文/原能源部政策法規(guī)司副司長 朱成章
中國儲能網(wǎng)訊：適應(yīng)能源、電力發(fā)展要求的市場和技術(shù)環(huán)境改變，電力需求側(cè)管理（DSM）和電力需求側(cè)響應(yīng)的概念發(fā)生了許多新的變化。當(dāng)今的新形勢下，已經(jīng)不能用傳統(tǒng)的內(nèi)涵和外延來認(rèn)識DSM，我國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源發(fā)展、電力發(fā)展已體現(xiàn)新的特征、新的需求，這是DSM從美國傳入中國之后20多年來，需要重新研究DSM的基礎(chǔ)和出發(fā)點。
需求側(cè)管理建立在市場經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上
電力需求側(cè)管理（DSM）發(fā)脈于美國，幾乎與開始用電同時產(chǎn)生。19世紀(jì)90年代，世界上第一座商用發(fā)電廠在紐約珠街建成，當(dāng)時電廠唯一的作用是照明，用電高峰在夜晚，用電低谷在白天，于是發(fā)電廠向電力用戶推廣電動機(jī)等白天使用的電力設(shè)備，以提高發(fā)電設(shè)備利用率，降低發(fā)電成本，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效益。這是DSM最早的應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)70年代，第二次世界能源危機(jī)之后，需求方節(jié)約資源比供應(yīng)方來滿足需求要經(jīng)濟(jì)合理得多，DSM從美國傳播到發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家，很快風(fēng)靡世界。
1990年，當(dāng)時國家能源部組織的考察團(tuán)去美國，舊金山勞倫斯·伯克利實驗室向代表團(tuán)介紹了美國開展DSM的情況，我記得當(dāng)時美國專家舉了一個DSM的實例：他說用節(jié)能燈替代白熾燈，一個10瓦的節(jié)能燈泡代替60瓦的白熾燈可獲得同等的照明效果，但可以節(jié)省50瓦的電能，如果同時率為1，那么20個節(jié)能燈每只燈為20元人民幣，20個節(jié)能燈花400元錢就可以節(jié)省1個千瓦的電能，如果不搞DSM，由供方資源來滿足這1千千瓦，至少要8000元人民幣（發(fā)電廠加輸變電設(shè)施），使用節(jié)能燈可以獲得20倍的效益。除了節(jié)省投資以外，還可以節(jié)約電費(fèi)支出。
DSM的目標(biāo)在于按照電能合理、高效使用，在最小費(fèi)用下減少用戶的用電量、用電需量要求（即負(fù)荷要求）。在當(dāng)時主要電源是火電、水電和核電的情況下，為了求得電力系統(tǒng)最大的經(jīng)濟(jì)效益，要求盡量把負(fù)荷曲線拉平，故采用削峰、填谷、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、戰(zhàn)略節(jié)電、柔性負(fù)荷形狀等措施。為了削峰、填谷，就得有白天尖峰電價、分時電價、深夜低谷電價、豐枯電價，這是市場經(jīng)濟(jì)體制下推行DSM的辦法。
DSM發(fā)脈于市場經(jīng)濟(jì)國家，市場經(jīng)濟(jì)體制和機(jī)制有利于DSM的應(yīng)用和推廣。我國電力工業(yè)正在由計劃經(jīng)濟(jì)體制向市場經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)化，黨的十八大提出綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的指導(dǎo)思想，十八屆三中全會提出讓市場配置資源起決定性作用，2015年中共中央國務(wù)院又發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》，這些都將有力地促進(jìn)DSM的開展。
新能源對電力需求側(cè)管理提出了新的要求
傳統(tǒng)的DSM是以化石能源為主體的條件下需求側(cè)管理，電源是煤電、氣電、水電和核電，只有水電具有季節(jié)性、隨機(jī)性，需要煤電和氣電配合運(yùn)行，所以需求側(cè)管理除了節(jié)電之外，主要是移峰填谷，降低峰谷差，拉平負(fù)荷曲線，減少最大負(fù)荷，以節(jié)省裝機(jī)容量。新的DSM是在大力發(fā)展非化石能源電力，特別是大力發(fā)展風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等新能源電力，電源由以化石能源發(fā)電為主向著非化石能源為主轉(zhuǎn)化的新形勢下，電源不同對DSM的要求也不同，DSM就要相應(yīng)變化。
化石能源電力和非化石能源電力有很大的差異，化石能源電力的調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，省電力就可以相應(yīng)地省能源，故有電的百多年來，都采取供應(yīng)適應(yīng)用電需求。非化石能源如水電、風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電等，在既有的發(fā)電能力下，少發(fā)電并不能節(jié)能，最好有多少電都能吃光喝盡，否則就是棄水、棄風(fēng)、棄光，白白浪費(fèi)電力，所以非化石能源電力，最好是用電需求適應(yīng)供應(yīng)，這就給電力需求側(cè)管理提出了新的要求——按照電力供應(yīng)的可能用電。
在發(fā)展非化石能源電力的情況下，由于化石能源電力不斷減少，能為非化石能源服務(wù)的火電不斷減少，非化石能源中的核電、水電原來可以利用化石能源電力為其調(diào)節(jié)，現(xiàn)在最好把核電、水電作為調(diào)節(jié)電源為風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電服務(wù)。DSM要求不再是削峰填谷，減少峰谷差，把日負(fù)荷曲線拉成一條直線，而是要求造峰降谷，讓電力需求適應(yīng)風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電，做到柔性需求。風(fēng)電、太陽能發(fā)電時即用電，風(fēng)電、太陽能不發(fā)電時即停止用電，為了使用戶能適應(yīng)風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電的需要，還應(yīng)設(shè)置零電價電力用戶和負(fù)電價用戶，以保證新能源電力吃光喝盡。為了解決水能資源豐富地區(qū)水電比重大，火電調(diào)節(jié)能力不足的矛盾，要設(shè)置季節(jié)性電力用戶。我國目前耗電大用戶電解鋁、鐵合金、電石、制氫、海水淡化等產(chǎn)能過剩，可以把耗電大企業(yè)改造成季節(jié)性電能用戶，每年生產(chǎn)4~6個月，以降低電價作為季節(jié)性用戶的補(bǔ)償。另外還可以發(fā)展非并網(wǎng)風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電。“通過高耗能產(chǎn)業(yè)的功能轉(zhuǎn)變，使高耗能產(chǎn)業(yè)成為電網(wǎng)的‘柔性’負(fù)載，為國家大電網(wǎng)的配套調(diào)峰，將我國以煤電為主的剛性電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)椤嵝浴娋W(wǎng)，可將覆蓋我國全境的電網(wǎng)利用率從30%提高到55%~60%，達(dá)到世界先進(jìn)水平，使全國60萬千瓦發(fā)電機(jī)組發(fā)電量增加30%，經(jīng)濟(jì)效益增加2倍以上。同時可徹底解決中國所有大規(guī)模風(fēng)電和太陽能發(fā)電低成本利用的難題，使可再生能源對電網(wǎng)的貢獻(xiàn)率達(dá)到40%以上，解決我國的能源與環(huán)境的后顧之憂，實現(xiàn)我國10年基本不需要建大型火電廠，20年不要再建核電站。非并網(wǎng)風(fēng)電，是指風(fēng)電不并網(wǎng)，使之應(yīng)用于經(jīng)過改造能夠適應(yīng)風(fēng)電波動的高耗能產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前提出建立‘能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系’，為我國大電網(wǎng)配套，大幅度提高能源效率和經(jīng)濟(jì)效益，也使傳統(tǒng)的高耗能產(chǎn)業(yè)變?yōu)榫G色、低碳的新型產(chǎn)業(yè)。這一轉(zhuǎn)變，為實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級奠定了基礎(chǔ)?！比绻娏π枨髠?cè)管理包括DSM和非并網(wǎng)風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電的工作，可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)有火電不需要配合風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電，可以提高火電的發(fā)電量，相應(yīng)提高經(jīng)濟(jì)效益；可以不必再建新的火電廠，節(jié)省火電投資和運(yùn)行費(fèi)用；可以節(jié)省建設(shè)儲能裝置和儲能損失的電能；可以不建或少建遠(yuǎn)距離輸變電設(shè)施。
“以電代煤、以電代油”中的電力需求側(cè)管理
在終端能源消費(fèi)構(gòu)成中，2011年世界平均電力消費(fèi)為17.7%，中國為22.04%。世界和中國都還有80%左右是煤炭、石油、天然氣和熱力等非電力。如果第三次能源大轉(zhuǎn)換要用非化石能源來替代化石能源，那么差不多要用65%~75%的電力去替代煤炭、石油和天然氣，相當(dāng)于現(xiàn)在的電力還要增加3~3.5倍。當(dāng)然這個替代要在相當(dāng)長的時間來完成。如果第三次能源替代不是非化石能源，則又當(dāng)別論了。
中國為了完成第三次能源替代，率先開展“以電代煤、以電代油”，考慮到第三次能源大轉(zhuǎn)換有一個天然氣或者叫氣體能源過渡期，所以沒有提“以電代氣”，也就是近期同時存在“以電代煤、以電代油”和“以氣代煤、以氣代油”，從電力需求側(cè)管理出發(fā)，就是氣有優(yōu)勢的地方用氣代，電有優(yōu)勢的地方用電代。電力行業(yè)應(yīng)當(dāng)與天然氣行業(yè)共同研究，尋找最優(yōu)的替代方案。
“以電代煤、以電代油”，就是要把過去用煤、用油的作業(yè)用電來替代，可能有兩種情況：一種情況是過去電網(wǎng)未到達(dá)地區(qū)，只能用煤和油作為能源，如搞中小型燃煤電廠供電，用柴油機(jī)帶動排灌機(jī)械；另一種情況是過去電網(wǎng)已到達(dá)，用電也已普及，但傳統(tǒng)工藝是煤或油，或者用煤比用電便宜等。第一種情況，以電代煤和代油比較簡單，用電有現(xiàn)成的設(shè)備和現(xiàn)成的經(jīng)驗；第二種情況，用電缺乏現(xiàn)成的設(shè)備和現(xiàn)成經(jīng)驗，所以要動員各行各業(yè)，用電設(shè)備制造商研制新的、高效的用電設(shè)備，以達(dá)到節(jié)約用電和需求響應(yīng)的目的，而不要今天搞了用電替代，明天又要搞節(jié)能改造。
《國家電網(wǎng)報》公布了“電能替代技術(shù)知識”共11項，包括分散式電采暖；熱泵；家庭電氣化；港口岸電；電窯爐；電（蓄熱）鍋爐；機(jī)場橋載設(shè)備替代飛機(jī)APU；電制茶，電烤煙；燃煤自備電廠替代；電蓄冷空調(diào)；農(nóng)業(yè)電排灌。電力替代不能僅僅統(tǒng)計消耗了多少電量，電力替代與DSM聯(lián)系起來，還應(yīng)當(dāng)統(tǒng)計每項替代工程節(jié)省了多少煤炭和石油，還應(yīng)統(tǒng)計每項替代的綜合成本和收益。由于采用了先進(jìn)的用電設(shè)備，還應(yīng)計算節(jié)能量和轉(zhuǎn)移負(fù)荷的數(shù)量。
電力替代電量和電力節(jié)能量是兩種不同的概念，但這兩種電量又互相聯(lián)系，電力替代電量大的，必然電力節(jié)能量也大，但是兩種電量用不同的項目來統(tǒng)計，如國家電網(wǎng)公司電力替代電量分為11項，而華北電力大學(xué)的電力節(jié)能量只分為6項。
電力節(jié)能潛力評估準(zhǔn)確與否姑且不論，至少說明電力節(jié)能潛力不少，特別是高效家電的節(jié)能潛力最大，國家電網(wǎng)公司也認(rèn)為家庭電氣化替代電量也不小?，F(xiàn)在看來DSM包括節(jié)約電力，還包括節(jié)約容量，兩家都沒有計算替代電量可以節(jié)省多少容量。這是我們在DSM效益評估中忽視的一個大問題。我國電力需求中功率因素偏低，我國電力負(fù)荷峰谷差偏大，夏季尖峰負(fù)荷占40%，而我國居民生活用電、第三產(chǎn)業(yè)用電可以移峰填谷的事卻都不去做。例如居民生活用電中的冰箱、電熱水器、電淋浴器、電洗衣機(jī)、電洗碗機(jī)等可以移到晚間、深夜低谷用電的，都不采取措施；居民生活用電和第三產(chǎn)業(yè)用電中的空調(diào)負(fù)荷不去轉(zhuǎn)移到晚間用電，也不通過空調(diào)設(shè)備輪流暫停以降低負(fù)荷。我們應(yīng)當(dāng)把節(jié)省容量放到比節(jié)省電量更重要的位置上來。
要做好“以電代煤、以電代油”的工作，就需要做好“以電代煤、以電代油”的需求側(cè)管理工作，要特別重視代煤、代油的用電設(shè)備，而且是要節(jié)電、節(jié)容量的用電設(shè)備，有些設(shè)備中國沒有，發(fā)達(dá)國家也沒有，需要創(chuàng)新制造。
電力需求側(cè)管理與燃?xì)庑枨髠?cè)管理
DSM實際上不僅是電力需求側(cè)管理，還包括能源需求側(cè)管理，也包括燃?xì)庑枨髠?cè)管理，目的是使整個能源利用合理化，取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。由于水能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源與核能，基本上都要轉(zhuǎn)換成電力來使用，所以可再生能源、核電與燃?xì)獾年P(guān)系，實際上是電力和燃?xì)獾年P(guān)系。
電力和燃?xì)獾奶娲P(guān)系明顯，可采取雙燃料汽車，電力供應(yīng)富裕，電價低的時候，汽車用電，當(dāng)燃?xì)夤?yīng)充裕，燃?xì)鈨r格低的時候，汽車用氣。又如川化（四川化工廠）用天然氣生產(chǎn)尿素，壓縮機(jī)的動力有兩套，一套用電，一套用氣，電價便宜時用電，電價貴的時候用氣。川化可以成為風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電的直供用戶，也可以成為零電價、負(fù)電價的用戶。當(dāng)然也可以用天然氣供發(fā)電廠使用，作為輔助風(fēng)能發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電的輔助電源。當(dāng)風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電時，天然氣電廠作備用；當(dāng)風(fēng)電、太陽能發(fā)電不能發(fā)電時，天然氣電廠馬上發(fā)電。這些替代在技術(shù)上都可以解決，但問題在于我國天然氣價格太貴，天然氣是煤炭價格的3~4倍，天然氣發(fā)電比煤電價格貴一倍，不解決好天然氣價格與煤價、電價的比價關(guān)系，這種替代關(guān)系就無法建立。能源價格中的相對價格合理化不解決，將會影響能源的合理利用。
電力供應(yīng)側(cè)管理與電力需求側(cè)管理互動
可再生能源電力、新能源電力的大發(fā)展給電力供應(yīng)側(cè)管理和電力需求側(cè)管理帶來許多困難，無論是供應(yīng)側(cè)管理，還是需求側(cè)管理，都可能解決這些困難，但無論由誰來解決，都要付出一定的代價。我們希望以最小的支出，獲得最優(yōu)的解決，這就需要供應(yīng)側(cè)管理和需求側(cè)管理互動。
由于水電資源有限，風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性，因此第三次能源替代究竟用什么能源尚存在不確定性。人類能源利用從薪柴、煤、石油、天然氣到核能、可再生能源，走的是一條從高碳到零碳的路，低碳能源、非化石能源是人類的終極能源。風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電目前遇到的制約和困境是經(jīng)濟(jì)性差，并且受到時間和空間的限制，未來可能有數(shù)條道路可尋。
一是氣體能源，氣體能源是一種低碳甚至無碳能源?！耙詺獯?、以氣代油”可以達(dá)到減排CO2的目的，而且氣體能源很豐富，除常規(guī)天然氣外，還有非常規(guī)天然氣，煤層氣、沼氣，還有可燃冰，還可以制造氫氣。美國的頁巖氣革命，用頁巖氣代煤，使美國成為減排CO2最多的國家。
二是核能。核能是一種干凈能源，是非化石能源的重要組成部分，核能包括熱堆、快堆、聚變堆，熱堆受核燃料的制約，如果快堆、聚變堆技術(shù)成熟，經(jīng)濟(jì)性合理，幾乎不受任何制約。關(guān)鍵是要降低造價、降低成本，保證絕對安全。
三是太陽能熱利用。在可再生能源發(fā)電和新能源發(fā)電中，水電和風(fēng)電資源有限，太陽能發(fā)電資源豐富，如能采用太陽能熱發(fā)電，太陽能輻射熱機(jī)，不僅擺脫了經(jīng)濟(jì)性制約，也不受時空限制，那就意味著人類迎來了自由能源的時代。
四是風(fēng)能、太陽能光伏發(fā)電加上廉價的儲能裝置。目前儲能裝置較常規(guī)電源壽命短、效率衰減快、單位投資太高、儲能損耗大，不得不依靠用戶調(diào)節(jié)和火電配合運(yùn)行。廉價儲能裝置不解決，風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性就很難解決。
供應(yīng)側(cè)電源的不同選擇會對需求側(cè)提出不同的要求，如果供應(yīng)側(cè)大量發(fā)展風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電，而且廉價的儲能裝置又上不去，那么就會對需求側(cè)管理和火電的輔助服務(wù)提出極高的要求。
電力需求側(cè)管理可能出現(xiàn)一個新時代，問題是電力需求側(cè)管理能不能適應(yīng)這個新時代，更好地為可再生能源和新能源的大規(guī)模開發(fā)提供服務(wù)。2015年4月7日國家發(fā)改委、財政部印發(fā)了《關(guān)于完善電力應(yīng)急機(jī)制做好電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作的通知》，進(jìn)一步明確了電力需求側(cè)管理的方向，強(qiáng)調(diào)需求響應(yīng)的重要性，也明確了電力需求側(cè)管理有利于消納可再生能源發(fā)電，推動智能電網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展，提升用電管理、企業(yè)管理乃至社會管理水平。這個通知必將進(jìn)一步推動電力需求側(cè)管理工作的開展。（本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》（綜合）2015年9期，作者系原能源部政策法規(guī)司副司長）
