1  緒論 

1.1 研究背景 
電力工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)起著非常重要的支撐作用，如同人身體里流淌的血液一樣，為整個(gè)社會(huì)提供著能源供應(yīng)。隨著我國內(nèi)需的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品技術(shù)的不斷升級，我國 GDP 年均增長達(dá)到 7%以上，用電量也逐年快速增加。截止 2015年，全社會(huì)用電量到達(dá) 55500 億千瓦·時(shí),全口徑發(fā)電量達(dá)到 150.673 億千瓦[1]。但隨著人類活動(dòng)、工業(yè)發(fā)展等不斷影響環(huán)境，全球氣候變暖，惡劣天氣的頻繁發(fā)生，極寒、極熱、干旱、洪澇等天氣的增多，夏季降溫負(fù)荷，冬季采暖負(fù)荷不斷增加，使得我國大部分區(qū)域此類負(fù)荷己占用電量的 20%～40%，局部時(shí)段的電力負(fù)荷嚴(yán)重不足，成為了電力系統(tǒng)不穩(wěn)定的一個(gè)重要因素[2]。 因此，由于季節(jié)性負(fù)荷的增加，以及白天、夜晚負(fù)荷量的不同而導(dǎo)致的用電需求時(shí)間不均衡現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重，在用電的非高峰段發(fā)電機(jī)組的出力大于用電的電量時(shí)，使得電廠設(shè)備出力要減小，甚至需要關(guān)停；而在用電的高峰時(shí)段電量劇增，發(fā)電容量又小于用電容量，導(dǎo)致需要調(diào)用緊急負(fù)荷，從而造成發(fā)電成本上升、電力系統(tǒng)調(diào)峰任務(wù)艱巨、系統(tǒng)穩(wěn)定性下降及采取有序用電措施等一系列問題。盡管電力的發(fā)展規(guī)律告訴我們，電力工業(yè)必須以一定的規(guī)模和速度超前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，例如電力規(guī)劃的中（五年）、長（十年）期規(guī)劃，但是由于電力勘察、設(shè)計(jì)、到物資招標(biāo)，通常需要二到三年的時(shí)間、而且投資規(guī)模均在千萬元級別，在缺電時(shí)開工建設(shè)的電力項(xiàng)目并不能滿足當(dāng)時(shí)的用電需求，而當(dāng)新的機(jī)組、變電站投產(chǎn)后，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能又進(jìn)入了一個(gè)調(diào)整緩沖期，電力需求下降和電力建設(shè)項(xiàng)目集中投產(chǎn)同步發(fā)生，必將造成電力能源出現(xiàn)供過于求的狀態(tài)，使得電力行業(yè)發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)不同步現(xiàn)象。與此同時(shí)，我國能源也相當(dāng)匾乏，煤炭、石油和天然氣的資源有限，大部分依靠國外進(jìn)口，加之我國工業(yè)技術(shù)水平較低，能源利用效率低下。如不采取有效措施，預(yù)計(jì)到2020 年，資源不合理使用和環(huán)境污染的加劇，勢必會(huì)超過環(huán)境自身的承載能力。諸如我國季節(jié)性的出現(xiàn)霧霾、沙塵暴等情況，其高昂的環(huán)境治理成本將成為國家沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且造成的后果更是長期性的，將會(huì)嚴(yán)重制約國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[3]。 
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1.2 世界各國電力需求側(cè)管理發(fā)展情況
DSM 由于其具有科學(xué)性和環(huán)境友好性，自理論提出以來，迅速在學(xué)術(shù)界產(chǎn)生了廣泛的研究，并迅速被推廣應(yīng)用[8]。隨著 DSM 理論的不斷深入，以及技術(shù)的完善，世界上已有多個(gè)國家開展并實(shí)施了 DSM 項(xiàng)目，其中既包括電力供應(yīng)相對較為短缺的發(fā)展中國家，如印度、越南等國家，也包括電力供應(yīng)相對充裕的發(fā)達(dá)國家，如美國、俄羅斯、法國、加拿大等國家。以上國家不同程度的參加到 DSM 項(xiàng)目中，并鼓勵(lì)用戶參與調(diào)節(jié)自身負(fù)荷、節(jié)約用電等工作，在提升電網(wǎng)運(yùn)行安全、減少能源損耗、環(huán)境保護(hù)等方面取得了顯著成果[9]。自 20 世紀(jì) 90 年代開始，國際能源組織與環(huán)境保護(hù)方面的有關(guān)組織機(jī)構(gòu)與許多政府部門都在推動(dòng) DSM 的發(fā)展和應(yīng)用，每年多次召開全球性的國際研討會(huì)，對全球資源的合理利用和環(huán)境保護(hù)做出了有力貢獻(xiàn)[10]。 DSM 概念是由美國學(xué)者于 20 世紀(jì) 70 年代提出，到了 20 世紀(jì) 80 年代至 90年代，DSM 作為一種重要調(diào)節(jié)負(fù)荷、提高設(shè)備利用效率的工具，引起了美國政府和能源領(lǐng)域管理者的高度重視。多家美國電力公司和組織團(tuán)體開始推廣組織實(shí)施  DSM 的相關(guān)項(xiàng)目，并有相當(dāng)多的 DSM 項(xiàng)目已在美國成功應(yīng)用，取得了很好的社會(huì)效果。 
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2 需求側(cè)響應(yīng)分類及實(shí)施措施研究 

2.1 電力需求側(cè)響應(yīng)定義 

電力需求側(cè)響應(yīng)發(fā)展至今，國內(nèi)外都曾提出了許多不同的概念定義。從電力監(jiān)管部門和市場角度來講，電力需求側(cè)響應(yīng)是指在競爭市場中引入一系列策略或利用價(jià)格因素來影響電力產(chǎn)品的供求方式；從用戶角度來講，電力需求側(cè)響應(yīng)是指需求側(cè)（即用戶）根據(jù)市場價(jià)格、政策、法律等，改變自身用電習(xí)慣的行為。用戶角度的定義更強(qiáng)調(diào)了需求側(cè)對市場價(jià)格或政策的快速響應(yīng)[25-28]。目前常用的需求側(cè)響應(yīng)定義更傾向于用戶角度。 通過市場價(jià)格、政策、法律等的科學(xué)引導(dǎo)，會(huì)使用戶的用電習(xí)慣更科學(xué)合理，不僅能夠降低用戶的用電成本，還能夠使電力系統(tǒng)更安全穩(wěn)定的運(yùn)行，提高能源的利用效率。

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2.2 電力需求側(cè)響應(yīng)分類 
目前，需求側(cè)響應(yīng)被最廣泛接受、認(rèn)可的分類為：基于價(jià)格的需求側(cè)響應(yīng)和基于激勵(lì)的需求側(cè)響應(yīng)[29-30]，該分類是基于響應(yīng)方式的不同而劃分的，詳細(xì)分類如圖 2.1 所示。分時(shí)電價(jià)是將電力系統(tǒng)的負(fù)荷情況按照峰、平、谷等劃分為多個(gè)時(shí)段，并在各個(gè)不同的時(shí)段分別執(zhí)行不同電價(jià)的一種政策。包括峰谷電價(jià)、季節(jié)電價(jià)和豐枯電價(jià)等。 分時(shí)電價(jià)反映了電力商品的時(shí)間差價(jià)，對于電網(wǎng)來說，不同時(shí)間段的電力生產(chǎn)成本不相同，使用分時(shí)電價(jià)即體現(xiàn)了電力商品的市場特性，對于用戶來說也更加公平合理。分時(shí)電價(jià)的時(shí)段劃分一般是按照歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)提前劃分好，不能夠?qū)嵤┑膭?dòng)態(tài)的反映電價(jià)變化。 實(shí)時(shí)電價(jià)即根據(jù)用電負(fù)荷情況，對電價(jià)進(jìn)行實(shí)時(shí)定價(jià)。與分時(shí)電價(jià)相比，實(shí)時(shí)電價(jià)更動(dòng)態(tài)科學(xué)，能夠更準(zhǔn)確及時(shí)的反映電力市場供需情況與電力價(jià)格之間的關(guān)系。但是實(shí)時(shí)電價(jià)的定價(jià)機(jī)制更為復(fù)雜，執(zhí)行起來較為不易。 
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3 負(fù)荷側(cè)需求響應(yīng)模型建立及分析 ........... 19 
3.1  電價(jià)函數(shù)的建立 ........... 19 
3.2  模型理論分析 ....... 20 
3.3  一元線性回歸方程的建立 ........... 22 
3.3.1  一般大工業(yè)用戶 ......... 23 
3.3.2  非普通工業(yè)用戶 ......... 25 
3.3.3  商業(yè)及非居民用戶 ..... 26 
3.4  實(shí)證分析 ....... 27 
3.4.1  一般大工業(yè)用戶驗(yàn)證.......... 27 
3.4.2  非普通工業(yè)用戶驗(yàn)證.......... 29 
3.4.3  商業(yè)及非居民用戶驗(yàn)證 ...... 30 
3.5  本章小結(jié) ....... 32 
4  典型用戶響應(yīng)策略及互動(dòng)節(jié)電技術(shù) ......... 33 
4.1  典型用戶需求響應(yīng)策略分析 ....... 33 
4.1.1  一般大工業(yè)用戶的需求響應(yīng)策略 ...... 34 
4.1.2  非普通工業(yè)用戶的需求響應(yīng)策略 ...... 35 
4.1.3  商業(yè)及非居民用戶的需求響應(yīng)策略 .......... 36 
4.2  互動(dòng)節(jié)電技術(shù)對用戶需求相應(yīng)策略的影響 ....... 36
4.3  本章小結(jié) ....... 43 
5 結(jié)論與展望 ..... 44 

4 典型用戶響應(yīng)策略及互動(dòng)節(jié)電技術(shù) 

4.1  典型用戶需求響應(yīng)策略分析
根據(jù)前面的建模分析后，結(jié)合實(shí)際中對一般大工業(yè)用戶、非普通工業(yè)用戶、和商業(yè)及非居民用戶等典型電力用戶用電設(shè)備和用電方式的研究，得到三類典型用戶的需求側(cè)響應(yīng)策略，包括其用戶電設(shè)備的分析，和參與需求側(cè)響應(yīng)的策略制定[41‐46]。 如表 4.1 所示，將三類典型用戶的用電設(shè)備進(jìn)行分類總結(jié)，并給出了對應(yīng)用戶參與需求響應(yīng)的主要設(shè)備及主要響應(yīng)時(shí)段。根據(jù)用戶在得到電價(jià)、激勵(lì)信息和投資預(yù)算后，經(jīng)過決策分析，確定參與方式，并對參與過程進(jìn)行效果分析，得到用戶的需求側(cè)響應(yīng)策略流程圖，如圖4.1 所示。 下面對一般大工業(yè)用戶、非普通工業(yè)用戶、商業(yè)及非居民用戶等三類典型用戶的響應(yīng)策略進(jìn)行詳細(xì)的分析。 根據(jù)一般大工業(yè)的電費(fèi)結(jié)構(gòu)形式，一般大工業(yè)用戶，分為基本電價(jià)和電度電價(jià)兩種。其中基本電價(jià)可以按最大需求量或變壓器容量按月收取，例如河南省按最大需量為 28 元/千瓦/月，按變壓器容量為 20 元/千伏安/月。電度電價(jià)為即為尖、高、平、低四個(gè)電價(jià)。根據(jù)發(fā)改委定價(jià)方式，可以通過峰谷電價(jià)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,針對不同行業(yè)、不同用戶采用調(diào)整用電方式或生產(chǎn)方式，使其自身從峰谷電價(jià)結(jié)構(gòu)中得到最大收益。 通過對一般大工業(yè)用戶進(jìn)行分析，可以將用戶分成可以避峰生產(chǎn)和不可以避峰生產(chǎn)兩大類�？梢赃M(jìn)行避峰生產(chǎn)的企業(yè)主要集中在工業(yè)材料生產(chǎn)和機(jī)械加工等企業(yè)，這類企業(yè)工作時(shí)間靈活，有避峰生產(chǎn)的潛力；不避峰生產(chǎn)的企業(yè)主要集中在電子精密制造、化工和冶煉等連續(xù)生產(chǎn)型企業(yè)，盡管這類型企業(yè)的電力依賴程度較高，但受生產(chǎn)工藝要求，避峰生產(chǎn)的潛力有限。此外，還有一部分企業(yè)本身具有避峰能力，但因顧及到低谷生產(chǎn)將增加更多的人工成本，而且改變用電習(xí)慣也將增加人員成本，導(dǎo)致移峰填谷的意愿不強(qiáng)。 
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結(jié)論

需求側(cè)響應(yīng)是目前我國實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”的一項(xiàng)很有效的解決手段，隨著電價(jià)改變其對應(yīng)的用電負(fù)荷曲線的也隨之變化，起到了削峰填谷，提高了設(shè)備的利用效率，減少了資源浪費(fèi)和電網(wǎng)投資，可謂是一舉多得的好項(xiàng)目。 本文在參考大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，借鑒己有的研究方法和技術(shù)，結(jié)合河南省某地區(qū)典型用戶的負(fù)荷曲線，進(jìn)行了研究。主要取得的研究成果如下所示： 
第一，根據(jù)研究，在現(xiàn)有的電價(jià)體系下，其電價(jià)結(jié)構(gòu)、形成、審批與監(jiān)管仍受到政府的嚴(yán)格管制，并且電價(jià)調(diào)整均為靜態(tài)調(diào)整，無法根據(jù)供電成本與供求關(guān)系自由變動(dòng)，因此應(yīng)盡快理清電價(jià)關(guān)系，激發(fā)市場活力，建立起電價(jià)協(xié)同配套機(jī)制與用戶自愿用電約束機(jī)制。與此同時(shí)，還應(yīng)加大對專業(yè)人才的培養(yǎng)和專項(xiàng)資金投入，依靠先進(jìn)的測量、計(jì)量以及控制裝置的應(yīng)用，以促進(jìn)我國的需求側(cè)響應(yīng)的發(fā)展。 
第二，通過分析一般大工業(yè)用戶、非普通工業(yè)用戶、商業(yè)及非居民用戶三類典型用戶對電價(jià)反應(yīng)的不同敏感程度，得到了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。從模型和實(shí)際負(fù)荷情況的分析，可以看出一般大工業(yè)用戶因?qū)﹄妰r(jià)較為敏感，因此其負(fù)荷的峰谷差越大，用戶的響應(yīng)度就越高；而非普通工業(yè)用戶的需求側(cè)響應(yīng)根據(jù)模型計(jì)算的曲線來看，仍有較大的潛力可挖；商業(yè)及非居民用戶由于其用電性質(zhì)的原因，決定了其對電價(jià)變化的敏感度不高。 
第三，對于三類典型用戶的用電終端和用電方式進(jìn)行了研究，給出了不同的策略，，不同典型用戶策略雖有不同，但也有相似之處，不同類型的典型用戶可以根據(jù)自身的用電設(shè)備情況進(jìn)行結(jié)合使用，以期達(dá)到最佳的用戶響應(yīng)效果。同時(shí)，對典型用戶的互動(dòng)節(jié)電技術(shù)研究，給出了通過節(jié)電服務(wù)公司，以簽訂能源管理合同的方式來實(shí)施節(jié)電的可行方案，從而指導(dǎo)三類典型用戶達(dá)到節(jié)電效果。 
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參考文獻(xiàn)(略)

本文編號：150155