需求侧管理技术对能源和环境的影响分析.pdf

2 0 0 2年 1 1月 第 2 5卷 第 1 1 期 重 庆 大 学 学 报 J o u r n a l o f C h o n g q i n g Un i v e r s i t y No v． 2o o 2 V0 1 ． 2 5№ ． 1 1 文章 编号 1 0 0 05 8 2 X 2 0 0 2 1 1 0 0 3 00 4 需求侧 管理 技术对能 源和环境 的影 响分析 。 任 玉 珑 ，余 良 重庆大学 工商管理学院， 重庆 4 O O O 4 4 摘 要 作 为燃煤 大国 ， 解 决燃煤排放 S 0 2已成 为我 国环 保 工作 的 重 中之 重。 同时 电力工 业 出现 了 供 电负荷 率下降 ， 峰 谷差逐年 增 大， 使 得 负荷调整 成为 当前 电力 工业的一 项迫切 任 务。文章 通过 加 强需 求侧 管理 D S M 技 术 ， 在居 民生活照 明用 电 中推 广 电光 源 节 电技术 ， 研 究 了采 用该技 术后 对能 源和环境 的影响 ， 主要从 可避免 电量、 可避免 电力 、 可避免峰 荷 、 可避 免煤耗 和 可避免 S O 排 放 量几 个方 面进行研 究， 并 以某 市为例进行具体 分析 。 关键 词 需求侧 管理 ；节 电技术 ；能 源；环境 中图分类号 F 4 0 7 ． 6 1 文献标 志码 A 当前 ， 在 电力行业 大 力推行 和应 用 的需 求侧 管理 D e m a n d S i d e Mana g e me n t ， 缩 写成 D S M 技术 ， 是指 电力 行业 供 应侧 采取行政 、 经济手段 和技术措施 ， 鼓励用 户 需求侧 采用 各 种有 效 的节能 技术 改 变需 求方 式 ， 在保证能源服 务水平 的情 况 下 ， 降低 能 源 消耗 和用 电 负荷 ， 实现减少新 建 电厂投 资及一 次能 源对 大气 环境 的污染 ， 从而取得 明显 的经济效 益和社会效 益 】 J 。 开展 电力 需 求侧 管理 D S M ， 对 用户 、 电力 企 业 、 国家 和社会 带来 了明显的好处 用户用 电量减 少 或 高 峰用 电量 占总电量 的 比例减 少 ， 电费支 出下 降 ； 电力 企 业高峰负荷 得 以削减或 转移 ， 低 谷负荷得 以提高 ， 电 网负荷率得 以改善 ， 运行费用得 以降低 ， 同时 电源 和电 网的投资也得以降低 ； 对国家和社会来说 ， 减少了能源 消耗 ， 提 高 了能源 利用 效 率 ， 有利 于 环境 保护 ， 有利 于 社 会持续 、 健康发展 L 2 J 。 我国是燃煤 大 国 ， 煤燃 占一 次性 能 源 消费总 量 的 7 5 ％。随着煤 炭消 费 的不 断增 长 ， 燃煤 排 放 二氧 化硫 也不断增加 ， 已居世 界首位 ， 其 中电力 工业 占了大约一 半 ， 致使 我国二氧化 硫污染 日趋严 重 3 J 。同时 ， 我 国用 电结 构也发生 了很大 的 变化 ， 突 出表 现 为第 三产 业用 电 比重的不断上 升 ， 居 民生活用 电增长迅速 ， 并相应使 供电负荷率呈下降趋势 ， 而峰谷差则逐年增大 ] 。 基于以上原 因 ， 目前 开 展 电力需 求 侧 管理技 术是 十分 必要的 。笔者 主要从 节电方 面对需 求侧管理技 术 进行研究 。需求侧 管理 取 得 的直接 节 电实 效 ， 主要 是 通过终端用 电技 术 和设 备来 实现 的 。电动 机 、 制冷 空 调和照 明都属于通用 的用 电设备 ， 它们 既消耗有功 ， 也 消耗无功 ， 是终 端节 电 的重点 。下面将 主 要考 虑 照 明电光源的节电情况 ， 研究其实施对 能源 主要从 可避 免 电量 和可避免煤耗 和环 境 主要从可避免峰荷 和可 避免 的排 放量 的影 响。 文 章还以某 市为例 ， 参 阅 了当年 的有关 统计年鉴 ， 并对该 市的居 民生活 用 电市场 进行 调查 ， 具 体 分析 了 电光 源节 电技术 在该市居 民生 活用电 中实施后 的影响 效果 。 l 模型构建 电光 源的节 电量 是指 在提 供相 同光通 量条件 下 ， 用高效 电光源替代相对 低 效 电光源 所节 约 的 电量 ， 那 种降低 照明服务 水平和关灯不用 等少用 的电量不包 括 在照 明节 电讨论 之 内。对此我们 主要研究 了采用 电光 源节 电技术 后 的可 避 免 电量 、 电力 、 峰荷 、 煤 耗 和 S 0 2 排放量 。 可避免 电量 △ 。W 1 式 1 中 AW 可避免 电量 ， k Wh ； m 照明用 电 占 居 民生 活用 电份 额 ； n 节 电参 与 率 ； O 照 明节 电 有效 系数 ； 节 电率 ； 口 线损率 ； 电厂用 电率 ； W 居 民生 收 稿 日期 2 0 0 20 9 0 5 作者简介 任玉珑 1 9 4 4一 女 ， 湖南长沙人 ， 重庆大学教授， 博士生导师。主要从事电力技术经济及能源经济、 电力市场等领 域 的研 究 。 第 2 5卷 第 1 1 期 任 玉珑 等 需求侧 管理技 术 对 能源和 环境 的 影 响分析 3 l 活用 电总量 ， MWh 。 其 主要影 响 因素 是 照 明 用 电 占居 民生 活 用 电份 额 、 节 电参与率 和居 民生 活用 电总量 。 可避 免电力 △P 2 凡’ 式 2 中 AP 可避免 电力 ， MW；Z 照 明峰荷 同时 系数 ； h 年时数 8 7 6 0 h ； p 照明用 电年 负荷率 。 可避 免峰荷 △p - 3 1一“ 式 3 中 A p 可避 免峰荷 ， MW； 可避 免煤耗 B kb AW 4 式 4 中 B 可避免煤耗 ， t ； k 标煤 折发电燃煤折 标煤 系数 ； b 发 电煤耗 ， k g ／ k Wh 。 其 主要 影响因素是发 电煤 耗 。 可避免 S 2排放量 A s ‘ B ． 【 d s p 7 s o 6 , 式 5 、 式 6 中 A 可 避 免 S O 排 放量 ； 2 s o , s O 减排系数 ； a 燃 煤含 s率 ； S s O 的转换 系 数 ， 2 ； y s s o 2 释放率 。 其主要影响 因素是燃 煤含 S率 和 s O 释放率 。 综上可知 ， 影 响实 施 电光 源节 电技 术影 响效果 的 主要因素是 照 明用 电 占居 民生活用 电份 额 、 节 电参与 率 、 居 民生 活用 电总量 、 发 电煤耗 、 燃煤含 s 率 和 S 0 2 释 放率 。 2 实证分析 以某市 为例 ， 研究该市在照明用 电方面实行需求侧 5 管理技术 主要是 电光源节 电技术 后 的影响 见表 1 。 表 1 某 市 2 0 0 0年 、 2 0 0 1 年 分行 业 用 电量 表 万 k Wh 说明 1 资料来源于 2 0 0 2中国电力市场分析与研究 ； 2 * 由于统 计 口径 的变 化 ， 造 成 该行 业用 电量不 可 比 。 该 市商业用 电和城乡居 民用 电逐 年 在上 升 ， 比重 越来 越大 ， 特 别是 城乡居 民生 活 用 电在全 社会 用 电 中 所 占比重逐 年 增 长 1 9 9 9年 19月 比重 为 1 5． 3 ％ ， 2 0 0 0年 同期 比重则 上升到 1 6 ． 7 8 ％ 。 2 0 0 1 年 同期更上升 到 1 9 ． 3 3 ％ ， 并且很重要 的是 ， 近年来 ， 城 乡居 民生 活用 电量增长速度很快 ， 2 O O O 年 1 9 月增速达到 2 1 ． 4 7 ％ ， 2 0 0 1 年 同期进一 步增长增速达 到 1 9． 3 3 ％。 而工业用 电增 长 较为缓慢 ， 部分工业 ， 如 石油加 工业 、 医药 工业 、 化学 纤 维 、 黑色金属冶炼 业用 电同 比分别下 降 1 0 ． 1 ％、 6 ． 7 5 ％、 2 7 ． 7 7 ％ 、 4 ． 2 9 ％{ 6 J 。 由此 可 知 ， 商 业 和 生 活 用 电 比例 和 增长 速度在不 断增加 ， 已远 远超 过 了 占主导 地位 的工 业用 电 ， 而这两项 用 电对系统 高峰形成产生 很大影响 。 该市 2 0 0 1 年 19月最高 负荷 3 4 1 ． 2 万 ， 同 比上 升 1 5 ％ ； 最大峰谷 差 1 3 8 ． 8万 ， 同 比上升 1 2． 3 9 ％； 平均 负 荷率 8 1 ． 1 2 ％ ， 同 比上升 0． 0 1 ％[ 6 3 。 由此 可知 ， 该市最 高 负荷增长速度 1 5 ％远 大于用 电增 长速 度 9 ． 9 6 ％ ， 最 高负荷增长过快 ， 而平 均负荷率仅略有增长 ， 且负荷 率 处于较低水平 。 同时 ， 城乡居 民生 活用 电的特点 之一 是 日变化 较 大 ， 日负荷率 较低 ， 大约在 0 ． 4左 右 ， 但 月用 电变化 不 大 。 城 乡居 民用 电的主要 组成 部分 是照 明用 电和家 用 电器用 电。 其 中照 明用 电 占有相当重要 的地位 。 照明用 电在 日内变化较 大 ， 但 照明负荷间 的时差较小 ， 同时率 较高 。 白天照 明负荷 极小 ， 除少 数场 所 由于采 光不好 ， 需采用 电力照明外 ， 一般没有照 明负荷 ， 照 明负荷是在 夜间和凌晨 特别是 冬季的凌晨 出现 ， 形 成所谓 的灯 峰 。 灯 峰 的大小 ， 形成制 约电力 系统装机规模 和电力 系 统运行 方式的重要 因素 。 该市 是一个人 口集 中 ， 工业较发达 的老工业基 地 ， 加 之特 殊 的地理 环境 和潮 湿多雾 的气 候 条件 ， 受 S 0 2 3 2 重庆大学学报 2 0 0 2正 的危害更为严 重 ， 生态 的破坏范 围扩大 ， 破 坏的程度加 剧 。 该 市 1 9 9 8年排放总 量就 已达 9 3 万 t ， 其 中工业排放 总量达 7 3万 t ， 占总排放 量的 7 8 ． 4 ％， 其 间该市主城 区 降水 p H均值为 4 ． 7 6 ， 造成 直接经济损失达 2 0多亿 元 。 基于 以上原 因 ， 在 该 市居 民生 活用 电中实行 需 求 侧管理技术 是十分必要 的。 下 面对 该市 实行 电光 源 节 电技 术进 行具体 的影响分析 。 2 ． 1 可避免电量分析 根据该市 去年 的统计数据可得 线损率 a8 ． 4 ％ ； 电厂用 电率 1 0． 1 3 ％ ；居 民生活用 电总量 W 2 7 99 58 0 MW h。 再根据我 们 对 该 市 的居 民生 活用 电市 场 的 调查 得 照 明用 电 占居 民生活用 电份额 m 9 ％ ， 节 电参 与 率 n5 ％ ； 节 电有效 系数 O9 5 ％ ； 节电率 7 5 ％ 。 由式 1 △ ‘ 得 可避免 l 一口 ， ‘ 、l 一 ， 电量 △ 1 0 9 O 4 MWh 2 ． 2可避免电力分析 根据 该市去年 的统计 数 据 可得 照 明用 电年 负荷 率 P 0． 4 。 再根据我 们对 该 市 的居 民生 活 用 电 市场 的调 查 得 照 明峰荷 同时 系数 f0 ． 7 。 以及根据前 面数据 可得 △ 1 0 9 O 4 MWh 2 A X P 得 △ p 2 ． 1 8 MW。 2 ． 3 可避免峰荷分析 由前 面的数据 可得 线损率 a 8 ． 4 ％ ； 可避免 电 力 △P 2 ． 1 8 MW。 由式 3 z x p 得 Ap 2 ． 3 8 MW 2 ． 4 可避免煤耗分析 根据该市 去年 的统 计 数 据可 得 标 煤折 发 电燃 煤 折标煤 系数 k 1 ． 4 ； 发 电煤 耗 b4 2 0 k g ／ k Wh 。 再 由前 面的数据 可得 △ 1 0 9 O 4 MWh 由公式 4 B kb △W得 可避免煤耗 B 6 4 1 1 5 5 2 t 2 ． 5 可避免 S O 2 排放量分析 根据该 市去年 的统计数据 可得 燃煤 含 s率 a 3 ． 6 ％； s o 2 释放 率 y 4． 8 ％ 注 该市 电厂采用 了 脱硫 技术 ， 脱硫 率达 9 5 ． 2 ％ 。 由式 5 口 s y 得 s o 2减 排 系数 , s o 2 0 0 03 5 再 由前面的数据可得 可避免煤耗 B 6 4 1 1 5 5 2 t 由式 6 A s Q | B得 可避免 S o 2 排放量 A 2 2 4 4 0 t 由以上 分析结果 ， 不难 发现 ， 在 该市居 民生活用 电 中实行 电光源节 电技术 ， 其 可 避免 电量可达 居 民生 活 用 电总量 的 0 ． 3 9 ％， 占居 民照 明用 电 的 4． 3 3 ％， 其 可 避免 峰荷为年最高 负荷 的 0 ． 0 7 ％， 其 可避免 S 0 2 排 放 量 占全市 S O 2 排放 总量 的 2 ． 4 1 ％， 占工业 S O 2 排 放 总 量的 3 ． 0 7 ％。由此可知 ， 其实 行需求 侧管理技 术后 的 影响效果非常 明显 。 3 结论及建议 由上述分析可 知 ， 影 响照 明 电光 源节 电技 术实 行 效果 的最重要 因素是节 电参 与率 ， 由于节 能灯 价 格 的 限制 ， 居 民节 电需求还非 常低 ， 这 大大影响了其影响效 果 。另外 如果该技 术用 于那 些未 采用 脱硫 技术 或技 术较差 的地 区， 效果将 更加 明显 ， 可利用 价 值也将 更 大 。同时我 们 仅 分析 了居 民生 活 照 明用 电 的节 电情 况 ， 若再考虑其他 照明用 电市场 ， 其 各方面的影响效果 将更加 明显 。 在 节 能灯 市 场 ， 由于 价格 太 高 ， 居 民用 户 采用 较 少 ， 政府应给予相 应 的补 贴或 是 电力公 司与节 能 灯生 产厂 家联合开发研制 价格 更低 的节 能灯 ， 刺 激用 户 的 节 电需求 。另外 ， 节能产品市场混 乱 ， 假 冒和质量低 劣 产品较多 ， 影响用户采用节能 产品的积极 性 ， 应建立 权 威性 的节能产 品检测 中心和管理 中心 。还应加强 国际 交流和合作 ， 提供节能信技术 和信息 ， 以及节能项 目的 运作 和经 营的经验 。 从世界 范 围 观 察 ， 2 1世 纪 能 源 面 临 着严 峻 的 挑 战 一是 资源压 力 ， 二 是环 境压 力。 由此 ， 开展需 求 侧 管理技术并对其 影 响效果 进行 分 析是 2 1世纪 的一 个 重大课题 。 参考文 献 [ 1 ] 曾鸣 ． 需求侧管理 [ M] ． 北京 中国电力出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 杨志荣， 劳德容． 需求方管理及其应用[ M] ． 北京 中国 电 力 出版社 ， 1 9 9 9 ． [ 3 ] 丁宁． 基于 D S M的峰谷时段划分及分时电价研究 [ J ] ． 电 力 系统 自动化 ， 2 0 0 1 ， 2 5 2 3 9 1 2 ， 1 6 ． [ 4 ] 田文烈 ． 电力需 求侧管理在首 都钢铁公 司的应用 [ J ] ． 电 力需求侧管理， 2 0 0 2 ， 4 1 4 7 4 9 ． [ 5 ] S ． R A H MA，R I N A L D Y．A n E ff i c i e n t L o a d Mo d e l f o r Ana l y z i n g D e m a n d S i d e M a n a g e m e n t I mp a c t [ J ] ．I E E E T r a m o n P o w e r S y s t e m s． 1 9 9 3 ， 8 3 1 2 1 9 1 2 2 6 ． [ 6 ] 国家电力公司． 2 0 0 2中国电力市场分析与研究[ M] ． 北京 第 2 s卷第 u 期 任 玉珑 等 需 求侧 管理技 术 对能 源和 环境 的影 响 分析 3 3 中 国电 力出 版社 ， 2 0 0 2 ． [ 7 ] R O O S ，L A N E．I n d u s t r i a l P o w e r D e ma n d R e s p o n s e A n a l y s i s f o r O n ep a r t Real t i m e P r i c i n g[ J ] ．I E E E T r a m o n P o w e r S y s t e ms． 1 9 9 8 ， 1 3 1 1 5 2 7 1 5 3 2 ． I n flu e nc e Ana l y s i s En e r g y a n d Env i r o n m e n t wi t h DS M REN Y u l o n g， Y U L i a n g C o l l e g e o f B u s i n e s sA d mi n i s t r a t i o n ，C h o n g q i n g U n i v e r s i t y ，C h o n g q i n g 4 O O O 4 4， C h i n a Ab s t r ac t As a l a r g e b u r ni n g c o a l c o u n t r y，r e s ol v i n g t h e S 02 l e t t i n g p r o b l e m i s the mo s t i mp o r t a n t thi ng i n the e n v i r o n me n t p r o t e c t i o n wo r k．El e c t ric po we r i n d u s t ry r e v e a l s the s up p l y’ S l o a d r a t e d e c l i n i ng a n d the d i s c rep a nc y b e t we e n a p e x an d v ale a u a e n t s y e a r a f t e r e a r ．I t m a k e s the l o a d a d j u s t me n t b e c o m e a n i mm i n e n c y t a s k i n the e l e c t r i c pow e r i n d u s t ry．T h e a r t i c l e pop u l a ri z e s the l i g h t pow e r s a v i n g t e c h n o l o g y i n th e i r h a b i t a n t l i v i n g l i ght i n g pow e r th r o u gh r e i n f o r c i ng t h e D S M t e c h n o l o g y ．I t s t ud i e s t h e i n fl ue n c e o n e n e r g y “a n d e n v i ron me n t a f t e r u s i n g t h e t e c h n o l o gy ．I t s t u di e s a v oi d a b l e e l e c t r i c i ty q u a n t i ty ，a v o i d ab l e e l e c t r i c i t y po we r ，a v o i d ab l e a pe x l o a d， a v o i d a bl e c o a l c o n s u mi n g an d a v o i d ab l e S 02 l e t di n g．At l ast ， i t ma k e s a c o n c ret e an a1 ’ s i s wi th a c i t y’ S e x a mpl e． Ke y wo r d s DSM ；l i g h t po we r s a v i ng t e c h n o l o gy ；e n e r g y；e n v i ron me nt 驴驴 驴 驴 驴驴 驴 驴驴 驴驴驴 上 接 第 2 9页 驴 责任 编辑姚飞 O p t i m i z i ng o f I n du s t r y St r u c t u r e o f Ch o ng qi ng i n t he De v e l o pm e n t o f t h e W e s t e r n Re g i o n ZHOU Xi a o h u a， DU J u n． t a o， Y ANG Xi u． t a i ，CHE Xu C o l l e g e o f B u s i n e s s A d n fi n i s t r a t i o n ，C h o n g q i n g U n i v e rs i ty，C h o n g q i n g 4 0 0 O 4 4，C h i n a Ab s t r a c t B e f o r e the g a p e n l a r g i n g a mo n g the a r e as i n the we s t e rn reg i o n ， and o n the b a s i s o f the the o ry an d mo d e l of d e v e l o p me nt po l e，thi s p a p e r s t ud i e s the wa y o f o p t i mi z i ng o f i n d u s t ry s t r u c t u re of Ch o n g q i n g i n o r d e r t o a c c e l e r a t e the r a t e o f p rog r e s s o f t h e d e v e l o pme n t o f the we s t e rn r e g i o n， an d t o a d v an c e i t s e c o n o my po we r d u ring i t ． By i n d e x i n g the s y s t e m ’ S c o n s U u c t i o n an d an a l y s i n g the d e mo n s t r a t i o n， we c o n s i d e r tha t the i n s t n sn e nt man u f a c t u rin g s e c t o r ， b ui l di n g， t r a n s p o r t e q u i p me n t ma n ufa c t u ri n g， g e n e r a l ma c h i n e ry ， fi n anc e and i n s u r a n c e ， and s e r v i c e i n d u s t r y o f 1 T s h o u l d b e c u l t i v a t e d an d s u p po rte d as the c u t i n i nd u s t rie s i n Ch o n g q i n g． Ke y wo r ds d e v e l o p m e n t pol e ；c u t i n i n d u s t ri e s ；d e v e l o p m e n t o f t h e w e s t e rn regi o n ；i n d u s t ri al s t r u c t u re 责任编辑张苹