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面向智能电网的电力需求侧管理规划及实施机制

时间:2015-12-15 16:15 点击:
摘要:对需求侧管理(DSM)项目的综合效益进行评述,总结出需求侧管理项目具有私人物品投资性质但具有公共商品属性特点,然后根据不同需求侧管理项目特点给出合适的规划方案,方案的制定包括潜力评估模型、筛选模型和规划模型3个不同阶段。对需求侧管理项目

  摘要:对需求侧管理(DSM)项目的综合效益进行评述,总结出需求侧管理项目具有私人物品投资性质但具有公共商品属性特点,然后根据不同需求侧管理项目特点给出合适的规划方案,方案的制定包括潜力评估模型、筛选模型和规划模型3个不同阶段。对需求侧管理项目参与各方如电网公司、电力用户和能源服务公司等从资金投入到项目实施到收益分析等阶段进行潜在风险分析,并提出政府作为公众利益代言人为上述各方规避风险可采取的保障措施。最后结合中国国情特点和需求侧管理项目的特殊性,设计出政府推动与市场机制相结合的项目实施机制。

  关键词:智能电网;需求侧管理;规划;实施机制

  0、引言

  需求侧管理DSM(DemandSideManagement)是指通过采取有效措施,引导电力用户优化用电方式,提高终端用电效率,优化资源配置,改善和保护环境,实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动的总称。进入21世纪以来,社会和经济的发展以及技术的进步对电力网络发展和供电服务质量提出了更高要求,在环境恶化和能源危机的背景下,智能电网的概念应运而生,并在近两年成为全球电力行业研究和探讨的热点。同发输电环节相比,配电、用电等需求侧资源与系统的联系相对薄弱,影响了系统的整体性能和效率,智能电网的突出贡献就是利用先进的信息技术灵活地整合、调度需求侧资源,实现信息和电能的双向互动,可以预见未来的智能电网时代,DSM必将会有长足的进步和发展。

  在DSM与智能电网的协同发展与技术合作方面,美国走在世界前列,致力于给业界提供智能电网与需求侧的综合解决方案,当前在这个领域急需解决以下2个关键问题。

  a.支持项目运行的技术、设备费用投入巨大:为了保证和用户的双向电能及信息交流,高级计量基础设施的安装成本相当昂贵,电网公司也要投入资金对现有的电网结构、能量管理系统、通信线路进行改造,因此,如果单纯依靠电力用户或者电网公司投入,肯定会极大挫伤他们参与的积极性,降低参与率。

  b.属于“市场失灵”区域:DSM项目是以用户自愿参与的方式推行的,其提供者在获得相当收益的同时,也为整个社会提供了较大收益,由此导致DSM项目推行属于“市场失灵”区域,单纯依靠市场机制很难筹措到项目所需的投资。

  因此,本着“有所为,有所不为”的原则,有必要在项目前期做好相关规划工作,并依据项目特点设计出符合中国国情的项目实施机制及融资模式,才能把面向智能电网的DSM工作落到实处。

  本文首先对DSM项目的综合效益进行评述,总结出DSM项目具有私人物品投资性质但具有公共商品属性特点;然后根据不同DSM项目特点给出合适的规划方案,对项目参与各方进行风险分析;最后结合中国国情特点和DSM项目的特殊性,设计出政府推动与市场机制相结合的项目实施机制,旨在探索出一个标准的方法和工作框架,从根本上激励项目参与各方的积极性,保证相关主体的可持续发展能力,推动中国坚强智能电网的建设工作稳步发展。

  1、DSM项目综合效益评述

  1.1DSM项目分类

  当前DSM的关键技术和项目大体分为3类。

  a.能效项目。电网公司采取经济、政策手段,鼓励用户采用先进技术、先进工艺、先进设备提高用电效率,减少电力电量消耗而进行的活动。高效设备主要有:高效能节能灯具,高效能制冷/制热、通风、水泵系统,高效能电动机、变压器、调速系统,余热发电技术等。建筑节能通过加强建筑物用能系统的运行管理,利用可再生能源,在保证室内热环境质量的前提下,减少供热、空调制冷/制热、照明、热水供应的能耗,也属于能效项目的一种。

  b.节能宣传。通过行政措施或媒体宣传,使用户改变传统的工作、生活习惯模式,以达到降低能耗的目的。典型的措施有:即开即用电热水器,调低亮度显示屏幕,随手关灯,将空调制冷温度适当调高,减少电器设备的待机时间等。

  c.需求响应。需求响应项目往往和电力市场化相关,是指电力用户根据价格信号或通过激励,改变自己固有习惯(wonted)用电模式的行为。强调电力用户直接根据市场情况(价格信号)主动做出调整负荷需求的反应,从而作为一种资源对市场的稳定和电网的可靠性起到促进作用。竞争电力市场中的需求响应措施可以大体分为3类:实时/分时电价响应、可中断的和自愿负荷削减和需求侧竞价。

  1.2DSM项目综合效益

  DSM项目从参与用户角度、电网公司角度、电力市场角度和社会角度的综合效益可用图1来全面概括。面向智能电网DSM项目的综合效益可分为直接效益和外部效益,直接效益就是项目的参与双方通过项目的执行而带来的用户侧电费节省、经济补偿,电网侧购电成本降低,维持可靠性费用降低等;尤其要注意的是DSM项目另外3方面效益,分别是公共效益、外衍效益和自然资源效益,本文通称为外部效益,这是由DSM项目公共商品属性决定的。由于电网本身具有特殊的物理特性,需求响应项目的实施短期内可以降低尖峰电价,减少紧急情况下切负荷的频率,提高供电可靠性;从长期角度可以降低平均电价,延缓发输电设备扩容更新的步伐,稳定电力市场,增强地区能源自给的独立性,能效项目和节能宣传具有减排效果,且部分灵活需求响应项目可以和可再生能源发电结合起来,弥补可再生能源发电的不稳定性,增强其在电网能源供给中的比例,从而产生间接减排效果。

  按照微观经济学原理,在私人物品场合,最优标准是每个消费者的边际利益与边际成本相等;而在公共物品场合,最优标准是每个消费者的边际利益之和与边际成本相等。私人物品和公共物品最优标准评价的这一本质不同,决定了对DSM项目基础设施投资制度安排的2种途径成效的不同。在项目形成规模之前,对其基础设施按照公共物品管制将更有助于DSM项目的推广。认识到DSM项目具有公共物品属性但却是私人物品投资性质,下文根据实际的工程项目经验和理论研究成果,将从政府作为公共事业代言人的角度针对不同的DSM项目给出规划思路,并设计出符合中国国情的项目融资方式和实施机制,以使得相应的规划能够落到实处。

  2、DSM项目规划

  3类DSM项目中,能效项目和需求响应项目由于项目本身需要进行设备改造更新或者需要有系统性的双向通信、传感和测量技术支持,因此需要大量的资金和人力投入;而节能宣传推广简单易行,只需要通过行政措施或媒体提高公众的节能意识。考虑到项目本身的特点,下文将重点针对能效项目和需求响应项目给出一段时期内的项目规划思路,为政府职能部门充分利用有限的资金,选择成本低、见效快的DSM项目推广实施提供参考。

  2.1能效项目规划

  为能效项目规划方法示意图,总体而言,一个有效可行的规划方案的形成需要经过潜力评估,入选行业和技术措施筛选,根据规划目标和投资规模确定最终的规划方案这3个阶段,通过潜力评估模型、筛选模型和规划模型3个模型分别完成上述3个阶段。

  a.潜力评估模型。任何DSM项目从制定、实施到评估,均需要经过数据采集、数据分析、方案论证、方案实施等步骤。此部分工作可以明确DSM的目标,并为其后的DSM技术措施成本效益分析服务,为目标区域电网DSM的合理规划和实施提供必要的依据。在潜力评估模型中通过有效地调查设备数据汇总,再结合设备参数全局数据等对规划区域内当前的用电水平进行评估,从中得到经过DSM节能改造后可实现的最大节约电力、电量等总体潜力。


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