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摘要：随着智能电网的发展，配电网规划与运行问题的研究日益受到重视。文章对电力需求侧资源的界定进行了阐述，分析了我国需求侧资源的应用现状，论述了将需求侧资源引入电网规划的可行性，旨在促进电网规划工作的科学性，经济合理性，满足实际需求，供参考。
关键词：电网规划；电力供需；可行性模式
电力工业是国民经济发展的基础产业，与国家的经济发展和人民生活息息相关。城市是电力系统的主要负荷中心，而城市电网作为国家电力系统的重要组成部分，规划是否得当不仅关系到城市的发展也关系到城市居民的生活状况，而运作是否良好取决于其规划是否科学，是否经济合理。近年来，随着相关政策的完善，技术水平不断提高，需求侧资源引起了人们的广泛关注，在一些领域发挥了供应侧资源的作用。鉴于此，本文提出一种新的电网规划思路，即将需求侧资源纳入到电网规划中，缓解当前电网规划落地难、投资大、电网设备利用率低等问题。
1 电力需求侧资源的界定
根据我国的相关研究文献和近期出台的各项政策法规中的定义，根据采取的方式手段及作用效果的不同，可以将我国的需求侧资源分为能效类资源（Energy Efficiency，简称EE）和负荷类资源（Demand Response，简称DR）两类。
1.1 能效类资源
EE资源是指在不影响使用效果的情况下，通过提高用户用电效率以降低用电量及负荷水平的技术手段和管控措施。技术升级等方式可以提高用户所有有效时间段内的用电效率，降低用户的用电数量，从而减少系统中发电容量和输电容量，因此，诸如绿色照明、节能家电等都可称之为EE资源。此外，按照上述定义，常见的EE类资源主要还包括节能电梯、高效变压器、高效电动机等。
1.1.1 绿色照明
绿色照明是指通过科学照明设计的照明电器产品，具有高效节能、环保、安全、舒适四大特点。绿色照明主要包含三项内容，分别是照明设施、照明设计及照明维护管理。
1.1.2 节能家电
节能型家用电器是指通过科学研发，采用相关节能技术的家用电器，包括节能空调、节能热水器、节能冰箱等等。
1.1.3 节能电梯
节能电梯是指通过科学研发，采用相关节能技术的电梯。目前最好的节能电梯型号可以节约用电50%，一般的节能电梯可以节能30%～40%。
1.1.4 高效变压器
高效变压器是指通过科学技术改造，使效率得到提高的变压器。变压器是输电系统中的主要设备之一，用途极其广泛，其损耗可占线路总损耗的17%，推广高效变压器以及对一些高能耗变压器的节能改造，其意义重大。
1.1.5 高效电动机
电动机是电力生产和建设中主要的耗电设备之一，每年消耗了中国近60%的电力资源，是目前中国节能市场上最具发展潜力的领域。高效电动机即指具有高效率的电动机，从节约能源、保护环境出发，高效率电动机是目前的国际发展趋势。
1.2 负荷类资源
DR资源是指使得用户主动、自愿改善用电习惯、调整用电行为，从而减少总用电量或者改变用电时间以达到削峰填谷目标的经济措施或行政指令。按照上述定义，DR资源包括峰谷电价、阶梯电价、季节性电价、可中断电价、有序用电管理和直接负荷控制等经济措施和行政措施。其中，峰谷电价、阶梯电价、季节性电价和可中断电价等电价政策属于经济措施；有序用电管理和直接负荷控制属于行政措施。
1.2.1 峰谷电价
根据电力系统负荷曲线的变化将一天分成多个时间段，对不同时间段的负荷或电量，按不同的价格计费的电价制度即为峰谷电价。峰谷电价策略通过价格杠杆的有效利用使电力负荷曲线更加平缓，有利于电力企业降低发电成本。
1.2.2 阶梯电价
将户均用电量设置为若干个阶梯分段，对不同分段分档次定价的电价制度即为阶梯电价。根据各分段的电价水平，阶梯电价可以分为阶梯式递增电价或阶梯式累进电价两种。
1.2.3 季节性电价
季节性电价是根据季节设定不同价格计费的电价制度，如在用电高峰季节如夏冬两季设置高电价，而在用电需求较低的春秋季节设置低电价。其作用效果和峰谷电价类似，是通过价格杠杆的有效利用来达到调节各季节电力消费不均状况的目的。
1.2.4 可中断电价
可中断电价是在系统负荷高峰期间对可靠性要求不高的用户实施负荷控制时所执行的一种鼓励性电价。电力用户与调度交易中心签订可中断负荷合同，电力公司可以在固定时间或任何系统需要的时间减少他们的负荷需求，进而达到降低电力负荷的目的，而供电公司也会给予用户的相应经济补偿。
1.2.5 有序用电管理
有序用电管理就是要在不同情况下，制定相应的用电方案，主要包括年错峰、月错峰、日错峰、停产检修。通过分析从负荷侧得到的各种用电数据和行业标准，调度人员对各种用电方案和有序用电对象，发挥执行效果预测估算功能，对移峰之后相关对象的负荷变化、电量（尖、峰、平、谷）变化进行预测评估，同时通过参考电价（可设置）将方案的执行效果转化为经济效益，以选择最佳执行方案。
1.2.6 直接负荷控制
直接负荷控制是指在系统高峰负荷时段电力部门利用监控设备，对不同种类负荷进行控制的一种方式。直接负荷控制通过循环和分阶段地切断所需控制负荷与系统的联系，从而达到降低高峰负荷、提高负荷率的目的。
2 我国需求侧资源的应用现状
自20世纪九十年代初引入需求侧管理以来，我国相关政府部门、电网公司、科研机构、高等院校及相关社会团体都做了大量的推动性工作，在政策法规、经济杠杆、技术措施和宣传培训等方面进行了积极探索和实践。各类需求侧资源都产生了显著的节电量效果（kWh）和节电力效果（kW），在电力系统的关键业务环节发挥着越来越重要的作用，带来了显著的经济效益和社会效益。
2.1 需求侧资源在电力系统调度运行中的应用情况
需求侧资源在系统调度运行中的应用主要体现在以下两个方面：实施有序用电管理和负荷管理（包括电价政策和直接负荷控制）。
2.1.1 有序用电管理
通过实施相应的措施，有序用电管理可以实现对电力和电量的改变。电力方面，有序用电管理可以降低峰荷时段的电力需求，或者增加低谷时段的电力需求；电量方面，有序用电管理可以在满足电力需求的同时，节约系统的发电量。
有序用电管理需要在不同情况下，制定相应的用电方案，主要包括年错峰、月错峰、日错峰、停产检修。通过分析从负荷侧得到的各种用电数据和行业标准，对各种用电方案和有序用电对象，发挥执行效果预测估算功能，对移峰之后相关对象的负荷变化、电量（尖、峰、平、谷）变化进行预测评估，同时通过参考电价将方案的执行效果转化为经济效益，以选择最佳执行方案。
2.1.2 负荷管理
随着社会经济的快速发展以及电力负荷的急速增长，负荷管理在电网调度中变得越来越重要，尤其是在缺电的情况下进行必要的限电，保证电网安全运行起到重要作用。负荷管理主要面向用户，借助于各种经济、技术手段，实施电价政策和直接负荷控制等措施，在确保电网可靠性的基础上，有效地平缓电力负荷曲线的波动，实现电力负荷在一定时空的最佳分布，提高用户和电网的负荷率。
2.2 需求侧资源在电力系统规划中的应用情况
2.2.1 在发电环节的应用
我国需求侧资源在电力系统规划中的应用，主要是将需求侧资源应用于电力系统发电环节的综合资源规划。
综合资源规划是指利用需求侧分析和供应侧分析等多种综合优化手段，高效、经济、合理地利用需求侧资源和供应侧资源，使整个系统的社会总成本最小化的一种规划方法。从定义可以看出：不同于传统规划方式，综合资源规划突出了追求综合效益的观点，更注意协调供需双方的利益。
2.2.2 在电网环节的应用
目前，我国在输配电扩容方案中几乎还没有引入任何的能效类资源或负荷类资源。城市输电线路走廊和变电站站址的获取越来越难，如果能够在输配电网规划中应用能效类资源或负荷类资源替代一部分输配电扩容，那么将能够缓解输配电扩容的占地问题，实现资源的优化配置，并且还能够明显提高能效和减少污染性气体的排放量。
3 将需求侧资源引入电网规划的可行性分析
由上节的分析可知，电力需求侧资源在我国电力系统中已有较为广泛的应用，并取得了显著的技术经济效益。可以预见，随着我国电力市场日益成熟、电网技术不断发展，需求侧资源在我国电力系统中将有更为广泛的应用领域。其中，在电力系统规划方面，我国已探索了综合资源规划模式，并开展了相应的试点工作。对于电网公司而言，电网规划、投资是影响其经营绩效的核心业务之一，需求侧资源在电网规划方面的应用也具有一定的可行性。
3.1 需求侧资源引入电网规划的可行性
本节从宏观政策、技术发展和组织体系等角度出发，多方面综合论证需求侧资源引入电网规划的可行性。
3.1.1 政策与法律法规保障
20世纪90年代初，电力需求侧管理在我国逐步兴起，并取得了初步成果，但因种种原因，相关政策没能及时跟进。近年来，由于其可以有效缓解电力供需矛盾、促进经济社会稳步增长等，需求侧管理受到我国政府的高度重视。现政府已将其纳入国家发展现划和政府工作重点，相关政策与法律法规体系也逐步完善。
1998年，国家制定并实施了《中华人民共和国节约能源法》，将节能提高到国家法律的高度进行约束，体现了我国政府对节约能源的重视；2004年，所颁布的《加强电力需求侧管理工作的指导意见》进一步规范了各地区的电力需求侧管理活动；2010年《电力需求侧管理办法》颁布，该方法确定了电力需求侧管理的定义，并提出我国电力需求侧管理工作的各项措施。
此外，为推进需求侧管理的工作，各地方政府也制定了相关法规和政策文件。已有多省依据《电力需求侧管理办法》出台了本省的电力需求侧管理工作的实施细则和考核方案。
上述电力需求侧管理的相关政策在保障相关项目顺利执行、促进电力用户积极参与等方面有着重要的作用，这为需求侧资源的大规模应用创造了条件。
3.1.2 技术保障
电网企业电力负荷管理系统、电能量计量系统等信息管理系统的建设，以及节能设备制造商各种技术设备的研发与生产为电力需求侧管理的有效实施提供技术保障。负荷管理系统通过实施采集用户用电信息，有效地加强了供电企业和用户之间的信息交流，在我国得到了广泛的应用。全国35个省会城市和计划单列市、200多个地市及上千个县级市都不同程度地建立起了负荷管理系统。
目前，我国实施DSM项目所采用的较为成熟、应用面广、适于推广的节能设备与技术主要包括节能灯、节能电器、高效风机、水泵、压缩机、电动机、低损耗变压器，蓄能技术、建筑节能技术、可控调压装置、能量回馈技术等。
上述相关技术的发展将有效提高终端负荷的精益化管理水平，从而为可规划化、可控化的潜在需求侧资源在电网规划中的应用提供支持。
3.1.3 组织体系保障
节能服务公司与愿意进行节能改造的用户签订相关合同，在推广需求侧管理的同时，引入竞争机制，更加符合电力市场化改革的目标和要求。图1为电力需求侧管理的组织网络体系，从该体系可以看出，节能服务公司已成为沟通电网公司与电力用户的一条新的桥梁，促进各项新工作的宣传和实施。
图1 电力需求侧管理的组织网络体系
从上述分析可以看出，宏观政策为形成规模化的需求侧资源创造了良好的环境；负荷管理系统和节能设备与技术为提高需求侧资源的可靠性提供了技术支持；节能服务公司加入的电力需求侧管理组织体系的应用为引入需求侧资源搭建了数据平台和沟通桥梁。因此，将需求侧资源引入电网规划切实可行。
3.2 需求侧资源引入电网规划的可能模式
负荷特性是电网规划的依据与基础，影响着最终规划方案的确定。需求侧资源对电网规划的影响主要体现在对负荷的调节上。
3.2.1 能效类资源对负荷的影响
能效类资源通过采用先进的节能技术，不断提高终端的用电效率，进而达到节约用电量的目的（效果）。不管是选用高效设备还是采取节能家电，其实质都是通过改变电力用户用电的行为，实现对负荷值的有效调节。这类资源在负荷曲线图上反应出的效果为负荷水平的体下移，如图2中阴影部分。
图2 能效类资源作用效果图
3.2.2 负荷类资源对负荷的影响
负荷类资源尤其是电价制度使用户主动、自愿改善用电习惯、调整用电行为，进而达到节约电力的目的（效果）。以峰谷电价为例，实行峰谷电价即实行差别性电价制度，通过设置一种激励措施，鼓励消费者在非高峰时段增加使用电力，在高峰时间节约使用。如此一来可以实现对高峰低谷时段用电量的有效控制。这类资源在负荷曲线图上反应出的效果为曲线变得平缓，如图3中阴影部分。
图3 负荷类资源作用效果图
综上所述，需求侧资源的恰当利用可以有效调节高峰低谷用电负荷，减少电力系统装机容量，最优化电网建设和规划进程，实现资源合理的配置，提高供电企业乃至全社会的整体经济效益。因此，在本文中，需求侧资源引入我国电网规划的可能模式，就是在进行负荷预测时考虑需求侧资源的影响。
具体来讲，考虑需求侧资源的新型电网规划模式，是指在电网规划工作中，在进行负荷预测时对各类需求侧资源（即实施各种形式的需求侧管理项目）对用户用电负荷（kW）影响效果进行量化，并依此对区域内的输变电容量需求做出预测，进而确定变电站、线路等设备的定点与规模的整个过程。
4 结论
总之，在现代城市电网规划中，靠经验法或“直观法”的做法是不够科学的。为了优化电网系统结构，做好电网规划工作，就必须通过技术经济性和可靠性的双重分析，才能最终确定规划方案，使优化方案的综合效益达到最佳，适应目前电网规划部门的实际需要，为我们城市的建设和经济发展打下坚实的基础。文章提出了引入需求侧资源的新型电网规划模式，并论证了其可行性，可供相关的规划工作提供参考。
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论文作者:黄飞
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/6
标签：负荷论文; 需求论文; 电价论文; 电网论文; 资源论文; 电力论文; 节能论文; 《基层建设》2016年11期论文;