与俄罗斯，向东与朝鲜半岛 和日本，向西与吉尔吉斯、哈萨克电网的互联，向南与东南亚诸国和印尼、菲律宾电网 的互联，在2 l 世纪将逐步形成范围广大的亚洲东部联合电网。 2 3 2 电源发展展望 电源发展的重点是：加快西部和西南部水电基地建设，提高水电资源开发程度，减 轻对煤炭的压力；加大西部和北部大型煤电基地的开发，以减轻对运输与东部环境的压 力，并促进西部地区经济发展，缩小东西差别；加强核电开发力度，以减少对煤炭和环 境的压力：加速新能源开发，特别是风能、太阳能发电的开发；加紧液化天然气( 【n g ) 、 天然气等燃气轮机和联合循环机组发展步伐，尽可能改善和优化能源结构和发电机组结 构；再有一条就是电力供应要放眼全球，迎接全球经济一体化。当然，在加强电力发展 的同时，还要特别重视电力的技术改造；要重视节约，要节电、节水、节地，要加强环 8 第二章电力供需形势分析及我国电力发展展望 保。 我国常规能源结构中，以煤炭为主，在电力能源消费构成中，煤电电量占8 0 以上， 这给环境等带来极大压力，需努力改变电源结构，调整和优化能源结构。除了加快核电 建设外，还要尽可能多地利用天然气等优质能源发电，同时要重视新能源( 如太阳能、 风能等) 的开发和利用。天然气为常规燃料中的优质能源，从世界范围内的能源消耗来 看，天然气比重在逐年上升，从1 9 8 6 1 9 9 1 年平均年增长率为3 3 ，而到1 9 9 1 1 9 9 6 年增长率为4 3 ，到1 9 9 6 年天然气消耗量已占能源总量的2 3 以上，与煤炭消耗量 接近( 2 7 左右) 。电站燃用天然气的也越来越多，美国近年来新增装机容量的8 0 是 燃气的。世界上探明的天然气储量也不断增加，到1 9 9 7 年已达1 4 5 1 0 4 亿m 3 ，储采 比已达6 4 ，已超过石油的储采比4 0 9 。因此，在发电能源结构上要尽可能优化，即多采 用一些天然气( 包括l n g ) 发电，特别在我国沿海深圳、广州、上海、浙江、江苏等 地要尽快地布置若干烧l n g 的电厂。需尽快起步，扩大建设规模，在油气田产区，如 在北京等通天然气管道的地区可适当发展一些高效率的燃气联合循环电站，既适应电网 调峰需要，又可大大提高发电的能源利用效率。而且可降低建设造价。 2 4 本章小结 本章对我国当前的电力供需形势进行了简单的分析，提出电力弹性系数的概念和该 系数与电力规划的内在联系。对我国节能潜力提出一些看法和节约能源的重要意义。根 据党的十五大精神，我国电力发展也要制定相应的目标规划，本章对我国在2 l 世纪前 1 0 年的电网和电源的发展进行了较为详细的介绍。 9 华南理工大学硕士学位论文 第三章国内外电力需求侧管理激励机制的现状 3 1 国外电力公司d s m 激励机制的概况 2 0 世纪7 0 年代两次世界能源危机和日益严重的环境威胁，促使发达国家不断调整 能源战略，其中最为引人注目的是把节约能源和保护环境纳入国家长远的政策目标，制 定了一系列法规、标准和政策，推动能源开发和能源节约两种资源的竞争，鼓励节能研 究和开发节能技术，强化公众的节能意识和环保意识，大力培育能效市场，特别是发展 了“需求侧管理( d s m ) ”这一适应可持续发展要求的资源配置方法。 d s m 使现行的管理职能更符合市场经济体制的要求，它从根本上改变了单纯注重 依靠供应侧增加资源供应来满足需求增长的传统思维模式，建立了把需求侧节约的能源 作为供应侧一种可替代资源的新概念，能够以经济的方式和良好的社会效益达到同等能 源服务的目的。 3 1 1 美国d s m 激励机制实施的状况 d s m 源出于能源消费居世界首位的美国。d s m 是在早期节能和负荷管理基础上发 展起来的，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，时至今日已风靡全球。 1 9 7 3 年阿拉伯石油危机爆发以来，采取提高能源效率的措施为美国经济增长做出了 巨大贡献。2 0 0 0 年，美国人均一次能源消费与1 9 7 3 年几乎一样，而同时期的人均g d p 却增长了7 4 ( n a d e l a n d g e l l e r 2 0 0 1 ) 。能源效率的提高已成为美国最大、增长最快的 能源资源。1 9 7 3 年以来。美国通过节约获得的新能源是国内能源供应增长量的4 倍 ( l o v i n s2 0 0 2 ) 。 2 0 0 0 年，美国的用户和企业的用能的全部支出是6 0 0 0 多亿美元。如果不是自1 9 7 3 年开始降低能源强度，则2 0 0 0 年至少需多花费4 3 0 0 亿美元购买更多的能源( n a d e la n d g e l l e r 2 0 0 1 ) 。 在过去2 0 年，美国的很多州采用综合资源规划方法( i r p ) 来比较d s m 的效益、 成本以及附加发生的成本。i r p 包括：中长期能源需求预测，供应侧与需求侧的所有资 源的全面评估，公共舆论与法规方面的分析等。 这些i r p 项目可使各州制定一个公共的d s m 项目，该项目可减少总共约1 0 0 个 3 0 0 m w 的电厂( p r i n d l e2 0 0 1 ) 。提高能源效率的平均成本是新建电厂成本的一半以下。 电力公司的报告指出所有节能项目实施的平均成本是2 美分k w h 。比较之下，现有电厂 1 0 第三章国内外电力需求侧管理激励机制的现状 单位k w h 发电量的成本是5 美分以上。而核电厂的成本是2 0 美分瓜w h ( l o v i n s2 0 0 2 ) 。 八十年代后期，美国实施了1 3 0 0 多个d s m 项目，削减峰荷o 4 1 4 ，负荷增长 率减少了2 0 0 0 - 4 0 。1 9 8 5 1 9 9 5 年的十年间，5 0 0 多个电力公司引入d s m 项目，削减峰 荷2 9 g w 。到九十年代中期，美国电力公司在d s m 方面的投资逐年递增，从1 9 9 0 年的 9 亿美元增长到1 9 9 4 年的2 7 亿美元，占销售收入的比重从o 7 增长到1 。 九十年代，由于电力行业重组带来的不确定性，导致d s m 项目大幅度下滑。美国 电力公司用于d s m 项目的总支出( 例如提高能效与削峰) 降低了5 0 以上。但1 9 9 9 年用于提高能源效率项目的支出仍达到1 4 亿美元，这主要是由于采用了系统效益的收 费( n a d e l 2 0 0 0 ) 。 加州在提高能源效率采用d s m 方法以降低2 0 0 1 年该州严重的能源危机引发的经济 与环境损害方面处于领先。由于供电中断和趸售电价飞涨的威胁，2 0 0 1 年总的用电量比 2 0 0 0 年减少了6 7 ，而经济仍保持增长。需求减少不是自然发生的，而是由于已经采 取了一系列的d s m 措施和政策。截止到1 9 9 9 年，加州通过提高能源效率和标准已经转 移了1 0 g w 的峰荷，相当于2 0 个大型发电机组。2 0 0 1 年，政府应用的这些项目，包括 公共教育项目，折扣及其他财政刺激项目，可视为历史上州一级最成功的节能项目。在 其他方面，2 0 0 1 年客户购买的高效电能设备的数目创了纪录，其中有近1 0 万个高效电 冰箱( 比2 0 0 0 年多5 倍) 和4 百万个紧凑型节能灯泡( n r d c s v m g 2 0 0 1 年) 。 考虑到d s m 项目的价值，特别是对于一个重组的电力市场，2 0 0 1 年加州大大增加 了d s m 项目的投资，达到4 8 亿美元，比2 0 0 0 年增加了5 0 以上。有关“系统效益收 费”的法律延长到2 0 1 2 年，这会使加州各电力公司的支出额外增加一小部分。这笔额 外费用可使能源效率、可再生能源及其技术的发展的投资增加5 0 亿美元，这也是单一 立法可带来的最大的能源发展基金。 在实施电力需求侧管理项目的同时，美国政府对电力公司实施了各种奖励措施，具 体情况将在下面的内容中作详细介绍。 3 1 2 a p s 公司 a p s 公司的管制机构于1 9 9 1 年1 2 月批准了一项奖励机制( 见d e c i s i o n n o 5 7 6 4 9 ) 。 按节省每k w 进行奖励( $ ，k w 节省) ，按能够推迟的供应侧投资的回报的现值来确定 奖金数量。1 9 9 2 年，按净现值算，大约为$ 1 0 4 k w 节省。目前，a p s 从商业照明d s m 以及居民新建筑d s m 上获得奖励，而对于变速驱动d s m 示范工程，以及节省教育d s m ( “i n c o n c e r t 晰t h e n v i r o n m e n t ) 项目上不获奖励。a p s 还得到由于商业照明和居民新 l l 华南理工大学硕士学位论文 建筑这两个d s m 项目造成的售电收入净损失补偿。1 9 9 2 年对a p s 公司的d s m 总成本 ( 包括电力公司d s m 开支、奖励金以及售电收入净损失) 的限额为$ 4 x1 0 6 ( 详见a r i z o n a c o r p o r a t i o nc o m m i s s i o n1 9 9 3 ；b e r r y ，1 9 9 4 ) 。 3 1 3p g & e 公司 1 9 9 2 年1 2 月加州公用事业委员会( c p u c ) 批准对p g & e 采用分享效益和补贴两 种奖励机制( 见d e c i s i o n9 2 1 2 0 5 7 ) 。1 9 9 3 ，1 9 9 4 年采用的分享效益公式，其净效益 函数为非线性。如果实际净效益低于预测值的5 0 ，p g & e 将受惩罚；如果净效益在预 测值的5 0 7 5 之间，p g & e 不获奖励( 不分享净效益) 。除了居民用电设备效率项目 之外，其它所有的“资源型”d s m 项目均采用上述惩罚指标。而居民用电设备d s m 项 目的惩罚指标为：当净效益低于预测值的4 5 时受惩罚；当介于4 5 6 5 时，不获奖励； 当净效益达到7 5 或6 5 以上( 对于居民设备d s m ) 时，p g & e 将获得固定比例的净 效益奖励，直到净效益为预测值的1 2 0 。从这一点到净效益为预测值的1 4 0 ，边际奖 励比从1 0 线性下降为l 。然后保持这个值。1 9 9 3 年和1 9 9 4 年，p g & e 分享净效益 比例分别为5 2 和9 6 。对p g & e 的“p e r f o r m a n c ea d d e r 型d s m 项目，是采用补贴 机制。补贴比例介于5 1 2 ( 税前) 。 从1 9 9 4 年开始，p g & e ( 以及其它加州电力公司) 将分段获得奖励。当c p u c 对 d s m 参加者及其费用水平确认之后，支付第一笔奖励。在对实施效果( 包括削峰，节 电以及经济效益) 确认之后，并在p g & e 对d s m 项目进一步完善之后，c p u c 支付剩 余奖励。尽管未对p g & e 采用售电收入损失补偿机制，但采用了一项售电收入与自有赢 利相脱离机制，也能起到损失收入的补偿作用( 详见c p u c l 9 9 3 a ；c p u c l 9 9 4 e ； p g & e 1 9 9 4 a ；p g & e 1 9 9 4 b ) 。 3 1 4s c e 电力公司 1 9 9 1 年1 2 月c p u c 批准对s c e 采用一个“s ”型分享效益曲线( 函数) 。它是指： 当实际净效益很低时( 低于预测值的5 0 ) ，将惩罚s c e ；在净效益很低和净效益很高 的区间内( 两个极端) ，奖励比增加很少，而在净效益实际值接近预测值的区域内，奖 励比很大。分享效益函数在7 5 的净效益预测值的左侧区间以及1 2 5 净效益预测值的 右侧区间，为线性函数；而在7 5 1 2 5 预测值区间内为抛物线函数。当s c e 实施的 d s m 完全达到净效益目标时，它将获得的奖励数量为：( 9 1 1 ) x d s m 实施成本。 对s c e 的七个不同的d s m 项目，采用不同的分享效益函数( 根据各自成本有效性预测 1 2 第三章国内外电力需求侧管理激励机制的现状 来定) 。对于居民和非居民的用电管理d s m 项目，采用补贴机制。补贴为d s m 成本 的2 5 。 和p g & e 一样，s c e 也是分段得到奖励( 根据管制机构对d s m 成本、参加用户数 量、以及对d s m 实际效果的度量和评估来决定各段奖励数量) 。另外，对s c e 也采用 一个售电收入脱离机制，以解决s c e 由于实施d s m 而损失售电收入的问题( 详见 c p u c l 9 9 4 a ；c p u c l 9 9 4 b ；s c e l 9 9 4 a ；s c e l 9 9 4 b ) 。 3 1 5m i d w e s t 电力公司 1 9 9 1 年4 月美国i o w a 州电力管制机构颁布了实施分享效益机制的法规( d o c k e t n o r m u 9 2 1 4 ) 。该法规规定，如果实旌d s m 的效益成本( 益本比) 大于1 2 5 ，m i d w e s t 电力公司将获奖励。由以下公式计算奖惩量。 奖励量= 0 2 0 ( 实际益本比1 2 5 ) 净社会效益计划值 惩罚量= o 0 5 ( 1 0 0 超出d s m 预算的百分比) 净社会效益实际值 奖励限额是净社会效益实际值的2 5 ，惩罚限额是净社会效益预测值的1 5 。 m i d w e s t 电力公司曾要求奖励总量达到税负量，但未被批准，对m i d w e s t 公司的奖励是 作为它的d s m 成本回收的一部分。如果电力公司可以证明由于实施d s m 而减少了售 电收入，管制机构允许它回收净损失收入( i o w aa d m i n i s t r a t i v ec o d e1 9 9 3 ；i o w au t i l i t i e s b o a r d1 9 9 4 ；z e m a n1 9 9 4 ) 。 3 1 6 c o 电力公司 对m e c o 采用的奖励机制是将奖励金机制和分享效益机制( 奖励“高效”，惩罚 “低效”) 相结合的产物。奖励金机制是，当实际节省值超过预测值o 5 时，对每节 省1 个单位的电量和容量进行奖励。 1 9 9 4 年采取以下公式： 奖金数量= $ 1 5 3 【实际每年容量节省t 矿寿命期一( 纛譬器( 预测每年容量节省七矿寿命期) ) 】 + $ o o o l l l ( 寿命期内实际节省t 降协一 素警器寿命期内预测节省i 阡协) d s m 实际费用和预算开支情况对奖励数量做上下调整，1 9 9 4 年采用的分享效益机 制的公式很复杂