浅析基于智能电网发展下的需方能源管理手段的应用

浅析基于智能电网发展下的需方能源管理手段的应用

(国电南瑞科技股份有限公司南京211106)

摘要:智能电网是21世纪电力系统的重大科技创新和变革趋势,可以促进各类需求响应项目的实施,为进一步深化电力市场改革与推进市场建设提供有利的技术支持。需方能源管理被称为智能电网的“最后一公里”,在改善负荷曲线、优化资源配置、提供多元化服务等方面都起着可不或缺的作用。

关键词:电力;智能电网;需求响应;供给侧;改革

一、需方能源管理的概念及现状

需方能源管理是针对需求侧如何在竞争市场中发挥作用以维持系统可靠性和提高市场运行效率而提出的概念。广义的需求响应是指电力市场中的用户针对价格信号或者激励机制做出响应,并合理调整电力消费模式的市场参与行为。用户的概念从一般意义上的负荷到需求侧,从负荷管理(DM)到需求侧管理(DSM)再到需求响应的变迁,这不仅仅是概念的不同,也是新形势下用电方地位的提升,亦体现了公平、公正、高效的电力市场原则。当前,电力市场化改革给电力行业实施需求侧管理(DemandSideManagement,DSM)带来了新的挑战,原有垂直垄断体制下实施DSM给电力公司带来的效益被分散,一些传统的DSM措施如负荷管理与能效的实施基础也发生了变化。随着竞争市场的发展与完善,电力系统的利益主体逐步多元化,需求侧资源在竞争市场中的作用开始被重新认识。

二、需方能源管理的特点

我国现阶段的需求侧管理偏向以行政手段为主的有序用电,然而,随着坚强智能电网的建设和发展,智能电表、客户管理系统、智能负荷控制终端等一大批先进的智能设备将得到普及使用,为电力供需紧张时期的需求侧管理由以行政手段为主的强制性有序用电,过渡到以经济手段为主的需方能源管理创造了良好的基础条件,最终实现最小成本、最小能源消耗、最低排放条件下的电力供应。

与有序用电的强制限电拉闸来保证电力系统安全运行的做法不同的是,需方能源管理力争在对工农业生产和居民舒适度影响降到最低的前提下来有效的控制负荷,并适当的采取一系列补偿措施激励用户,使其主动积极响应控制策略。智能电网的发展推动了需方能源管理的实施,使得需方能源管理的受众面得到了很大的扩展,而不在局限于高负荷的工业用户。面向中小用户甚至扩展到某些用电设备的需方能源管理将是未来智能电网发展过程中一个重要特点,也是为了消纳可再生能源所采取的必要手段。

为了聚集足够有效的需求侧资源,需方能源管理市场要针对用户的响应特性细分类型,尽可能地吸纳市场参与者。用户的日负荷曲线含有反映负荷构成特性的丰富信息,某些用户同属于一个行业但是负荷特性可能会有较大差别,而不同行业间的某些用户负荷特性却存在着相似性。同时仅按电价对用户进行负荷特性分类也可能存在着差异,而不同类别的某些用户的电价响应率却存在着一定的相似性。从以上分析可以看出,对用户的用电特征进行精细挖掘是针对用户的负荷特性和用电需求,实施行之有效的需方能源管理措施的基础和前提。

三、需方能源管理的技术手段

技术手段指的是针对具体的管理对象,以及生产工艺和生活习惯的用电特点,采用当前技术成熟的先进节电技术和管理技术及其相适应的设备来提高终端用电效率或改变用电方式;另外还可以开发能源利用新技术。

1、改变用户的用电方式

主要是指负荷管理技术,包括削峰、填谷和移峰填谷三种。根据电力系统的负荷特性,以某种方式将用户的电力需求从电网的高峰负荷期削减、转移或增加电网负荷低谷期的用电,以达到改变电力需求在时序上的分布,减少日或季节性的电网峰荷,提高系统运行的可靠性和经济性,还能减少新增装机容量和节省电力建设投资,降低预期的供电成本。技术手段包括在电网峰荷时段,系统调度人员以停电损失最小为原则,通过负荷控制装置控制用户终端用电;利用时间控制器和需求限制器等自控装置实现负荷的间歇和循环控制;增添低谷用电设备。在夏季尖峰的电网可适当增加冬季用电设备,在冬季尖峰的电网可适当增加夏季用电设备。在日负荷低谷时段,投入电气锅炉或蓄热装置采用电气保温,在冬季后夜可投入电暖气或电气采暖空调等进行填谷;在电网日负荷低谷时段投入电气蓄能装置进行填谷,如电气蓄热器、电动汽车蓄电瓶和各种可随机安排的充电装置等;

2、提高终端用电效率

提高终端用电效率是用户通过采用先进的节能技术和高效设备来实现,技术手段包括选择高效节能照明器具替代传统低效的照明器具,使用先进的控制技术以提高照明用电效率和照明质量;采用高效拖动机械;应用各种调速技术使电动机与被驱动设备很好的匹配,使其运行在负载的高效区域;推广高效变压器及其配电系统;积极使用可远程智能控制的家居设备,以提高能源利用效率;开发太阳能、沼气、光伏发电等资源来代替电力;采用高效保温技术及隔热材料,增加余热、余能的回收利用,减少电能用量。

四、需方能源管理的建议

1、政策建议

1)加快推进需方能源管理的立法研究。没有法律作保障、作支撑,需方能源管理工作难以推进,政府要尽快研究制定法规,从法律上解决任务、目标、方向、责任和相关支持政策等方面的问题。

2)将需方能源管理融入我国电力工业发展运行规划中。由于需方能源管理是能够缓解系统短期容量缺额和推迟电网升级投资以及保证系统可靠性的有效方法,所以市场设计者在电力市场的规划建设中将需方能源管理融入其中,以提高电力市场的效率,使需方能源管理在电网运行中发挥更大效益。

3)制定促进电价与激励政策措施。借鉴国外DR的成功经验,完善我国峰谷分时电价方法,合理分配谷峰时段数;合理实施丰枯和季节性电价,在条件成熟的地区推行尖峰电价,在峰荷弹性较大的用户使用实时电价、可中断负荷服务和需求侧竞价策略。对既有设备进行改造要给予适当的补贴或税收优惠政策,对示范项目给予贴息优惠政策。

2、技术建议

1)加大实施需方能源管理技术的力度,建立完善的实现需方能源管理的通信基础,开发功能全面、灵活的智能自动化仪表与负荷控制系统,构建一个完善的需方能源管理应用平台。

2)技术规格的统一。先进计量系统和智能控制系统的规格目前都没能统一:包括先进计量系统(AMI)应具有的功能;每项功能的标准;智能型用电设备如何获得各项用电信息;是通过先进计量系统专用网络来提供,还是通过其它公共网络来提供。如果通过先进计量系统专用网络,是由计量终端统一接收再统一管理本用户的各个智能用电设备,还是由各个智能用电设备直接从先进计量系统的数据收集器譬如信号塔接收信号。

3、融资建议

1)尽快建立需方能源管理的政府引导和市场化相结合的机制,既然需方能源管理是一种资源,就必须与其它资源一样解决好资金来源以及投资渠道,不仅要依靠政府补贴,更要依靠市场自由发展。

2)在需方能源管理项目实践初期,应充分发挥政府的支持引导作用,成立专门的需方能源管理项目专项资金,鼓励电网公司开展实施需方能源管理项目。

3)在需方能源管理项目逐步推进的过程中,应积极寻求项目合作伙伴,寻找多渠道的项目资金来源,鼓励支持各种金融机构参与项目的实施,同时建立风险担保制度,保障融资渠道的顺畅。

结束语

需方能源管理作为一种相比于发电侧能源更为经济理念,已逐渐受到认可并被付诸实践。智能电网的提出和发展,为需方能源管理的实施提供了技术环境。在智能电网的背景下开展需方能源管理,需要政策和资金保障、技术和服务支持、组织机构的建设等多方面的努力。下一步的研究重点为智能电网中的需方能源管理的作用机理、智能化设备和商业化运作模式,以适应电力系统的供给侧改革的需要。

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