儲(chǔ)琳琳，張 亮，倪群輝，高賜威，李 揚(yáng)

（1.上海市電力公司 市南供電分公司，上海 200233；2.東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院，南京 210096）

DSM是現(xiàn)代電力系統(tǒng)在電力市場(chǎng)條件下產(chǎn)生的用電管理模式，通過(guò)提高終端用電效率和優(yōu)化用電方式，在完成同樣用電功能的同時(shí)減少電力功率和電量消耗，實(shí)現(xiàn)低成本電力服務(wù)，達(dá)到節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的。DSM是節(jié)能減排、改善環(huán)境、應(yīng)對(duì)全球氣候變化行之有效的手段，也是國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇［1］。隨著當(dāng)前國(guó)家對(duì)節(jié)能減排工作的重視，DSM已經(jīng)成為各級(jí)電網(wǎng)公司日常工作的重要組成部分。

實(shí)施DSM計(jì)劃要采取多種手段，它是以先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備為基礎(chǔ)，以經(jīng)濟(jì)效益為中心，以法制為保障，以政策為先導(dǎo)，采用市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)作方式，克服市場(chǎng)障礙，實(shí)施有效的管理，主要有行政手段、經(jīng)濟(jì)手段、技術(shù)手段、引導(dǎo)手段［2—3］。當(dāng)前電力公司實(shí)施的DSM措施主要以行政手段為主，由電力公司確定具體的實(shí)施方案規(guī)劃，同時(shí)報(bào)送相關(guān)政府部門(mén)批準(zhǔn)并發(fā)文，具體而言有錯(cuò)峰、輪休、負(fù)控限電等。本文選取電力公司DSM常態(tài)化的錯(cuò)峰、輪休措施作為主要目標(biāo)，研究如何在電網(wǎng)規(guī)劃中考慮它們的影響。

國(guó)內(nèi)外對(duì)配網(wǎng)規(guī)劃的研究較多，但是對(duì)配網(wǎng)規(guī)劃中考慮DSM因素的研究較少。文獻(xiàn)［4］在總結(jié)DSM對(duì)配網(wǎng)規(guī)劃影響的基礎(chǔ)上探討了在高壓配電網(wǎng)規(guī)劃中如何處理DSM的影響。文獻(xiàn)［5］提出基于用戶行為的分步優(yōu)化合約方案，能有效地估算用戶實(shí)施該措施的成本。文獻(xiàn)［6］提出在電網(wǎng)規(guī)劃階段考慮DSM的影響有助于發(fā)揮DSM的作用和提高電網(wǎng)規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性，但該文未能具體指出在電網(wǎng)規(guī)劃中應(yīng)如何考慮DSM的影響。

本文在以往研究的基礎(chǔ)上提出幾點(diǎn)考慮DSM的電網(wǎng)規(guī)劃新思路，并通過(guò)算例驗(yàn)證這些模型的有效性。

1 配網(wǎng)規(guī)劃

電網(wǎng)規(guī)劃是所在供電區(qū)域國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要組成部分，同時(shí)也是電力企業(yè)自身長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃的重要基礎(chǔ)之一。電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)就是能夠使電網(wǎng)發(fā)展能適應(yīng)滿足并適度超前于供電區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，并能發(fā)揮其對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行和供電保障的先導(dǎo)和決定作用［7］。

1.1 傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃模型

傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃就是要在滿足供電質(zhì)量要求的條件下對(duì)系統(tǒng)建設(shè)資金最大可能限度的利用和有限投資的最大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的獲得。在目前的實(shí)際工程應(yīng)用中，電網(wǎng)規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)性評(píng)估工作一般只是粗略地計(jì)算一下電網(wǎng)建設(shè)所需的各種設(shè)備的造價(jià)，然后根據(jù)對(duì)設(shè)備的總投資來(lái)比較不同方案的經(jīng)濟(jì)性。

傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃如模型（1）所示：

式中：C為電網(wǎng)建設(shè)成本；P為電網(wǎng)輸送能力；Pmax為目標(biāo)年網(wǎng)絡(luò)最大負(fù)荷。

由模型（1）可以看出，傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃模型是在滿足最大負(fù)荷的條件下最小化電網(wǎng)建設(shè)成本。

1.2 采用IRP方法進(jìn)行考慮DSM的電網(wǎng)綜合資源規(guī)劃

綜合資源規(guī)劃（integrated resource planning，IRP）是目前國(guó)際上推行的一種先進(jìn)資源管理方法和管理技術(shù)，可以應(yīng)用在電力、煤氣、熱力、供水等公共事業(yè)部門(mén)［4］。綜合資源優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃模型與傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃模型考慮建立的目標(biāo)函數(shù)有著很大的不同，綜合資源優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃模型考慮的因素更為全面。

1.2.1 DSM對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響

當(dāng)前條件下DSM對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃的影響可歸納為以下3個(gè)方面［4］：

（1）負(fù)荷具有不確定性，并在一定程度上可控。

由于有些負(fù)荷將視電網(wǎng)的情況而中斷（例如負(fù)荷緊張時(shí)采取負(fù)控限電措施），就造成采用DSM后的負(fù)荷具有不確定性。另一方面由于可以對(duì)有些DSM措施（錯(cuò)峰、輪休）進(jìn)行量化，所以可根據(jù)量化的大小來(lái)確定可實(shí)施的DSM方法，這樣又使得負(fù)荷變得可控。

（2）經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)內(nèi)容更加豐富。

傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃考慮的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較簡(jiǎn)單，采用DSM措施后需要考慮對(duì)用戶補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題，所以考慮DSM時(shí)的電網(wǎng)規(guī)劃模型將變得更加復(fù)雜。

（3）解決負(fù)荷增長(zhǎng)方案多樣性

以往一般通過(guò)新建電力設(shè)施來(lái)滿足負(fù)荷的增長(zhǎng)，而通過(guò)DSM手段的實(shí)施也可以緩解負(fù)荷增長(zhǎng)的壓力，所以使得解決負(fù)荷增長(zhǎng)的方法變得多樣。

1.2.2 考慮DSM的電網(wǎng)綜合資源規(guī)劃模型

考慮DSM的綜合資源優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃模型可以表示為：

式中：ΔS為電力公司推遲容量規(guī)劃所帶來(lái)的綜合收益；C（P，t）為由于電力公司電網(wǎng)規(guī)劃的投資成本；ΔE（P，t）為由于電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)帶來(lái)的售電利潤(rùn)增量；C′（ξ）為DSM手段ξ的投資成本；t為時(shí)間范圍，即總收益中考慮資金的投資回報(bào)。

1.2.3 模型分析

在綜合資源優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃模型中，P=Pmax為不考慮DSM手段的目標(biāo)年最大負(fù)荷，可采取相應(yīng)的電網(wǎng)規(guī)劃方案，由此可以得到售電量收益E（P，t）和電網(wǎng)投資建設(shè)成本C（P，t），并得到電網(wǎng)規(guī)劃綜合效益。圖1所示為年持續(xù)負(fù)荷曲線，P=Pξmax表示考慮DSM手段ξ時(shí)的目標(biāo)年最大負(fù)荷，可以通過(guò)綜合考慮DSM的削峰效果最大化電網(wǎng)規(guī)劃效益，見(jiàn)下圖。

圖1 年持續(xù)負(fù)荷曲線簡(jiǎn)化示意圖

最大負(fù)荷是DSM手段的函數(shù)，DSM能夠有效減小峰谷差，但同時(shí)可能有售電量損失，而且DSM手段的實(shí)施也需要成本投入。通過(guò)計(jì)及DSM把用戶側(cè)也納入電網(wǎng)規(guī)劃模型中，實(shí)現(xiàn)IRP。

必須指出的是DSM經(jīng)濟(jì)措施是模型（2）正確反映資源優(yōu)化配置的前提，即最大負(fù)荷的削減建立在用戶得到合理的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，自愿調(diào)整電力需求側(cè)的基礎(chǔ)上?，F(xiàn)階段行政DSM措施（輪休、錯(cuò)峰、負(fù)控限電）需求側(cè)潛力特點(diǎn)：理論上等于總負(fù)荷，實(shí)際上考慮到電力公司的社會(huì)責(zé)任，一般DSM潛力不能大于總負(fù)荷的10%，而且如果不考慮電量損失成本，則基本沒(méi)有成本付出，在這種情況下，用戶并未得到合理經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償而自愿調(diào)整電力需求，實(shí)際上DSM的成本是由用戶側(cè)承擔(dān)的，換句話說(shuō)，模型（2）并未能計(jì)及DSM行政措施的實(shí)施成本。因此，當(dāng)前以行政措施為主的需求管理下，用戶電力需求由行政指令確定，模型（2）不能正確反映資源的優(yōu)化配置，所得規(guī)劃方案一般過(guò)于保守。

2 考慮DSM的電網(wǎng)綜合資源規(guī)劃新思路

在當(dāng)前DSM以行政手段為主的情況下，可以從以下思路考慮綜合資源優(yōu)化的電網(wǎng)規(guī)劃方案：

（1）如果電網(wǎng)建設(shè)的資金總額一定的情況下，模型（2）可以比較各規(guī)劃工程的相對(duì)經(jīng)濟(jì)性，在有限經(jīng)濟(jì)資源的情況下做合理的分配，為最終規(guī)劃方案的確定提供參考。

當(dāng)電網(wǎng)規(guī)劃資金總額Cb一定時(shí)，可采用模型進(jìn)行各種可行性方案的比較。假設(shè)DSM成本與實(shí)施DSM量成二次函數(shù)關(guān)系，即

式中：C′（ξ）為DSM成本，萬(wàn)元；ΔS′為DSM削減電源容量，MVA；a和b為系數(shù)，本文中分別取2和10。

（2）將DSM手段分層按照能力級(jí)別進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃，級(jí)別越低則越不宜作為資源參與規(guī)劃。

●能力A錯(cuò)峰：電力公司不損失電量、用電企業(yè)基本無(wú)經(jīng)濟(jì)損失；

●能力B輪休：電力公司損失電量、用電企業(yè)有經(jīng)濟(jì)損失、但可預(yù)先調(diào)整安排；

●能力C負(fù)控限電：電力公司損失電量、用電企業(yè)有經(jīng)濟(jì)損失且不易調(diào)整安排。

（3）對(duì)電力公司引入“社會(huì)責(zé)任約束”，即DSM行政措施實(shí)際上將節(jié)能減排有序用電的社會(huì)責(zé)任完全由企業(yè)來(lái)負(fù)擔(dān)，相關(guān)損失未能在模型（2）中考慮，因此有必要對(duì)模型（2）引入社會(huì)責(zé)任約束，即行政措施下DSM潛力不能大于α%·Pmax，即由電力用戶和電力公司共同承擔(dān)相關(guān)責(zé)任，α%·Pmax由企業(yè)承擔(dān)，不足部分由電力公司通過(guò)電網(wǎng)建設(shè)投入承擔(dān)，但此處合理α%比例較難確定，而且由部分電力用戶承擔(dān)全體用戶的社會(huì)責(zé)任也有值得商榷的地方。

通過(guò)電網(wǎng)建設(shè)增加電源供應(yīng)能力和通過(guò)DSM降低最大負(fù)荷可以達(dá)到滿足負(fù)荷增長(zhǎng)的要求，在現(xiàn)階段，電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用由電力公司承擔(dān)，而DSM成本實(shí)際上大部分是由企業(yè)用戶承擔(dān)，因此DSM效果率（DSM降負(fù)荷占總負(fù)荷的百分比）可作為衡量電力公司和用戶之間承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的指標(biāo)。對(duì)于電力公司而言，其成本收益可以從電網(wǎng)建設(shè)成本和售電量收益2個(gè)方面來(lái)考慮。

●分推至年的電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行投資成本

式中：ΔC（P）為實(shí)施DSM措施后節(jié)省的電網(wǎng)規(guī)劃成本；C′（P）為常規(guī)電網(wǎng)規(guī)劃成本；t為投資成本考慮的時(shí)間期限；ct為變電容量成本，暫取107元/MVA；β為DSM降負(fù)荷效果率；Sb為滿足最大負(fù)荷時(shí)的變電站容量。

●電力公司實(shí)施DSM售電量收益損失值

式中：ε為單位負(fù)荷用電量損失率，即減少單位負(fù)荷時(shí)損失的電量；ΔW為實(shí)施DSM后損失的電量MWh/年；Pmax為預(yù)計(jì)的最大負(fù)荷；0.625β為輪休效果率，β為DSM降負(fù)荷效果率；Pr為電力公司售電利潤(rùn)率，取200元/MWh。

（4）合理評(píng)價(jià)電力用戶的缺電損失，對(duì)企業(yè)予以合理經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，使得模型（2）能夠正確體現(xiàn)DSM的成本，同時(shí)正確反映電網(wǎng)公司的經(jīng)濟(jì)收益。如可依據(jù)可靠性計(jì)算時(shí)的負(fù)荷缺電損失評(píng)價(jià)，依據(jù)某行業(yè)單位電能的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)計(jì)算缺電損失，當(dāng)然這種做法一方面是靜態(tài)的，另一方面不能反映具體個(gè)體的實(shí)際損失情況，但是從宏觀上來(lái)說(shuō)使得模型（2）可以較為科學(xué)的表達(dá)社會(huì)效益，而且不增加DSM的經(jīng)濟(jì)投入，在現(xiàn)階段也更具有可操作性。

（5）行政措施轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)措施，改變?cè)械男姓噶?，通過(guò)電價(jià)機(jī)制和經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償機(jī)制使得電力用戶自愿調(diào)整電力負(fù)荷，使得模型（2）合理體現(xiàn)DSM的經(jīng)濟(jì)成本，當(dāng)然這種情況下將有較高的DSM經(jīng)濟(jì)投入，完全由電力公司承擔(dān)合理有序用電的社會(huì)責(zé)任。

3 實(shí)例分析

綜合資源規(guī)劃可以考慮電力規(guī)劃建設(shè)的綜合社會(huì)成本，其中DSM的經(jīng)濟(jì)價(jià)值通過(guò)對(duì)用戶的充分經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償?shù)靡泽w現(xiàn)，電力公司可以綜合權(quán)衡DSM的成本、電網(wǎng)建設(shè)的成本以及售電量損失（收益）的成本獲得最優(yōu)規(guī)劃方案。本文將以某地區(qū)2020年電網(wǎng)規(guī)劃為例分析考慮DSM的各種電網(wǎng)規(guī)劃新思路。

3.1 基本情況

根據(jù)該地區(qū)的2020年遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果（見(jiàn)表1），可以對(duì)該區(qū)域的變壓器容量進(jìn)行規(guī)劃。

表1 該地區(qū)遠(yuǎn)期負(fù)荷預(yù)測(cè)

由表1可知2020年該地區(qū)用電負(fù)荷可達(dá)Pmax為532.03MW，按變電站主變負(fù)載率為65%，功率因數(shù)0.9計(jì)算，所需變電站容量至少為Sb=909.46MVA。

3.2 DSM經(jīng)濟(jì)性分析

假設(shè)該地區(qū)2020年該地區(qū)錯(cuò)峰降負(fù)荷量和輪休降負(fù)荷量占最大負(fù)荷的比例和2008年的相同，分別為1.5%和2.5%，從而DSM的效果為最大負(fù)荷的4%，單位負(fù)荷用電量損失率ε為0.065，工業(yè)企業(yè)單位用電量產(chǎn)生的利潤(rùn)c為2.06元/kWh。

3.2.1 電力公司售電損失分析

根據(jù)該地區(qū)2020年的DSM效果可得在2020年實(shí)施DSM措施可錯(cuò)峰降負(fù)荷7.98 MW，輪休降負(fù)荷13.3MW，DSM（本文指考慮電力公司常態(tài)化的錯(cuò)峰和輪休措施）降負(fù)荷為21.28MW，考慮變電站負(fù)載率和功率因數(shù)后，錯(cuò)峰可節(jié)省變電站容量為13.64MVA，輪休可節(jié)省變電站容量為22.74MVA，DSM可節(jié)省變電站容量為36.38MVA。

對(duì)于電量損失的計(jì)算，可近似認(rèn)為負(fù)荷的增長(zhǎng)與電量的增加成線性正比例關(guān)系：

式中：ΔW為用電量的損失；ΔP為最大負(fù)荷的變化；ε為單位負(fù)荷用電量損失率。

由于2020年該地區(qū)平均輪休降負(fù)荷ΔP′為13.3MW，由式（6）可得由于輪休電力公司損失的電量：

根據(jù)平均利潤(rùn)c為0.2元/kWh方法來(lái)計(jì)算電力公司售電損失，實(shí)行DSM措施后電力公司的售電損失為：

所以平均每少建1MVA容量，電力公司售電損失為：

3.2.2 工業(yè)企業(yè)利潤(rùn)損失分析

由于工業(yè)企業(yè)單位用電量產(chǎn)生的利潤(rùn)c為2.06元/kWh，且由于輪休針對(duì)對(duì)象為工業(yè)企業(yè)，電力公司損失的售電量ΔW即為工業(yè)企業(yè)輪休所產(chǎn)生的，所以利用ΔW計(jì)算該年所有企業(yè)輪休的總利潤(rùn)的損失為：

3.3 電網(wǎng)規(guī)劃

本小節(jié)將用傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃和電網(wǎng)綜合資源規(guī)化2種方法對(duì)該地區(qū)進(jìn)行實(shí)例分析。

3.3.1 傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃思路分析

這里將就滿足最大負(fù)荷的電網(wǎng)規(guī)劃方法和考慮現(xiàn)階段DSM措施的電網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行分析比較。

（1）滿足最大負(fù)荷電網(wǎng)規(guī)劃

滿足最大負(fù)荷的電網(wǎng)規(guī)劃就是要在滿足最大負(fù)荷的前提下最小化電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法。如式（1）所示。電網(wǎng)規(guī)劃方案經(jīng)濟(jì)性評(píng)估工作可只計(jì)算電網(wǎng)建設(shè)的工程造價(jià)，并比較不同方案的經(jīng)濟(jì)性。

①電力公司收益

根據(jù)該地區(qū)2020年所需變電站容量Sb至少為909.46MVA，則需建造29×31.5MVA的35 kV變電站以滿足負(fù)荷的要求，設(shè)每建設(shè)1 kVA變電容量需要10 000元人民幣，則所需電網(wǎng)建設(shè)成本C1（P）為91.35億元。

分?jǐn)傊撩磕隇?.135億元，通過(guò)電網(wǎng)建設(shè)增加售電量，電力公司每年的多售電收益ΔE1（P，t）為0.173億元。

②用戶損失

由于通過(guò)電網(wǎng)規(guī)劃可以滿足用戶的用電需求，用戶損失為0。

（2）考慮現(xiàn)階段DSM措施的電網(wǎng)規(guī)劃

考慮2020年該地區(qū)DSM削減負(fù)荷效果為4%，可得：

①電力公司的收益

由于現(xiàn)階段實(shí)施DSM措施并不需要對(duì)用戶進(jìn)行補(bǔ)貼，由前面計(jì)算可得由于DSM措施后節(jié)省容量為36.38MVA。這樣可以得到考慮DSM后的總投資Ca（P）為87.71億元，分?jǐn)偟矫磕隇?.771億元。

②用戶的損失

由于DSM造成部分用戶電力無(wú)法得到滿足，由上述分析可得用戶的損失為：

（3）2種規(guī)劃方法比較

以10年期考慮靜態(tài)資金回報(bào)率，其中規(guī)劃成本平均分配到10年中，對(duì)上述2種方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較可得表2所示，其中售電收益以考慮DSM措施的電網(wǎng)規(guī)劃方案為基準(zhǔn)，社會(huì)綜合效益指標(biāo)為電力公司收益和用戶收益之和：

表2 2種規(guī)劃方法每年成本效益分析億元

由表2可以看出，實(shí)施DSM措施后，規(guī)劃成本約減少0.364億元/年，考慮到電力公司的售電損失Peloss=0.173億元/年，可得電力公司平均節(jié)省成本為0.191億元/年。但是用戶的損失卻為1.78億元/年，可見(jiàn)考慮現(xiàn)階段DSM措施的電網(wǎng)規(guī)劃使得的電力公司的成本大幅降低，但是實(shí)施DSM措施的用戶利潤(rùn)收益減少。顯然滿足最大負(fù)荷大大增加了電力公司的規(guī)劃建設(shè)成本，而當(dāng)前體制下的考慮DSM措施的電網(wǎng)規(guī)劃則很大程度上減少了電力用戶的利益。因此需要引入新的規(guī)劃思路綜合權(quán)衡考慮電力公司和電力用戶的利益。

3.3.2 考慮實(shí)際情況的電網(wǎng)規(guī)劃新思路4種方法的分析

本節(jié)將應(yīng)用第2節(jié)提出的方法（即規(guī)劃資金限制情況下僅用于方案比較、DSM潛力分級(jí)，對(duì)電力公司引入“社會(huì)責(zé)任約束”和科學(xué)計(jì)及DSM手段的實(shí)施成本）以該地區(qū)為例進(jìn)行分析。

（1）規(guī)劃資金限制情況下的方案比較

假設(shè)有2種電網(wǎng)規(guī)劃方案可供比較：

方案A：

新增變電容量：750MVA，變電容量建設(shè)投資成本7.5億元/年，增收售電收益為6億元/年；需采用DSM措施錯(cuò)避峰：159.46MVA，代入式（3）得DSM投資成本5.245億元/年。

方案B：

新增變電容量：800MVA，變電容量建設(shè)投資成本8億元/年，增收售電收益為6.4億元/年；需采用DSM措施錯(cuò)避峰：109.64MVA，代入式（3）得DSM投資成本2.506億元/年。

將方案A、B計(jì)算結(jié)果可得10年靜態(tài)投資成本回報(bào)如表3所示。

表3 考慮實(shí)施DSM措施時(shí)規(guī)劃的每年成本效益分析億元

由表3可以看出，若考慮10年期靜態(tài)收益，若不考慮DSM成本，方案A的投資回報(bào)率較B高，若考慮DSM成本，方案B的投資回報(bào)率較A高，雖然DSM的成本在現(xiàn)階段沒(méi)有被充分計(jì)及，但是從承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的角度出發(fā)，可作為選擇規(guī)劃方案的參考依據(jù)。

（2）考慮DSM分層實(shí)施時(shí)

為滿足最大負(fù)荷需建設(shè)變電站容量909.46MVA，規(guī)劃投資成本為90.946億元，假設(shè)電網(wǎng)規(guī)劃資金總額Cb為85億元。電力公司可以通過(guò)擴(kuò)建變電容量和DSM來(lái)達(dá)到負(fù)荷平衡。

按照前文假設(shè)DSM效果率可知用戶在2020年實(shí)施DSM措施可錯(cuò)峰降負(fù)荷7.98MW，輪休降負(fù)荷13.3MW。從而錯(cuò)峰可節(jié)省變電站容量為13.64MVA，輪休可節(jié)省變電站容量為22.74MVA。

①電力公司的收益

只考慮錯(cuò)峰手段時(shí)：可節(jié)省變電站容量為13.64MVA，則電網(wǎng)總投資降為8.1億元，總金額減少1.35億元，售電收益增加值為0.173億元/年；

同時(shí)考慮輪休手段時(shí)：可節(jié)省變電站容量22.74MVA，則電網(wǎng)總投資成本降為7.2億元，節(jié)省電網(wǎng)投資2.25億元。售電收益增加值為0。

②用戶的用電損失

由于實(shí)施錯(cuò)峰措施只是將負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移，用戶不損失電量，所以用戶用電損失為0，而實(shí)施輪休措施后，用戶損失電量，又上述分析可得，用戶損失為1.78億元/年。設(shè)t=10年，考慮錯(cuò)峰和輪休2種情況進(jìn)行綜合效益分析，從而可得表4。

表4 考慮分層實(shí)施DSM措施時(shí)規(guī)劃的每年成本效益分析億元

相對(duì)于常規(guī)電網(wǎng)規(guī)劃，當(dāng)只考慮錯(cuò)峰下的電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，電力公司收益增加值為0.135億元/年，用戶無(wú)用電損失，而只考慮輪休下的電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，電力公司收益增加值為0.052億元/年，用戶用電損失為1.78億元/年。由表4可知，規(guī)劃初期，采用輪休措施削減負(fù)荷量最高，節(jié)省規(guī)劃成本最高，但是如果考慮資金的時(shí)間效益和電力公司的售電收益，考慮錯(cuò)峰下的電網(wǎng)規(guī)劃成本效益最高?？梢?jiàn)，當(dāng)考慮t=10年，即規(guī)劃電網(wǎng)正常運(yùn)行10年時(shí)，考慮錯(cuò)峰下的電網(wǎng)規(guī)劃電力公司年收益最高，且用戶無(wú)用電損失，所以可以根據(jù)錯(cuò)峰為第一層次DSM措施、輪休作為第二層次DSM措施考慮電網(wǎng)規(guī)劃，僅當(dāng)資金約束無(wú)法按照滿足最大負(fù)荷準(zhǔn)則來(lái)規(guī)劃的時(shí)候，才在電網(wǎng)規(guī)劃模型中考慮輪休的降負(fù)荷措施，而錯(cuò)峰措施的降負(fù)荷則可以作為電網(wǎng)規(guī)劃的長(zhǎng)效機(jī)制進(jìn)行考慮。

（3）考慮電力公司的社會(huì)責(zé)任

根據(jù)前面分析可得C′（P）=91.35億元，ct=107元/MVA，Sb=909.46MVA，Pmax=532.03MW。代入式（5）和（6）可得考慮DSM措施后電網(wǎng)規(guī)劃成本為C（P，t）=91.35-90.946β，輪休電量損失ΔE（P，t）=4.323β。電網(wǎng)公司需最小化其綜合成本：

其中由于DSM量最大可取到負(fù)荷增長(zhǎng)量，假設(shè)負(fù)荷增長(zhǎng)為10%，則β≤10%。電力公司的綜合成本為以DSM效果率β為變量的遞減一次函數(shù)，即電力公司不進(jìn)行任何電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，成本最小?？梢腚娏镜纳鐣?huì)責(zé)任約束機(jī)制，即通過(guò)DSM效果限值設(shè)置，由電力用戶和電力公司共同承擔(dān)相關(guān)責(zé)任，在用戶和電力公司之間合理分配安全供電用電的社會(huì)責(zé)任。

（4）合理考慮DSM手段的投資成本

假設(shè)該地區(qū)企業(yè)停電平均利潤(rùn)損失為c=2.06元/kWh，電力公司以a=2.06元/kWh對(duì)企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼，則可得DSM實(shí)施成本為：

計(jì)及該成本，則式（7）可變?yōu)椋?/p>

由于β≤10%，電力公司的綜合成本為以DSM效果率β為變量的遞增一次函數(shù)。在該方案下電力公司對(duì)企業(yè)用戶進(jìn)行完全的損失電量賠償，即由電力公司承擔(dān)滿足負(fù)荷的社會(huì)責(zé)任。

實(shí)際上，現(xiàn)行的錯(cuò)峰手段工業(yè)企業(yè)損失很小，即電力公司可以通過(guò)較小的投入實(shí)現(xiàn)有效的降負(fù)荷效果，從而在企業(yè)和電力公司間通過(guò)DSM達(dá)到雙贏的局面。

4 結(jié)束語(yǔ)

電網(wǎng)規(guī)劃中考慮DSM的影響不僅有利于發(fā)揮DSM的作用而且能提高電網(wǎng)規(guī)劃的經(jīng)濟(jì)性。本文在對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃和綜合資源電網(wǎng)規(guī)劃分析的基礎(chǔ)上提出幾點(diǎn)考慮DSM的電網(wǎng)規(guī)劃新思路，通過(guò)算例驗(yàn)證了模型的有效性。

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