瑞典工业领域电力需求侧管理的潜力分析

王旗

（国网安徽省电力公司，合肥 230022）

◆环球揽萃◆

瑞典工业领域电力需求侧管理的潜力分析

王旗

（国网安徽省电力公司，合肥 230022）

风能和太阳能等可再生能源的不断增长突出了需求侧管理的重要性。未来，消费者的电能消耗要适应现有的发电能力以维持电网稳定和降低电力成本。分析了瑞典、丹麦、美国3个国家实施需求侧管理为用户节约用电成本的潜力，对瑞典工业领域约11个不同行业的需求侧管理的潜力和局限性进行了研究，给出了一些行业的生产过程电力消耗的描述，提出了针对不同行业需求侧管理的可能性和局限性。

需求侧管理；需求响应；节能潜力；可再生能源

1 可再生能源发展对需求侧管理提出要求

近几年，可再生能源已经有了长足的发展。在过去5年，全球风电装机容量的平均增长速度已经超过17%，在2015年底达到了432 419 MW，太阳能光伏发电装机容量的平均增长速度已超过34%。可再生能源成为发电量增长最快的来源。因此，即使这个令人难以置信的增长放缓一点，也将使发电方式产生显著的变化，从稳定可控的化石能源和核能向不可控的可再生能源转变。只要可再生能源份额很小并且存在足够的备用电源和足够的电网容量，发电方式的改变不会被消费者注意到，但在某些时候还是难以达到供求平衡。针对不同行业负荷特性进行研究，实施电力需求侧管理能够帮助解决供求矛盾。

一些消费者允许电力公司或电网运营商安装一个远程控制设备来打开或关闭其电气设备，作为回报他们将得到经济补偿。另一种选择是由电网频率控制电能消耗，即如果频率低于设定点则消耗减少，反之亦然。

因为可再生资源使用效率的提高，需求响应还提出了绿色价值。提高能源效率、保护生态环境是实施需求侧管理的主要驱动因素。一项研究表明，需求响应增加了风力发电，降低了电力消费的平均价格。

2 瑞典、丹麦和美国电气节约成本的潜力

需求侧管理能够为消费者减少用电成本。节能潜力取决于若干因素。

•调度能力，即可以重新安排总消费量中所占的份额。

•生产能力，即尽管是在电价较高时，生产计划也可以继续实行。

•库存能力，即缓冲区足以重新安排一些子流程。

•一天和一年内价格变动的大小取决于国家。

重新安排生产可能会导致劳动力的额外费用，额外启动和关闭会减少设备的寿命，产品质量降低等，这些未在本文中加以考虑。

图1是2011—2013年瑞典、丹麦和美国的需求侧管理的理论平均每月节省电能。计算的前提是假设电源可以在最昂贵的1 h、5 h或10 h中被关闭，然后为了与设备24 h恒定正常速度下的生产总量相同，设备在剩余时间内会以一个恒定的更高的生产速率运转。

图1 需求侧管理平均每月节省电能情况

美国拥有最大的价格变动，因此拥有最大的节能潜力。由于丹麦风电份额相当大，小水电份额能弥补风力发电的变化，丹麦的节能潜力也较大。相比之下瑞典的节能潜力最小。

3 瑞典工业领域需求侧管理的潜力及局限性

以下是瑞典一些不同行业的需求侧管理潜力和局限性。为了最大化需求侧管理的利润，优化也要考虑到库存水平、机械能力、生产单位需求量这些不同的约束。

热机械纸浆类造纸业:巨大的电能消费，5个磨床，7个前炼油厂和5个后炼油厂使用高达208 MW，相当于工厂消费的75%。由于比造纸能力大5%～10%的纸浆和可以存储的纸浆缓冲器产量，需求响应有很好的潜力。局限性在于实践过程中，不可能让任何负载的改变都适用于造纸机。

化学制浆类造纸业:保持质量和能量平衡需要考虑到黑白酒精缓冲水平、再苛化、蒸汽生产和集中供热的制浆和碱回收，这种复杂性直接导致了需求侧管理的潜力比较小。需求响应潜力是在树皮锅炉或者在短期剥皮时工厂关停小机组的不同发电需求。

钢铁:高炉，铸造和焦化厂不适合于需求响应，因为这些流程需要很长时间来启动且必须保持稳定。热轧机（11～33 MW）和连续热处理工序（17～30 MW）有一些部分用电加热，如果存在过剩就存在需求响应潜在。

电线线材:电气化批量退火（4 MW）适用于需求响应。另一种可能性是转移部分的工作时间到晚上和周末，而不是只在白天运行，但实际上这是不可能的，由于只在白天运行可以获得比需求响应更高的利润。

压铸:有限的需求响应可能性，主要的潜力在于将工作时间转移到晚上和周末。

水泥:对于基于熟料来生产水泥的2×4.7 MW和2×2.8 MW水泥磨机来说，削峰填谷是具有可能性的。在这些工厂的前后有巨大的缓冲区，而且这些工厂的容量比在烧窑的熟料产量更高。如果在采石场破碎有一个更大的缓冲区，这将是需求响应的另一种可能性。在水泥生产中的主要需求响应的限制是，烧窑几乎一直工作在100%的状态，同时还限制了其他设备。

大气和可燃气体:液体和加压的产品生产需要最多的消耗（100 MW），占比最大（20%），可能可以进行负荷转移。需求响应的限制是，大多数气体在客户不需要能源存储的情况下生产的。另一个限制是，在寒冷国家，当天气非常冷又恰逢电价非常高的时候，生产是不能停止的。

PVC:需求响应的潜力非常有限，因为它们总是在100%运行。全厂消耗约60 MW，其中75%是用于盐电解（氯化钠）生产氯气。

炼油:需求响应的潜力是有限的，因为特种油厂总是在100%运行。其大部分功率是用来加热管线和运行连接到生产单元或装载或为海港电动马达放电。

奶粉:牛奶蒸发至粉末的批量开始时间的形成安排具有最大的需求响应潜力，但每一批都具有约20小时的持续时间并且不能被暂停。另一个需求响应可能性是优化用于蒸发器产生蒸汽的锅炉燃料的选择，一般奶粉生产需要沼气（43%），油状物（10%）和电力（47%）。约2～2.5 MW的电力和1.5～2 MW的沼气用于奶粉生产。

肉类生产:最大的需求响应潜力在于把屠宰阶段和香肠生产阶段的12个工作小时移到电价较低的时段。而切割阶段是一天24 h都在运作。冷冻机和冰箱的使用大约是1.1 MW，对应于总消费量的60%。

4 结束语

对需求侧管理的需求随着可再生能源的份额增加而不断增加。通过对瑞典工业领域不同行业需求侧管理的潜力和限制的评估，可以得出结论:需求侧管理很少被使用，因此存在潜力。为了增加需求响应的潜力，用于提高生产能力、库存和更灵活的工作时间的投资是必不可少的。

大多数瑞典的公司没有应用需求侧管理，原因包括:这些公司在100%容量的情况下生产；缓冲余地很小；没有多余的能力处理细节；在停止生产后需要数小时或数天再次达到稳定状态；电力是生产总成本的一小部分；实施需求侧管理既复杂又昂贵，公司已经签订固定电价合同，公司没有考虑过等。

为了积极应对可再生能源的快速发展和日益严重的环境压力，政府应当积极采用法律支持和经济激励等手段实施需求侧管理，深入研究需求侧管理的潜力和指标，提出提高能效的目标并有效分解，从而保证需求侧管理取得实效。D

Potential analysis of power demand side management in Swedish industry

WANG Qi

（StateGridAnhuiElectricPowerCompany,Hefei 230022,China）

The growing of renewable energy sources such as wind power and solar energy highlights the importance of demand side management.In the future,the power consumption consumers will have to adapt to existing power generation capacity in order to maintain grid stability and reduce the electricity cost.Sweden,Den⁃mark,the United States implement power demand side management to save electricity cost.The DSM potential and limitations are stud⁃ied in the Swedish industry about 11 different sectors.It gives a de⁃scription of the power consumption of some industry production pro⁃cess,puts forward the possibilities and limitations of power demand side management according to different industries.

DSM;demand response;energy⁃saving potential; renewable energy

10.3969/j.issn.1009-1831.2016.05.017

F416.61；TK018

C

2016-05-20

王旗（1975），女，安徽怀宁人，工程师，工商管理硕士，从事电网品牌管理等工作。