電力需求側管理資源潛力調查方法與流程研究

宋總濤，高賜威，李　揚（.南方電網綜合能源有限公司，廣州　50075；.東南大學電氣工程學院，南京　0096）

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電力需求側管理資源潛力調查方法與流程研究

宋總濤1，高賜威2，李揚2
（1.南方電網綜合能源有限公司，廣州510075；2.東南大學電氣工程學院，南京210096）

摘要：隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的推進，電力需求側資源逐步發(fā)展成為綜合資源規(guī)劃的有效組成部分，但有關電力需求側管理資源潛力調查研究涉及很少。從電力需求側資源的角度，以用能客戶微觀層面為目標對象，定義了電力需求側管理資源調查的內容并建立了調查流程，通過案例的形式，驗證了資源調查方法流程的可行性。電力需求側管理資源調查的內容的定義和方法的建立，可以為用能客戶、節(jié)能服務公司等能源管理人員提供節(jié)能改造項目的初步可行性評估，加強用能客戶對自身節(jié)能資源潛力的認識，推動電力需求側管理項目的有效實施，同時為電網公司開展電力需求側管理工作提供了方法參考。

關鍵詞：電力需求側管理；資源調查；技術潛力；分析評估

隨著電力體制改革和國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的推進，電力需求側管理受到社會各界的廣泛重視。政府對電網企業(yè)提出“電力需求側管理2個0.3%”的考核，這是對深化電力需求側管理工作的有力推動。在電力供需形勢逐漸總體寬松的當下，隨著合同能源管理項目和能效電廠項目的建設，以及首批試點城市需求響應試點工作的順利推進，綜合資源規(guī)劃（IRP）已將電力需求側資源作為其重要組成部分［1］。

現(xiàn)有的針對電力需求側管理的研究關注點主要在于其運作機制、作用效果、配套政策等，有關電力需求側管理資源潛力調查研究涉及很少。

文獻［2］指出國內外關于區(qū)域性節(jié)能潛力測算的研究差異很大。發(fā)達國家建立了較為完善的能源數(shù)據(jù)庫，能夠綜合采用MARKAL等大規(guī)模計算模型，測算節(jié)能潛力，評價能源環(huán)境系統(tǒng)。然而，在國內，相關支撐數(shù)據(jù)相對比較缺乏，尤其是在省級層面，研究節(jié)能潛力的方法較為匱乏，并且得出的節(jié)能潛力考慮的角度不夠全面，參考價值有限。

文獻［3］通過抽樣調查和典型案例研究的方法，對幾個主要高耗能工業(yè)部門中小企業(yè)的能效水平做出總體判斷和評價，大致測算這些用戶的節(jié)能潛力；研究從用戶的成本和效益的角度出發(fā)，分析了江蘇省的能效資源潛力計算方法，并且從經濟角度以此為依據(jù)設計了第一個能效電廠的建設方案。但大都是對某區(qū)域、某行業(yè)的宏觀能效資源的調查和估計，主要對政府管理部門指導電力需求側管理工作提供建議，缺乏對用戶側微觀企業(yè)節(jié)電潛力的指導和評估。

本文試圖從電力需求側資源的角度，為用能客戶、節(jié)能服務公司等能源管理人員，梳理出針對各用能企業(yè)的調查途徑和方法，并對自有情況進行初步評估，為實施開展節(jié)能技術改造項目提供支持。

1資源潛力調查內涵

電力需求側管理的內涵豐富，不僅是通過激勵政策實現(xiàn)負荷管理，還包括鼓勵用戶實施能效管理，采用最新的節(jié)能技術，新裝高效設備或改造原有設備，充分利用新能源，實現(xiàn)多種能源的復合發(fā)電利用，最終達到節(jié)約用電，提高綜合效率的效果［4］。

電力需求側管理資源潛力調查指的是通過電力公司供電數(shù)據(jù)、用戶用電數(shù)據(jù)、其他機構和組織節(jié)能或相關數(shù)據(jù)的采集和處理，經過計算和分析得到電力需求側管理資源潛力（既可以是節(jié)約的電力也可以是節(jié)約的電量）。電力需求側管理資源調查的目的是根據(jù)調研所獲得的結果，針對不同地區(qū)、行業(yè)或時間，科學有效地制定電力需求側管理方案，對用戶進行負荷管理，同時鼓勵用戶參與能效管理，引導用戶節(jié)能節(jié)電和合理科學的用電，提高電網公司的供電可靠性和經濟性，提升系統(tǒng)的電力服務水平。

2電力需求側管理資源分類

電力需求側管理資源是終端用戶在用電領域節(jié)約和轉移的電力資源，理論上只要有用電行為存在的地方都具備潛在的節(jié)電和轉移電力的資源。從分類上來說，電力需求側管理資源主要可以分為3類：可節(jié)約的電力資源、可節(jié)約的能量資源以及可替代的資源。

2.1可節(jié)約的電力資源

可節(jié)約的電力資源是指在分析電力用戶的負荷特性基礎上，在電力系統(tǒng)負荷高峰期時，用戶能夠削減電力需求，或將用電時期轉移到系統(tǒng)用電低谷階段，以達到減少電網的日峰荷或季節(jié)性峰荷，使得電力需求在全年或全日有合理分布，這樣的資源有蓄冷蓄熱項目、需求響應項目等節(jié)約電力資源項目。

2.2可節(jié)約的能量資源

能效電廠是需求側電力可節(jié)約能量資源的典型應用［5］，能效電廠與基荷電廠采用同樣的方式向電力系統(tǒng)供電，但是能效電廠的成本要小得多，大約只有基荷電廠的50%，除了經濟利益之外還有豐富的社會綜合效益，包括減少煤資源用量、減少污染排放、提高供電可靠性等。

按照不同終端用電設備的節(jié)能方式對電力需求側能效資源進行分類，將可節(jié)約的能量資源分為以下幾大類。

（1）高效風機、水泵、電動機、變壓器等大型高效節(jié)電產品的應用技術所節(jié)約的電能。例如：在變壓器改造方面，對城市低壓配電網絡實施改造，推廣應用新型高效變壓器，對電機系統(tǒng)實施高效電機替換及系統(tǒng)節(jié)能技術應用，通過這樣的手段節(jié)約的電能屬于能效資源的一部分。

（2）綠色照明技術所節(jié)約的電能。在綠色照明技術方面，通過應用LED、熒光燈、節(jié)能鎮(zhèn)流器、智能照明等綠色照明技術達到提高能效、節(jié)約電能的目的。

（3）建筑空調系統(tǒng)等復雜系統(tǒng)所節(jié)約的電能。為合理地使用和有效地利用能源，對建筑物中央空調系統(tǒng)耗能單元、智能控制系統(tǒng)等進行新技術推廣應用，因地制宜更換熱泵系統(tǒng)，整體提高建筑物在使用過程中的能源效率。

（4）熱處理、電鍍、鑄造、制氧等專業(yè)化生產技術所節(jié)約的電能。在冶金、化工、電爐鋼、電熔鎂、工業(yè)硅、水泥等耗能行業(yè)，若是通過幾種專業(yè)化綜合節(jié)電技術改造，采用大功率整流器和脈沖電源，那么既可省時省電，又能夠提高熱處理、電鍍、鑄造、制氧等的工藝、產品質量。

（5）生產工藝合理調度所節(jié)約的電能。通過工藝技術改造，合理選用能源技術品類，提高能效和產品質量。如利用熱泵、微波、遠紅外脫水烘干技術等。

（6）高效節(jié)能型家用電器所節(jié)約的電能。在家用電器方面，進行節(jié)能標準化，提高家用電器運行狀態(tài)時的能效，減少家用電器待機、關機狀態(tài)下的能耗，從而達到家用電器節(jié)能的目的。

2.3可替代的資源

從廣義上講，電力需求側管理資源也包括電力替代，電力替代是節(jié)能、節(jié)電的重要措施。電力產品面臨的替代品主要有天然氣、風能、太陽能等，尤其是天然氣在發(fā)電、民用方面有著良好的替代性，可以減輕缺電壓力，更加清潔，并提高能源利用效率。

基于以上方面，本文將電力需求側管理資源潛力調查按照主要通用設備和重點產業(yè)的分類，對供配電系統(tǒng)、電機系統(tǒng)、中央空調系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、分布式發(fā)電、節(jié)約電力及重點產業(yè)的節(jié)電資源調查方法與體系進行了研究和分析。

3資源潛力調查對象

電力需求側管理主要涉及的參與主體有：

主導者——政府，是社會利益的維護者，在制定和實施計劃中起主導作用，以保障社會持續(xù)健康發(fā)展。

實施主體——電力公司，是制定計劃的主要承擔者和執(zhí)行者，代表供應側的利益。以中國目前的實際國情來看，電網經營企業(yè)在電力需求側管理中所起到的作用依然十分重要，電力公司對電網整體運行、電力營銷的周期非常熟悉，在主導者制定相關規(guī)則時可以提供有價值的參考意見，并為法則的細化、實施起到推動作用。電力公司可以按照規(guī)定執(zhí)行政府制定的電價，從技術層面優(yōu)化電網的調度，為后續(xù)工作提供準確的負荷預測。電力公司利用和用戶間的紐帶作用，還能配合完成相關的政府宣傳工作。因此可以預見，在未來相當長的一段時間內，電力公司還將在電力需求側管理工作環(huán)節(jié)中扮演重要角色。

配合力量——電力公司所屬節(jié)能服務公司和社會節(jié)能公司，協(xié)助政府和配合電力公司實施計劃，是中介利益的代表。這些機構能為用戶提供整套的節(jié)能服務，包含項目設計、節(jié)能監(jiān)測、項目改造、材料采購、能源審計、運行維護、人員培訓等綜合業(yè)務，成為電力需求側管理工作中連接各方的橋梁，并從其開展的工作中獲得收益。

重要參與者——電力用戶，是終端節(jié)能節(jié)電的主體，是需求側利益的代表。

本文中電力需求側管理資源調查的目的是引導電力客戶改變傳統(tǒng)的被動的用能用電方式，提高電力客戶終端用電設備的效率，達到科學合理用電。因此資源潛力調查對象主要是電力客戶，是對基于微觀層面企業(yè)客戶的現(xiàn)有能源利用情況的調研分析，初步形成節(jié)電改造項目可行技術方案和建議。

4資源調查方法和流程

電力需求側管理資源調查將包括以下幾種通用方法：典型調查、重點調查、抽樣調查和個案調查。

（1）典型調查

典型調查是從所有用戶中選取有代表性地區(qū)或行業(yè)中的典型用戶進行深入調查，通過典型用戶的用電數(shù)據(jù)和行為，來總結相似行業(yè)、地區(qū)或用戶的一般特點。

（2）重點調查

重點調查是針對特別的用戶個體，例如：通過用電容量大或節(jié)電項目開展特別好的重點用戶來推算這個地區(qū)或行業(yè)其他用戶的基本情況。

（3）抽樣調查

抽樣調查是指從所有用戶中隨機抽選一部分用戶作為樣本，通過調查計算這些用戶的節(jié)約電力資源潛力來確定整個社會的大致數(shù)據(jù)。

（4）個案調查

個案調查又稱為專項調查，即只調查一個用戶的情況，用于某些不適用上述3種方法、用電行為特性比較特殊的用戶。

本文中的調查方法是對電力需求側管理節(jié)電資源調查一般方法的闡述，每個特定節(jié)電領域有其具體的特點。調查評估機構完成相關任務按照如下的流程開展：收集前期資料、準備相關調查測試器材、辦理入場許可、開展現(xiàn)場調查、編制調查評估報告。電力需求側資源潛力調查工作調查流程如圖1所示。

圖1電力需求側資源潛力調查工作調查流程

（1）收集前期資料

充分收集節(jié)約電力資源項目的基本情況及用戶用電方面的相關資料，主要包括：用戶單位基本情況，用戶單位名稱、地址、聯(lián)系人及聯(lián)系方式，企業(yè)運營總體情況等；設備基本情況，設計圖紙（如：線路接線圖）等；用戶所在地區(qū)的社會經濟概況，如：經濟發(fā)展現(xiàn)狀、節(jié)能目標、能源供應和消費現(xiàn)狀、重點耗能企業(yè)分布及其能源供應消費特點等。

（2）準備相關調查測試器材

根據(jù)不同資源的需求準備所需的測試器材。

（3）辦理入場許可

與項目單位進行溝通，協(xié)調現(xiàn)場調查時間以及相關協(xié)調配合工作，辦理入場證件。

（4）開展現(xiàn)場調查

獲得項目單位主管部門允許后可進入項目單位相關區(qū)域開展現(xiàn)場調查，調查過程中所需使用的設備及需要記錄的數(shù)據(jù)應當告知項目單位人員，在調查過程中應當保證調查數(shù)據(jù)的準確性。

針對節(jié)電技術提供方的調查主要內容：該企業(yè)基本情況、節(jié)電設備性能及參數(shù)情況等。

（5）編制調查評估報告

根據(jù)現(xiàn)場調查圖表記錄及計算結果進行分析評估，以判斷該項目單位相關節(jié)能潛力、相關節(jié)能資源的開發(fā)潛力等，進行歸納和整理，編制調查的整體評估報告以供用戶以及其它相關單位參考。

5資源調查分析評估

電力需求側管理節(jié)電資源潛力分析是從科學的角度，通過理論分析、模型建立、調查方法等手段，對電力需求側管理項目實施所獲得的節(jié)電資源進行計算，最終獲得的節(jié)約的電力或電量。電力需求側管理節(jié)電資源潛力分析從用戶層面為其實施電力需求側管理項目提供理論依據(jù)，從電力公司角度，將成為其估計總體節(jié)約電力資源量、制定電力計劃等工作打下基礎。

5.1技術潛力

技術潛力即在一定時期內，對于技術而言存在可行性上的節(jié)電資源，即只要以更高效率的技術替換現(xiàn)有技術，便可能獲得的資源節(jié)約量。

技術潛力的分析分為以下步驟：首先統(tǒng)計用電容量，針對用戶主要用電設備獲取數(shù)據(jù)，包括電動機、變壓器、空調、照明等，然后采集以上諸多設備的峰負荷同時率和年利用小時數(shù)，接著對不同設備分別得到其經過改造或更換后所能獲得的設備節(jié)電率，綜合以上數(shù)據(jù)計算不同設備實施節(jié)能改造后的節(jié)約的電力或電量。對不同的設備的節(jié)約容量進行累加，得到用戶的整體設備節(jié)電量，并以此計算整個行業(yè)或地區(qū)推廣實施節(jié)電設備、技術所產生的技術節(jié)電潛力。

5.2可實現(xiàn)潛力

可實現(xiàn)潛力即不僅存在技術可行性，同時還要滿足經濟要求的節(jié)電資源，具體做法是在滿足技術可行性的基礎上進行成本效益分析，從而得出的具有經濟效益的節(jié)電資源。

5.3市場潛力

市場潛力即被認定的具有成本有效性的節(jié)電資源，在其進入市場后有可能獲得的節(jié)電資源，發(fā)掘市場潛力的基礎是可靠的用戶參與率，主要依靠的是市場運營策略的推動作用。

基于以上，本資源調查分析評估主要是在通用節(jié)電技術潛力基礎上，擇優(yōu)選擇電力需求側項目技術方案，通過節(jié)電量評估和成本效益評估，確定可行性技術改造方案，為用能單位實施需求側項目提供決策建議。

6　案例

下面以熱泵熱水系統(tǒng)資源潛力項目為案例介紹電力需求側管理資源潛力調查方法應用。

（1）確定資源調查方法

本文選取案例為個案調查，選取廣州市某商業(yè)酒店熱泵熱水系統(tǒng)資源項目進行調查。

（2）依照調查流程，收集前期資料，準備相關調查測試器材，辦理入場許可，開展現(xiàn)場調查，由此，可以獲得該商業(yè)酒店建筑基本信息、燃氣鍋爐參數(shù)、燃氣消耗量如表1—表3所示。

表1廣州市某商業(yè)酒店基本信息表

表2廣州市某商業(yè)酒店生活熱水燃氣鍋爐參數(shù)表

表3廣州市某商業(yè)酒店最近3年生活熱水燃氣消耗量 m3

（3）編制調查評估報告

結合基本調查表格信息，按照酒店全年熱水消耗量為35 960 t、全年天然氣消耗量為292 725 m3、天然氣價格4.85元/m3計算，可得單位生活熱水的加熱成本為39.5元/t。根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)酒店熱泵生活熱水能耗指標17元/t，將燃氣鍋爐改為空氣源熱泵系統(tǒng)有較大可行性。

按照項目熱水量細化計算和技術方案初步設計，選用標準工況制熱量為65 kW、名義產水量1 393 L/h（50℃）的熱泵機組共8臺，總制熱量520 kW。項目初投資132萬元，年節(jié)省能耗費用82萬元，投資回收期1.65年，項目經濟性可行。

7結束語

本文提出了電力需求側管理資源調查的相關概念，以用能客戶微觀層面為目標對象，從資源潛力調查內涵、資源分類、調查對象、調查方法和流程、評估方法等方面嘗試建立了電力需求側管理資源調查的內容和方法，并通過熱泵系統(tǒng)供給生活熱水替換燃氣鍋爐的案例，驗證了資源調查方式流程的可行性。電力需求側管理資源調查方法體系的建立，可以為用能客戶、節(jié)能服務公司等能源管理人員提供節(jié)能改造項目的初步可行性評估，加強用能客戶對自身節(jié)能資源潛力的認識，推動電力需求側管理項目的有效實施。同時為電網公司開展電力需求側管理工作提供了方法參考。

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Research on the approaches and work flow of demand side management resource potential investigation

SONG Zong?tao1，GAO Ci?wei2，LI Yang2
（1. Southern Grid Comprehensive Energy Co.，Ltd.，Guangzhou 510075，China；2. School of Electrical Engineering，Southeast University，Nanjing 210096，China）

Abstract：With the development of national energy saving and emission reduction strategy，demand side resource gradually becomes an effective part of integrated resource planning. While it is rarely found in literature research on demand side resource po?tential investigation. In this paper，in the angle of demand side resource and with the target objective of individual micro?layer we are trying to define the content of demand side resource investi?gation. The feasibility of the demand side resource investigation flowchart is testified by examples. The establishment of the de?mand side resource content and the associated approaches will pro?vide the energy users and energy service companies a prelimi?nary assessment of the energy saving project，enhance the energy us?ers’understanding of energy saving potentials of themselves，pro?mote the effective implementation of the demand side management projects，meanwhile provide a reference for grid company to carry out demand side management activities.

Key words：demand side management；resource investigation；technical potential；analysis and assessment

中圖分類號：TM714

文獻標志碼：B

文章編號：1009-1831（2016）02-0016-05

DOI：10.3969/j.issn.1009-1831.2016.02.004

收稿日期：2015-12-07；修回日期2016-01-07

基金項目：南方電網公司科技項目，國家自然科學基金項目（51577029），國家高技術研究發(fā)展計劃項目（2015AA05 0401），江蘇省“青藍工程”資助

作者簡介：宋總濤（1982），工程師，碩士，主要從事節(jié)能政策研究分析、節(jié)能政策咨詢、電力需求側管理工作；高賜威（1977），男，博士，教授，博士生導師，研究方向為電力需求側管理、電動汽車接入電網、電力規(guī)劃、電力市場等；李揚（1961），男，博士，教授，博士生導師，研究方向為電力需求側管理、電力市場、電力系統(tǒng)運行與控制等。