需求侧管理 - 国家电网公司电力需求侧管理指导中心

需求侧管理 国电动力经济研究中心胡兆光2006.12.19 Sanya,提要,我国经济发展中的面临的能源问题： 能源贫乏、能效低、能源安全、环境压力节能优先战略：目标、方针、思路战略实施：技术、需求侧管理DSM何为DSM？DSM有那些优越性？DSM有那些成果？我国为什么要实施DSM？电力供需形势分析如何实施DSM,我国能源资源状况,我国既是人口大国也是能源消费大国,而我国能源资源并不富裕，已探明煤炭储量占世界储量的11%，石油占2.4%，天然气占1.2%。人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半，石油资源人均值仅为世界人均只得17%，天然气为13.2%。 因此. 我国能源资源不足，以煤为主油气贫乏的状况在今后二十年内不会有大的变化,我国能耗居高不下,我国经济结构,我国单位产值能耗是世界平均水平的2倍多,比美国、欧盟、日本、印度分别高2.5倍、4.9倍、8.7倍和43%，不具可比性，我国经济结构与他们不同.,产品单位能耗高 我国8个行业石化、电力、钢铁、有色、建材、化工、纺织主要产品单位能耗平均比国际先进水平高40%;燃煤工业锅炉平均运行效率比国际先进水平低15% 20%;机动车百公里油耗比欧洲高25%,比日本高20%。我国建筑采暖、空调能耗均高于发达国家,其中单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的2-3倍。,从我国与发达国家在能效水平和节能技术存在的差距看,降低未来能源需求总量具有巨大潜力。我国目前的能效为33%左右,约较发达国家低8-10个百分点,主要高耗能产品的单耗较国外高30%以上。特别是在发电技术、余能利用技术、先进高耗节能设备、重点工艺过程节能等关键技术领域,我国与国外先进水平还存在相当差距。,节能目标：,2010年人均GDP比2000翻一番 2010年每万元GDP(2000年不变价，下同)能耗1.144吨标准煤，比2005年的1.43吨标准煤下降20%。,我国历史上各“五年”时期能耗和电耗的变化,我国历史上各五年计划时期能源和电力弹性系数及GDP增长,“十一五”期间,每万元GDP能耗下降20% 每万元GDP电耗将下降7%,GDP能耗下降20%；电耗将下降7%,逐步淘汰高能耗的小火电,2005年全国发电装机5.1亿kW，其中：火电3.85亿kW；水电1.17亿kW；核电685万kW。火电中单机容量在10万kW以下的小火电约6000万kW，其供电煤耗是大机组的2倍，既消耗了大量宝贵的能源资源，又排放了许多污染。若能充分利用高效的大机组发电，逐步淘汰这些高能耗的小火电，全国每年可以减少发电用煤约7000万吨标煤，万元产值能耗可以降低3.15个百分点，为能耗降低20%的目标贡献了约六分之一。据全国各大行业之首,我国经济发展的两种观点,重化工阶段不可逾越走集约式发展之路,2000年的能源消费构成,Resources: BP Amoco, Statistical Review of World Energy, June 2006,2005年的能源消费构成,能源结构问题,煤炭为主 环境压力石油进口量大 安全压力,节能型社会 煤炭为主、环境污染 能源资源不足 经济高速发展 节能优先战略,节能优先战略,技术节能：设备更新改造 技术改造 采用高效设备管理节能：调整经济结构 调整能源消费结构 电力工业能效管理 需求侧管理,调整经济结构,大力发展三产优化发展二产稳步发展一产降低GDP能耗,调整能源消费结构,改善能源消费结构提高电气化水平,国内终端能源消费构成中一次能源所占比例偏高，小煤炉、小油炉等严重浪费能源的燃烧设备比例不小，导致社会能源利用效率偏低，环境污染严重。一个地区用电水平的高低是地区经济水平、社会文明程度的标志，通过洁净电力能源的推广和使用，调整能源消耗结构，提高能源使用效率。,发展替代燃料：运输电气化,实施清洁城市交通行动计划： 发展轨道交通、电车。 加大实施电气化铁路工程。 节约石油。,能源发展思路 2006.2. 中国能源,能源供应多元化：周边国家进口电能能源消费电气化能源结构调整：以电代油（以铁路代公路、空运）以6200亿度电替代1亿吨石油交通运输电气化：铁路、公交大力发展高速铁路能源利用效率可以提高2.73%,俄罗斯送电,跨国联网,中俄背靠背,远东沈阳直流,哈萨克斯坦送电,西安,武汉,电力工业能效管理,1980 2003 变化发电厂用电率（%） 6.44 6.28 -0.16发电标准煤耗（克/千瓦时） 413 355 -58供电标准煤耗（克/千瓦时）448 380 -68线路损失率（%） 8.93 7.71 -1.22电厂能源效率（%） 34.43 39.55 5.12平均单机容量（万千瓦） 3.26 5.40 2.142000年数据,供电标准煤耗（g/kWh）,机组（MW） 国际先进 国内先进超临界600 298 305 500 301 310 300 310 320亚临界600 303 320330 500 305 325 350（360） 310 321 300（320） 315 330338 250 325 337 200 335 345,思 路,供应侧：调整能源结构（可再生能源）降低线损降低电厂用电降低煤耗,用电侧节能、节电负荷管理调整能源消费结构,关注,经济发展 负荷率下降负荷率下降 发电利用小时降低发电利用小时降低 电力系统效率降低电力系统效率降低 供电煤耗增大,负荷率下降导致,发电设备利用小时降低发电煤耗增加高峰时段调峰困难，将拉闸限电供电可靠性下降服务水平下降,5%的尖峰不足50小时,移峰潜力,5%尖峰（不足50小时）：2000-5000万kW，负荷率提高5%10%尖峰（不足100小时） ：4000-9000万kW,负荷率提高10%蓄能设备：蓄冷空调,综合资源规划和需求侧管理的基本概念,综合资源规划IRP和需求侧管理DSM是近30年来在北美、欧洲等发达国家兴起的新能源规划方法，主要应用于公用电力公司，以克服由于资源短缺，燃料价格上涨，资金困难，环境挑战，电站选址条件引起的对电力规划造成的种种不确定性因素，以便以最低的成本实现供电可靠性。其根本目的在于发掘成本有效的资源潜力，降低对电量和电力的需求，以尽可能延缓新电厂的建设，降低污染物的排放。,综合资源规划(IRP),综合资源规划是电力部门把电力供应侧和需求侧的各种形式的资源(其中把DSM也视作一种资源)综合成为一个整体进行电力规划，通过高效、经济、合理地利用供需侧资源潜力，在保持能源服务水平的前提下，使整个规划系统的社会总成本最小。因此综合资源规划又称最小费用规划,I R P 的主要特点是：更新了单纯注重以增加资源供应来满足需求增长的传统思维模式，建立了以提高需求方终端用电效率所节约的资源同样可以作为供应方替代资源这样一个新概念，使可供利用的资源显著增加，为人类提供了新的资源和财富，也为供需双方提供了更多的择优机会，能够以最低的社会成本和最好的群体效益达到经济高效配置资源的目的。,I R P方法从根本上改变了电力工业一直把用户的用电需求作为规划外在因素的做法，使电力部门的职能拓宽到终端用电的活动领域，强化了资源节约的实施能力，提高了电力资源的竞争能力，对资源配置及其管理方式产生了变革性的影响，使现行的电力管理体制更符合不断发展着的市场经济运营机制的要求，引导电力工业走上可持续发展的轨 道。,需求侧管理 (DSM),电力公司（作为供应侧）采取行政和财政激励手段鼓励需求侧用户采用各种有效的节能技术和措施改变其需求方式，在保持能源服务水平的前提下，有效降低能源消费量和负荷水平，从而减少新建电厂投资和一次能源消费量，取得明显的经济和环境效益。,DSM的三股力量,政府 政府是社会利益的维护者，关心各方面的利益，更顾及整体利益，以保障社会持续健康的发展。政府在制定和实施DSM计划中起主导作用，是社会利益的代表。,DSM的三股力量,电力公司 电力公司既是制定DSM计划的主要承担者，又是DSM计划的主要执行者，要通过它的运营管理活动来实现DSM计划。因此，电力公司是实施DSM的主体，是供应方利益的代表。部分DSM项目由具备资格的实施中介来承担，如电力公司下属的节电服务公司。独立经营的能源（节能）服务公司等，协助政府和配合电力公司实施DSM计划。因此，能源（节能）服务公司是DSM项目实施中介利益的代表。,DSM的三股力量,电力用户 电力用户是终端节能节电的主体，DSM整体增益的主要贡献者，是需求方利益的代表。,DSM的主要行政鼓励手段有：信息交流，技术推广，法规制度，标准（效率，排放），咨询等；主要的财政激励手段有：电价结构，回扣，奖励，补贴，贴现率等；主要技术措施有：节能，负荷调节，自备发电，燃料替代等。,有些技术和经济措施，如负荷调节，分时电价，早已有之。但是DSM的创新之处在于汇集大量的技术选择和价格方案去改变用户的负荷，以便使用户、电力公司和社会均受益。因此本质上讲，DSM的新概念中包含了一种用户和电力公司间的“合作伙伴”关系。,负荷调整目标 负荷调整又称负荷管理。其目标是调整负荷曲线形状，以便有效降低电力峰荷需求。负荷调整有六种类型，不同电力公司根据其备用容量，负荷因子及规划期长短不同，可侧重于不同的负荷调整目标。,1)削峰（Peak Clipping）：削峰为负荷调整的常用手段，其主要技术措施为：直接负荷控制，即在电力系统负荷曲线峰荷时段，由系统调度人员直接和随时拉闸限电，降低峰荷。所涉及用户通常为城镇居民区用电或大耗电量空调负荷。可中断负荷控制，即按事先签定的合同规定，在负荷曲线高峰段时，由系统调度人员通过直接控制负荷或在直接请求用户后，中断供电。所涉及用户通常为工业和商业用电大户。,削减峰荷可减少高成本调峰机组的启用，延缓新增调峰机组的建设，从而节省系统总运行费。当然，削峰也减少供电量，降低电力部门收入，所以削峰手段常为容量不足需批量外购电的电力系统所采用。削峰减少了峰荷时段的购电费，电网总运行费也随之降低。,2)填谷（Valley Filling），填谷泛指提高非尖峰负荷此法适用于系统有空闲低成本发电容量时，这时发电长期边际成本小于平均电价。通过季节性电价和低谷电价，可刺激非高峰时段电力消费增长，从而降低系统平均燃料费。从系统总成本看，填谷有助于将新增装机的固定成本均摊在大基荷电量上，必然降低系统运行费用。填谷的净效益在于电力销售和年收入的增加。,3)移峰填谷（Load Shifting）： 即将高峰负荷推移到非高峰时段。通过分时电价，峰谷电价，高耗电设备交替运行和储热/蓄冷计划都可以实现负荷推移，而尽量保持高峰时的用户服务质量。移峰填谷的实施可降低系统运行费，但是否增加销售和收入则有赖于是否造成额外的电量消费。,4)战略性节电（Strategic Conservation）： 将节电视为一战略性目标。它鼓励用户采用各种终端用途的新技术，提高用电效率和改变用户消费方式，在不降低供电服务质量前提下，减少电力电量的总需求。对于无长期扩容规划的电力公司，可采用此战略性节电目标的措施。,5)战略性负荷增长（Strategic Load Growth）： 战略性负荷是指可能以电力作为其替代能源的其他用户负荷，通常这部分用户消耗其它燃料。战略性负荷增长指除了在系统负荷曲线上填谷之外还可增加的部分负荷，其目的在于鼓励推行新出现的电气技术替代其他能源，如用充电式电动汽车，工业热处理以及电气化等。具有近期余裕量的电力公司可利用闲置容量提供电力以提高电力设备利用率，而其发电固定成本则可均摊在系统总发电量上，其总效果是降低系统运行成本。,6)可塑性负荷（Flexible Load Shaping）； 可塑性负荷的目标是减轻电力规划中对供电可靠要求的苛刻限制。它为用户提供一种灵活可塑的选择，即或需要以较昂贵的电费获得较高的供电质量和可靠性，或为节省开支或追求其他好处而放宽对可靠性的要求。可塑性负荷的形式主要取决于可中断负荷的可中断程度；综合能源管理系统的优先目标和负荷直接控制器的应用。这种控制器可有效限制各种用户的用电负荷。,DSM的优越性,DSM 是最大的能源资源DSM 是最便宜的能源资源DSM 是最清洁的能源资源DSM 是最便利的能源资源DSM 降低电费支出DSM 可以提高电力企业的服务水平DSM 可以促进可持续发展,美国电力公司DSM实施效果,美国电力公司DSM实施效果,我国DSM的进展,20世纪九十年代初DSM介绍到我国，政府有关部门和学术界非常关注它的应用前景和应采取的对策。国家计委、国家经贸委、国家科技部、国家电力公司（原电力工业部）以及大中型电力用户、有关科研机构、高等院校、社会团体做了大量的推动性工作，开展了多种形式的国际交流，举办了各种层次的研讨会和培训班，在区域电网和企业电网进行了多次试点研究和工程示范，运用市场工具和采用激励机制鼓励高新技术产品的生产、开发和应用，积累了有益的经验。,1991年，美国学者Hammed Nezhad 来华讲学,过去10年来，DSM在中国得到了初步的应用，并取得了许多成果，产生了显著的社会效益和经济效益。DSM在中国主要应用于:,移峰填谷,采用拉大峰谷电价，实行可中断负荷电价等措施，引导用户调整生运行方式，采用冰蓄冷空调，蓄热式电锅炉等，取得实效。,能源替代,地方政制定政策，在城区及旅游区推行禁止燃烧煤计划，采用蓄热电锅炉，燃气锅炉及电炊具等。对环境效果显著。,节能节电,采取一些激励政策及措施，推广节能灯，变频调速电动机及水泵，高效变压器等节能设备，具有很好的经济效益及社会效益。,1991-2000我国DSM实施总体效益,DSM in 2001-2005,2003：缺电 24GW 转移高峰负荷 9GW(节煤 5.6Mtce ) 节电 52TWh2004：缺电 30GW 转移高峰负荷 11GW (节煤 6.7Mtce ) 节电 81TWh 2005：缺电 32GW 转移高峰负荷 13GW (节煤7.2Mtce ) 节电 48TWh,我国经济增长特性,2002.08.06 经济日 报 行业瞭望:用电高峰能否不拉闸限电？,主持人语电是现代生活中不可或缺的动力。如果没有电，人们的生产、生活一下子就被打乱了，特别是在人们需要用电的高峰时期。但电力生产和供应有其特殊性，电是无法储存的，不可能在平时多存一些，等到高峰时再用；又不能建设许多电厂，一年就用几个月。这个难题不但我国有，发达国家也不例外。解决的办法是什么？国电公司动力研究中心的胡兆光同志提出了向管理要电能的解决方法，值得一试。,国务院办公厅6月7日通知：强化电力需求侧管理国家发改委电监会2004393号文件：加强电力需求侧管理工作的指导意见,江苏计划政府资助1/3(约4000万），企业负担2/3，实施DSM北京研究发电企业让利部分，政府支持部分福建建立专项资金上海建立专项资金,中国的DSM潜力,中国的能效水平远远低于大多数发达国家，其能效潜力巨大。通过中国七大行业13种产品单位能耗分析得知，至2000年，13种主要工业产品的能耗指标比国外先进水平低636。2010年每万元GDP电耗比2005年下降7%。,关于DSM潜力宏观研究表明，到2020年中国节电潜力可达2000亿kWh；年负荷曲线中最大负荷95以上部分（高峰负荷，5000万kW）可以通过负荷管理手段削减或转移。如果再考虑一些促进DSM实施的其他激励政策和措施，到2020年发电侧可以减少装机1亿kW以上。,一项仿真研究表明：以2003年为基础，在社会需求不变条件下，电网负荷率每提高一个百分点，由于提高了发电厂机组运行效率，年节约燃料约600万吨标煤。,DSM障碍分析,法制环境政策支持资金三电办电价不合理,信息宣传产品质量人才资料信息不全 实施主体,大力支持电力需求侧管理资金的筹措。建议在电价中列入“电力需求侧管理”专项资金（0.001-0.002元/kWh）专款专用，并鼓励各省（区、市）政府积极研究筹措电力需求侧管理专项资金。资金来源可考虑从销售电价代收