迎接电力需求侧管理新时代.docx

1、名 家 专 栏 Famous column34 中国 电力企业管 理 （ 综合 ） 2015.09迎 接 电 力 需 求 侧 管 理 新 时 代文 特约撰稿人 朱成章适 应 能 源 尧 电 力 发 展 要 求 的 市 场 和 技 术 环 境 改 变 袁 电 力 需 求 侧 管 理 渊 DSM冤 和电力需求侧响应的概念发生了许多新的变化遥 当 今 的 新 形 势 下 袁 已 经 不 能 用 传统的内涵和外延来认识 DSM袁 我国当前经济发展 尧 能源发展 尧 电力发展已体现新 的 特 征 尧 新 的 需 求 袁 这 是 DSM 从 美 国 传 入 中 国 之 后 20 多 年 来 袁 需 要 重

2、 新 研 究DSM 的基础和出发点遥需 求 侧 管 理 建 立 在 市 场 经 济 基 础 上可 再 生 能 源 电 力 尧 新 能 源 电 力 的 大 发 展 给 电 力 供 应 侧 管 理 和 电 力 需 求 侧 管 理 带 来 许 多 困 难 袁 无 论 是 供 应 侧 管 理 袁 还 是 需 求 侧 管 理 袁 都 可 能 解 决 这 些 困 难 袁 但 无 论 由 谁 来 解 决 袁 都 要 付 出 一 定 的 代 价 遥 我 们 希 望 以 最 小 的 支 出 袁 获 得 最 优 的 解 决 袁 这 就 需 要 供 应 侧 管 理 和 需 求 侧 管 理 互 动 遥电 力 需 求

3、侧 管 理 渊 DSM冤 发 脉 于 美 国 袁 几 乎 与 开 始 用 电 同 时 产 生 遥 19 世纪 90 年 代 袁 世 界 上 第 一 座 商 用 发 电 厂 在 纽 约 珠 街 建 成 袁 当 时 电 厂 唯 一 的 作 用 是 照 明 袁 用 电 高 峰 在 夜 晚 袁 用 电 低 谷 在 白 天 袁 于 是 发 电 厂 向 电 力 用 户 推 广 电 动 机 等 白 天 使 用 的 电 力 设 备 袁 以 提 高 发 电 设 备 利 用 率 袁 降 低 发 电 成 本 袁 提 高 电 力 系 统 的 运 行 效 益 遥这是 DSM 最 早 的 应 用 袁 取 得 了 显 著

4、的 经 济 效 益 遥 20 世 纪 70 年 代 袁 第 二 次 世 界 能 源 危 机 之 后 袁 需 求 方 节 约 资 源 比 供 应 方 来 满 足 需 求 要 经 济 合 理 得 多 袁 DSM 从 美 国 传 播 到 发 达 国 家 和 部 分 发 展 中 国 家 袁 很 快 风 靡 世 界 遥 1990 年 袁 当 时 国 家 能 源 部 组 织的 考察 团去美国袁 旧金 山劳伦斯 窑 伯克 利实验室 向代表团介 绍了美国开 展 DSM 的 情 况 袁 我 记 得 当 时 美 国 专 家 举 了 一 个 DSM 的实例院他说用节能灯替代白炽灯袁 一个 10 瓦 的 节 能 灯

5、泡 代 替 60 瓦 的 白 炽 灯 可 获 得 同 等 的 照 明 效 果 袁 但可以节省 50 瓦的电能袁如果同时率为 1袁那么 20 个节能灯每只灯为 20 元人民币袁20 个节 能 灯 花 400 元 钱 就 可 以 节 省 1 个 千 瓦 的 电 能 袁 如 果 不 搞 DSM袁 由 供 方 资 源 来 满 足这 1 千 千 瓦 袁 至 少 要 8000 元 人 民 币 渊 发 电 厂 加 输 变 电 设 施 冤 袁 使 用 节 能 灯 可 以 获 得20 倍 的 效 益 遥 除 了 节 省 投 资 以 外 袁 还 可 以 节 约 电 费 支 出 遥DSM 的 目 标 在 于 按 照

6、 电 能 合 理 尧 高 效 使 用 袁 在 最 小 费 用 下 减 少 用 户 的 用 电 量 尧 用 电 需 量 要 求 渊 即 负 荷 要 求 冤 遥 在 当 时 主 要 电 源 是 火 电 尧 水 电 和 核 电 的 情 况 下 袁 为 了 求 得 电 力 系 统 最 大 的 经 济 效 益 袁 要 求 尽 量 把 负 荷 曲 线 拉 平 袁 故 采 用 削峰尧填谷尧负荷转移尧战略节电尧柔性负荷形状等措施遥 为了削峰尧填谷袁就得有白 天 尖 峰 电 价 尧 分 时 电 价 尧 深 夜 低 谷 电 价 尧 丰 枯 电 价 袁 这 是 市 场 经 济 体 制 下 推 行 DSM 的办法遥D

7、SM 发脉于市场经济国家袁 市场经济体制和机制有利于 DSM 的应用和推35中 国电力企 业管理 （ 综合 ） 2015.09广 遥 我 国 电 力 工 业 正 在 由 计 划 经 济 体 制 向 市 场 经 济 体 制 转 化 袁 党的十八大提出绿色发展 尧 循环发展 尧 低碳发展的指导 思 想 袁 十 八 届 三 中 全 会 提 出 让 市 场 配 置 资 源 起 决 定 性 作 用 袁 2015 年 中 共 中 央 国 务 院 又 发 布 了 叶 关 于 进 一 步 深 化 电 力 体制 改 革 的 若 干 意 见 曳 袁 这 些 都 将 有 力 地 促 进 DSM 的 开 展 遥新 能

8、 源 对 电 力 需 求 侧 管 理 提 出 了 新 的 要 求传统的 DSM 是 以 化 石 能 源 为 主 体 的 条 件 下 需 求 侧 管 理 袁 电源是煤电 尧 气电 尧 水电和核电 袁 只有水电具有季节性 尧 随 机 性 袁 需 要 煤 电 和 气 电 配 合 运 行 袁 所 以 需 求 侧 管 理 除 了 节 电 之 外 袁 主 要 是 移 峰 填 谷 袁 降 低 峰 谷 差 袁 拉 平 负 荷 曲 线 袁减少最大负荷袁以节省装机容量遥 新 的 DSM 是在大力发展 非 化 石 能 源 电 力 袁 特 别 是 大 力 发 展 风 电 尧 太 阳 能 光 伏 发 电 等新能源电力袁

9、 电源由以化石能源发电为主向着非化石能源为主转化的新形势下袁 电源不同对 DSM 的要求也不同袁DSM 就要相应变化遥化石能源电力和非化石能源电力有很大的差异袁 化石 能源电力的调节能力强袁 省电力就可以相应地省能源袁 故 有电的百多年来袁 都采取供应适应用电需求遥 非 化 石 能 源 如 水 电 尧 风 电 尧 太 阳 能 光 伏 发 电 等 袁 在 既 有 的 发 电 能 力 下 袁 少 发 电 并 不 能 节 能 袁 最 好 有 多 少 电 都 能 吃 光 喝 尽 袁 否 则 就 是弃水 尧 弃风 尧 弃光 袁 白白浪费电力 袁 所以非化石能源电力 袁 最好是用电需求适应供应袁 这就给电

10、力需求侧管理提出了 新的要求要 要按照电 力 供应的可能用 电遥在发展非化石能源电力的情况下袁 由于化石能源电力 不 断 减 少 袁 能 为 非 化 石 能 源 服 务 的 火 电 不 断 减 少 袁 非 化 石 能 源 中 的 核 电 尧 水 电 原 来 可 以 利 用 化 石 能 源 电 力 为 其 调 节 袁 现在最好把核电 尧 水电作为调节电源为风电 尧 太阳能光 伏 发 电 服 务 遥 DSM 要 求 不 再 是 削 峰 填 谷 袁 减 少 峰 谷 差 袁 把日 负 荷 曲 线 拉 成 一 条 直 线 袁 而 是 要 求 造 峰 降 谷 袁 让 电 力 需求适应风电尧太阳能光伏发电袁

11、做到柔性需求遥 风 电 尧 太 阳 能发电时即用电 袁 风电 尧 太阳能不发电时即停止用电 袁 为了 使 用 户 能 适 应 风 电 尧 太 阳 能 光 伏 发 电 的 需 要 袁 还 应 设 置 零 电 价 电 力 用 户 和 负 电 价 用 户 袁 以 保 证 新 能 源 电 力 吃 光 喝 尽遥 为了解决水能资源丰富地区水电比重大袁 火电调节能 力不足的矛盾袁要设置季节性电力用户遥 我 国 目 前 耗 电 大 用户电解铝 尧 铁合金 尧 电石 尧 制氢 尧 海水淡化等产能过剩 袁 可以把耗电大企业改造成季节性电能用户袁每年生产 46 个 月袁以降低电价作为季节性用户的补偿遥 另 外 还

12、可 以 发 展 非并网风电和太阳能光伏发电遥 野 通过高耗能产业的功能转 变 袁 使 高 耗 能 产 业 成 为 电 网 的 耶 柔 性 爷 负 载 袁 为 国 家 大 电 网 的 配 套 调 峰 袁 将 我 国 以 煤 电 为 主 的 刚 性 电 网 转 变 为 耶 柔 性 爷 电 网 袁 可 将 覆 盖 我 国 全 境 的 电 网 利 用 率 从 30%提 高 到55%60%袁 达 到 世 界 先 进 水 平 袁 使 全 国 60 万 千 瓦 发 电 机组发电量增加 30%袁经济效益增加 2 倍以上遥 同时可彻底 解 决 中 国 所 有 大 规 模 风 电 和 太 阳 能 发 电 低 成

13、本 利 用 的 难 题 袁 使 可 再 生 能 源 对 电 网 的 贡 献 率 达 到 40%以 上 袁 解 决 我 国的能源与环境的后顾之忧袁 实现我国 10 年 基 本 不 需 要建大型火电厂 袁 20 年 不 要 再 建 核 电 站 遥 非 并 网 风 电 袁 是 指 风电不并网 袁 使之应用于经过改造能够适应风电波动的高 耗能产业遥 当前提出建立 耶 能源互联网产业体系 爷 袁 为我国大 电 网 配 套 袁 大 幅 度 提 高 能 源 效 率 和 经 济 效 益 袁 也 使 传 统 的高耗能产业变为绿色尧低碳的新型产业遥 这一转变袁为实 现产业结构转型升级奠定了基础遥 冶 如 果 电

14、力 需 求 侧 管 理 包括 DSM 和 非 并 网 风 电 尧 太 阳 能 光 伏 发 电 的 工 作 袁 可 以 获得巨大的经济效益遥 现有火电不需要配合风电尧 太阳能光伏发电 袁 可以提高火电的发电量 袁 相应提高经济效益 曰 可以 不 必 再 建 新 的 火 电 厂 袁 节 省 火 电 投 资 和 运 行 费 用 曰 可 以 节 省建设储能装置和储能损失的电能曰 可以不建或少建远距 离输变电设施遥“以 电 代煤 、 以电 代 油 ”中 的 电力 需 求侧 管 理在 终 端 能 源 消 费 构 成 中 袁 2011 年世界平均电力消费为 17.7%袁 中 国 为 22.04%遥 世 界

15、和 中 国 都 还 有 80%左 右 是 煤 炭 尧 石 油 尧 天 然 气 和 热 力 等 非 电 力 遥 如 果 第 三 次 能 源 大 转 换 要用非化石能源来替代化石能源袁 那么差不多要用 65%75%的 电 力 去 替 代 煤 炭 尧 石 油 和 天 然 气 袁 相 当 于 现 在 的 电 力 还 要 增 加 33.5 倍遥 当然这个替代要在相当长的时间来完 成 遥 如 果 第 三 次 能 源 替 代 不 是 非 化 石 能 源 袁 则 又 当 别 论 了 遥中国为了完成第三次能源替代 袁 率先开展 野 以电代煤 尧 以电代油冶袁 考虑到第三次能源大转换有一个天然气或者 叫 气 体

16、能 源 过 渡 期 袁 所 以 没 有 提 野 以 电 代 气 冶 袁 也 就 是 近 期 同时存在 野 以电代煤 尧 以电代油 冶 和 野 以气代煤 尧 以气代油 冶 袁 从电力需求侧管理出发袁 就 是 气 有 优 势 的 地 方 用 气 代 袁 电 有优势的地方用电代遥 电力行业应当与天然气行业共同研 究袁寻找最优的替代方案遥野 以电代煤 尧 以电代油 冶 袁 就是要把过去用煤 尧 用油的作 业 用 电 来 替 代 袁 可 能 有 两 种 情 况 院 一 种 情 况 是 过 去 电 网 未 到 达 地 区 袁 只 能 用 煤 和 油 作 为 能 源 袁 如 搞 中 小 型 燃 煤 电 厂

17、供 电 袁 用 柴 油 机 带 动 排 灌 机 械 曰 另 一 种 情 况 是 过 去 电 网 已名 家 专 栏 Famous column36 中国 电力企业管 理 （ 综合 ） 2015.09表 华北电力大学专家电力节能潜力评估 单位院千瓦时技术 2020 年 2030 年 2050 年节 能 灯 480 3304 0高效电机 1 300 1 800 2300节 能 变 压 器 88 91 18变频空调器 977 935 757高效家电 4000 7500 10000地源热泵 172 311 589总计 7017 13942 13664资料来源 院 袁家海等 叶 电力行业煤炭消费总量控制方

18、案和政策研究 曳 袁 叶 中国能源 曳 杂志 201 5 年 3 期 遥到达 袁 用电也已普及 袁 但传统工艺是煤或油 袁 或者用煤比用 电便宜等遥 第一种情况袁以电代煤和代油比较简单袁用电有 现 成 的 设 备 和 现 成 的 经 验 曰 第 二 种 情 况 袁 用 电 缺 乏 现 成 的 设 备 和 现 成 经 验 袁 所 以 要 动 员 各 行 各 业 袁 用 电 设 备 制 造 商 研 制 新 的 尧 高 效 的 用 电 设 备 袁 以 达 到 节 约 用 电 和 需 求 响 应 的目的袁而不要今天搞了用电替代袁明天又要搞节能改造遥 叶 国 家 电 网 报 曳 公 布 了 野 电 能

19、替 代 技 术 知 识 冶 共 11 项 袁包括分散式电采暖 曰 热泵 曰 家庭电气化 曰 港口岸电 曰 电窑炉 曰电 渊 蓄 热 冤 锅 炉 曰 机 场 桥 载 设 备 替 代 飞 机 APU曰 电 制 茶 袁 电 烤烟 曰 燃煤自备电厂替代 曰 电蓄冷空调 曰 农业电排灌 遥 电 力 替代不能仅仅统计消耗了多少电量袁 电力替代与 DSM 联 系 起 来 袁 还 应 当 统 计 每 项 替 代 工 程 节 省 了 多 少 煤 炭 和 石 油袁还应统计每项替代的综合成本和收益遥 由 于 采 用 了 先 进的用电设备袁还应计算节能量和转移负荷的数量遥电力替代电量和电力节能量是两种不同的概念袁 但

20、这 两 种 电 量 又 互 相 联 系 袁 电 力 替 代 电 量 大 的 袁 必 然 电 力 节 能 量 也 大 袁 但 是 两 种 电 量 用 不 同 的 项 目 来 统 计 袁 如 国 家 电 网 公司电力替代电量分为 11 项袁 而 华 北 电 力 大 学 的 电 力 节能量只分为 6 项渊见上表冤遥电力节能潜力评估准确与否姑且不论袁 至少说明电力 节 能 潜 力 不 少 袁 特 别 是 高 效 家 电 的 节 能 潜 力 最 大 袁 国 家 电 网 公 司 也 认 为 家 庭 电 气 化 替 代 电 量 也 不 小 遥 现在看来 DSM 包 括 节 约 电 力 袁 还 包 括 节 约

21、 容 量 袁 两 家 都 没 有 计 算 替 代 电量可以节省多少容量遥 这 是 我 们 在 DSM 效 益 评 估 中 忽 视 的一个大问题遥 我国电力需求中功率因素偏低袁 我国电力 负 荷 峰 谷 差 偏 大 袁 夏 季 尖 峰 负 荷 占 40%袁 而 我 国 居 民 生 活 用电尧 第三产业用电可以移峰填谷的事却都不去做遥 例 如 居 民 生 活 用 电 中 的 冰 箱 尧 电 热 水 器 尧 电 淋 浴 器 尧 电 洗 衣 机 尧 电 洗 碗 机 等 可 以 移 到 晚 间 尧 深 夜 低 谷 用 电 的 袁 都 不 采 取 措施曰 居民生活用电和第三产业用电中的空调负荷不去转移到晚

22、间用电袁 也不通过空调设备轮流暂停以降低负荷遥 我 们 应 当 把 节 省 容 量 放 到 比 节 省 电 量 更 重 要 的 位 置 上 来 遥要做好 野 以电代煤 尧 以电代油 冶 的工作 袁 就需要做好 野 以 电 代 煤 尧 以 电 代 油 冶 的 需 求 侧 管 理 工 作 袁 要 特 别 重 视 代 煤 尧 代油的用电设备 袁 而且是要节电 尧 节容量的用电设备 袁 有些 设备中国没有袁发达国家也没有袁需要创新制造遥电 力 需 求 侧 管 理 与 燃 气 需 求 侧 管 理DSM 实 际 上 不 仅 是 电 力 需 求 侧 管 理 袁 还 包 括 能 源 需 求 侧 管 理 袁 也

23、 包 括 燃 气 需 求 侧 管 理 袁 目 的 是 使 整 个 能 源 利 用 合 理 化 袁 取 得 最 大 的 经 济 效 益 遥 由 于 水 能 尧 风 能 尧 太 阳 能 等 可 再 生 能 源 与 核 能 袁 基 本 上 都 要 转 换 成 电 力 来 使 用 袁 所 以 可 再 生能 源 尧 核 电 与 燃 气 的 关 系 袁 实 际 上 是 电 力 和 燃 气 的 关 系 遥37中 国电力企 业管理 （ 综合 ） 2015.09电力和燃气的替代关系明显袁 可 采 取 双 燃 料 汽 车 袁 电 力 供 应 富 裕 袁 电 价 低 的 时 候 袁 汽 车 用 电 袁 当 燃 气

24、供 应 充 裕 袁 燃气价格低的时候袁汽车用气遥 又 如 川 化 渊 四 川 化 工 厂 冤 用 天然气生产尿素 袁 压缩机的动力有两套 袁 一套用电 袁 一套用 气袁电价便宜时用电袁电价贵的时候用气遥 川化可以成为风 电 尧 太阳能光伏发电的直供用户 袁 也可以成为零电价 尧 负电 价的用户遥 当然也可以用天然气供发电厂使用袁 作为辅助 风能发电和太阳能光伏发电的辅助电源遥 当 风 电 尧 太 阳 能 光伏发电时 袁 天然气电厂作备用 曰 当风电 尧 太阳能发电不能 发电时袁天然气电厂马上发电遥 这 些 替 代 在 技 术 上 都 可 以 解 决 袁 但 问 题 在 于 我 国 天 然 气

25、价 格 太 贵 袁 天 然 气 是 煤 炭 价 格 的 34 倍 袁 天 然 气 发 电 比 煤 电 价 格 贵 一 倍 袁 不 解 决 好 天然 气 价 格 与 煤 价 尧 电 价 的 比 价 关 系 袁 这 种 替 代 关 系 就 无 法建立遥 能源价格中的相对价格合理化不解决袁 将会影响能源的合理利用 遥电 力 供 应 侧 管 理 与 电 力 需 求 侧 管 理 互 动可再生能源电力尧 新能源电力的大发展给电力供应侧 管 理 和 电 力 需 求 侧 管 理 带 来 许 多 困 难 袁 无 论 是 供 应 侧 管 理 袁 还是需求侧管理 袁 都可能解决这些困难 袁 但无论由谁来 解决袁都要

26、付出一定的代价遥 我们希望以最小的支出袁获得 最优的解决袁这就需要供应侧管理和需求侧管理互动遥由于水电资源有限袁 风电和太阳能光伏发电具有间歇 性 尧 随 机 性 袁 因 此 第 三 次 能 源 替 代 究 竟 用 什 么 能 源 尚 存 在 不确定性遥 人类能源利用从薪柴尧煤尧石油尧天然气到核能尧 可再生能源 袁 走的是一条从高碳到零碳的路 袁 低碳能源 尧 非 化石能源是人类的终极能源遥 风电 尧 太阳能光伏发电目前 遇到的制约和困境是经济性差袁 并且受到时间和空间的限 制袁未来可能有数条道路可寻遥一是气体能源 袁 气体能源是一种低碳甚至无碳能源 遥 野 以 气 代 煤 尧 以 气 代 油

27、 冶 可 以 达 到 减 排 CO2 的 目 的 袁 而 且 气 体能源很丰富 袁 除常规天然气外 袁 还有非常规天然气 袁 煤层气尧沼气袁还有可燃冰袁还可以制造氢气遥 美 国 的 页 岩 气 革命袁用页岩气代煤袁使美国成为减排 CO2 最多的国家 遥二 是 核 能 遥 核 能 是 一 种 干 净 能 源 袁 是 非 化 石 能 源 的 重 要 组 成 部 分 袁 核 能 包 括 热 堆 尧 快 堆 尧 聚 变 堆 袁 热 堆 受 核 燃 料 的 制 约 袁 如 果 快 堆 尧 聚 变 堆 技 术 成 熟 袁 经 济 性 合 理 袁 几 乎 不 受 任 何 制 约 遥 关 键 是 要 降 低

28、造 价 尧 降 低 成 本 袁 保 证 绝 对 安 全 遥三 是 太 阳 能 热 利 用 遥 在 可 再 生 能 源 发 电 和 新 能 源 发 电 中 袁 水电和风电资源有限 袁 太阳能发电资源丰富 袁 如能采用 太阳能热发电 袁 太阳能辐射热机 袁 不仅摆脱了经济性制约 袁 也 不 受 时 空 限 制 袁 那 就 意 味 着 人 类 迎 来 了 自 由 能 源 的 时 代 遥 四是风能尧 太阳能光伏发电加上廉价的储能装置遥 目 前 储 能 装 置 较 常 规 电 源 寿 命 短 尧 效 率 衰 减 快 尧 单 位 投 资 太 高尧储能损耗大袁不得不依靠用户调节和火电配合运行遥 廉 价 储

29、能 装 置 不 解 决 袁 风 电 尧 太 阳 能 光 伏 发 电 的 经 济 性 就 很难解 决 遥供应侧电源的不同选择会对需求侧提出不同的要求袁 如 果 供 应 侧 大 量 发 展 风 电 尧 太 阳 能 光 伏 发 电 袁 而 且 廉 价 的 储能装置又上不去袁 那么就会对需求侧管理和火电的辅助 服务提出极高的要求遥电 力 需 求 侧 管 理 可 能 出 现 一 个 新 时 代 袁 问 题 是 电 力 需 求 侧 管 理 能 不 能 适 应 这 个 新 时 代 袁 更 好 地 为 可 再 生 能 源 和 新 能 源 的 大 规 模 开 发 提 供 服 务 遥 2015 年 4 月 7 日

30、 国 家 发 改 委 尧 财 政 部 印 发 了 叶 关 于 完 善 电 力 应 急 机 制 做 好 电力 需 求 侧 管 理 城 市 综 合 试 点 工 作 的 通 知 曳 袁 进 一 步 明 确 了 电 力 需 求 侧 管 理 的 方 向 袁 强 调 需 求 响 应 的 重 要 性 袁 也 明 确 了 电 力 需 求 侧 管 理 有 利 于 消 纳 可 再 生 能 源 发 电 袁 推 动 智 能 电 网 的 应 用 和 发 展 袁 提 升 用 电 管 理 尧 企 业 管 理 乃 至 社 会 管 理 水 平 遥 这 个 通 知 必 将 进 一 步 推 动 电 力 需 求 侧 管 理 工 作 的 开 展 遥 CPEM