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需求侧管理在电网调峰中的应用设想

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/11/26 23:37:06   

    摘要:需求侧管理是电力部门采取有效的激励、诱导措施以及适宜的运作方式,与用户共同协力提高终端用电效率,改变用电方式,为减少电量消耗和电力需求所进行的管理活动。开展需求侧管理,通过技术、财政、诱导、行政等四种手段的结合使用,可以取得理想的调峰效果。 

     中图分类号:TM715      文献标志码:A      文章编号:1003-0867(2005)07-0036-02 

      需求侧管理要考虑两个方面:一方面要力图以较少的新增装机容量达到系统的电力供需平衡,就必须千方百计降低电网的最大负荷,其根本措施是通过负荷管理技术,改变用户的用电方式,降低电网的最大负荷,取得节约电力、减少电力系统装机容量的效益;另一方面要力图减少系统的发电燃料消耗,就必须设法减少系统的发电量,其根本措施是通过用户采用先进技术和高效设备,提高终端用电效率,减少电量消耗,取得节电量效益,其中峰荷期间运行的节电设备还可降低电网的最大负荷,同时获得节约电力减少系统装机容量的效益。与传统的节电思想相比,需求侧管理不但注重电量的节约,而且注重电力的节约,并在节电资源的评价中注意一种节电资源可能产生的双重节电效应。

      目前我国的电力系统虽然发展很快,但从整体上来看,仍处于电力不足状态,拉闸限电的现象经常发生。为了调峰,在电网中出现了抽水蓄能电站,但这种办法投资太大,建设周期过长。而直接负荷控制这种办法会冲击正常的生产秩序和生活节奏,大大降低了用户峰期用电的可靠性,大多数用户不易接受,尤其是那些可靠性要求很高的用户和设备,负荷的突然甩减和停止供电有时会酿成重大事故和带来很大的经济损失。

      开展需求侧管理,通过技术、财政、诱导、行政等四种手段的结合使用,可以取得理想的调峰效果。

      首先,通过法规、条例、标准、制度等来规范电力消费和市场行为,以行政力量来推动节能、约束浪费、保护环境。结合国家经贸委颁布的《中国绿色照明工程实施方案》,对所有新建项目必须使用高效节能灯具,并按此办法组织设计、施工、验收。

      其次,通过普及节能知识、信息传播、技术推广等诱导措施,消除用户在认识上、技术上、经济上等存在的心理障碍,提高它们对节能的响应能力,变用户被动节电为主动节电。

      再次,作为需求侧管理在运营策略方面的重点-财政手段,其目的在于刺激和鼓励用户主动改变消费行为和用电方式,减少电量消耗和电力需求。通过峰谷电价、基本电价的执行,尤其是峰谷电价,可以促使用户合理安排用电时间,削峰填谷和节约电力。

      第四,技术手段可分为改变用户的用电方式和提高终端用电效率两种方法。大体包括:选用高效用电设备、实行节电运行、采用能源替代、实行余能、余热回收,以及应用高效节电材料、作业合理调度、改变消费行为等几个方面。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,是对电网错峰比较理想的控制方式,虽然因此改变了用户的用电方式,但通常并不或较少影响用户的用电模式和服务质量。在我国,居民用电的构成,已由过去单一的照明,扩大为电视、音响、电冰箱、电饭煲、吸尘器、洗衣机、电风扇、电热器等。一般居民家庭的用电功率约为300 W,其中可中断负荷如洗衣机、电风扇等约占80%。工业用电的构成,按其供电可靠性的要求可以分为三类:Ⅰ类负荷也称为重要负荷,此类负荷如果突然停电,将会造成人身伤亡和环境严重污染、重要设备损坏以及连续生产过程长期不能恢复等事故;Ⅱ类负荷是要保持连续生产的用电负荷,此类负荷如果中断供电,会引起企业严重减产或停工、局部地区交通阻塞停顿等情况;Ⅲ类负荷是可中断负荷,包括空调、电热器和生产过程中允许短时停电的负荷。据有关资料表明,可中断负荷一般约占总负荷的45%左右。这样就可以根据供需双方事先的合同约定,在电网峰荷时段,由供电部门对用户的空调、风机、水泵、大耗电工艺设备等进行间歇或循环控制,即可降低电网峰荷。

      假设可中断负荷占全网总负荷的40%,将可中断负荷分为4组,在高峰期将4组负荷每隔1小时切除1组,同时恢复上一个切除组,这样高峰期即能切除总负荷的10%,也可缩短轮切时间(对峰值无影响),或减小轮切组数(提高轮切能力)。按这种方法,对于总负荷在2 GW的电网,可切除高峰负荷200 MW(轮切组数为3组时可切除高峰负荷260 MW、2组时可切除400 MW),等于建设了同等容量的发电厂,这样就能很大程度上减轻系统调峰的压力。 

      通过降低配电系统的负荷大小和能源损失来减小电力系统的无功潮流和有功损失,是既能节约电量也同时能节约电力的具有双重效应的节电办法,由于峰荷期间的有功、无功潮流最大,因而对降低峰期负荷有很大影响。首先假定配电系统的结构和参数使得系统任何部分的有功潮流最小。不象只有有功潮流的理想情况,配电系统某部分的无功潮流必然会影响电源侧部分的潮流,由于无功潮流会增加上一段的有功和无功损耗,从而会使得整个上游系统的潮流增加。除无功潮流外,各段的有功损耗也将导致上游系统的潮流增加。在系统的某一部分,可以通过降低无功负荷和下一段的无功损耗来降低系统的无功潮流,而对于有功潮流,如果不能降低有功负荷,就只能通过降低下一段的有功损耗来减小有功潮流。在降低无功负荷、有功损耗的措施中,如果其规模和费用一样,一开始就采用要比以后采用更加有利,因此,充分考虑无功负荷、有功损失的降低是非常合算的,

      通过安装补偿电容器可以降低无功潮流。原则上,进行电容器就地无功补偿比集中补偿要好得多,因为补偿电容器安装在负荷侧对本段以上所有的段都有利,而装在电源侧或是系统上游,则只对上游部分有利,而且负荷侧所需的无功补偿比上游各段都要低,因为上游各段还必须考虑下游的损耗。在配电系统中的改进措施可以概括为:在用户侧采用提高用户功率因数的电价政策和激励措施;在公网上采用不同水平的电容补偿。其它措施还有:用损耗低的元件替代现有元件(如换用低损耗变压器)、改善网络结构(如减少环网系统的电流路径、减少辐射系统的线路长度)、提高网络容量(如提高额定电压)、优化网络运行(如额定状况下的负荷平衡)。

      对降低无功负荷、有功损耗的技术效应进行评估,需要了解系统的有功和无功潮流以及有功和电能损耗。虽然对网络进行直接测量所得到的数据局限于现有水平,并不能用来对网损作出正确的估算,但还是可以通过测量来达到对系统的有功和无功潮流以及有功和电能损耗的初步了解,而且直接测量有助于建立一个适用网络计算的合理负荷模型。在实际评估中,分别计算某一段采取措施前后的潮流和损耗,其差值就可以作为该段的潮流、有功损耗和电能损耗降低量的技术效益的估算值。由于配电系统上游的输电线路和主网,通常可以闭环运行,而且有运行电厂在一定程度上调整无功潮流,因而系统上游段的增量的估算要困难一些,相反,系统下游段构成的配网通常辐射状运行,估算要相对容易。从经济角度讲,降低配电系统的无功潮流和有功损耗,对降低系统功率和电能损耗非常有利,并且可以采取很多改进措施来达到因减少无功潮流、有功损耗所得到的利润与所需投入的平衡,特别是因此带来的峰荷的降低。

      以上只是需求侧管理在调峰中应用的一些设想,在实际运用中由于关系到各方面的利益,还需要做成本效益分析等大量工作之后才能付诸实施。

来源:中国电力网
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