1、負荷控制（DSM）的意義、對象和措施 （1）中國國家電力公司DSM宣傳冊指出：雖然中國發電裝機容量巳超過300GW，但隨著經濟的快速發展，中國電力供應缺口達140GW，電網運行效能低下，15個省（市）電力供應緊張。由于用電行業結構、地域、季節變化及經濟發展水平的不同，用電負荷在時間上的不均衡產生了高峰與低谷負荷，峰谷差愈大，電剛運行愈不經濟。以上海為例，2006年夏天最高負荷峰谷差選40％，6GW之巨!為滿足高峰用電，電力供應必須有足夠保證，否則由于供小于求，勢必拉閘限電。但用電高峰時段一過，則供大于求，造成發電設備壓機運行或停機。因此，電網的大峰谷差運行，一方面浪費電力投資并增加發供電成本，廣大用電大戶企業每年須支付大量的峰值（需量）電費，另一方面發電機組頻繁起停或壓機運行造成資源浪費，并威脅電網的安全運行。 （2）既然峰谷差是造成供電效率低下和電力緊張的主要因素．因此治理峰谷差是主要目標。就一個城市而言，其主要用電大戶企業嚴重不均勻負荷，是造成這一問題的關鍵所在。這些用電大戶企業中，鋼廠亦是主要對象，此外，大型鑄造廠、玻璃廠、合金廠、冶煉廠、電解鋁、石化以及商場、大樓、賓館中具有較大峰谷差的，均是治理對象。據初步測算，中國主要終端用電設備可避峰容量達30GW以上，按照國外的成功經驗，可避免系統峰荷容量10 GW以上，潛力巨大，同時又是投資少、周期短、見效快，滿足負荷增長的需要！ （3）雖然均衡負荷具有管理、經濟、引導及技術多種措施，其技術手段是目前運用最少，雖有效、最可靠、最自覺的方法!主要是實現對基本用電大戶企業的錯峰填谷均衡負荷。德國法蘭克蓋姆普能源控制（無錫）有限公司自2000年以來，會同無錫市節約能源監測站，與國內一些用電大戶企業合作，取得了較好的效果，其中江蘇錫鋼負荷控制（DSM）項目獲得了江蘇省DSM項目獎勵。 2、用電大戶企業實施負荷控制（DSM）的設計原理及手段 （1）高的功率峰值的產生經常是由于偶然間同時運行許多用電設備。負荷控制避免每個測量周期中的功率使用超過預先給定的額定值。據此，可以對負荷進行均衡調節，降低最大負荷功率，并降低基本電費。負荷控制系統的核心部分足一個專門的、智能的程序計算機。它可以預測在將要出現負荷高峰危險時，自動斷開適合的用電設備或者將其轉換到較低的功率等級。作為輸入和輸出的儀器，是一臺專用電腦。在根據測試的功率計算時，根據經驗可以降低最大負荷功率（及基本電費）約15％．甚至可以降低20％以上。 （2）負荷控制的目的在于，避免形成過高功率峰值的偶然性。根據這個目的，使負荷比較平衡并由此而降低功率消耗。為此，需臨測功率的變化并進行負荷控制。因為決定性的功率是在0.25 h周期中形成的平均值，所以不需要限制即時功率。 （3）一個有真正意義的負荷控制是既降低最大負荷功率，義可節約基本電費。在國外，所有用戶都是按向供電局申報用電功率支付基本電費，因此每個企業都重視不斷降低最大需量功率，這樣他們電網負荷相對均衡。但日前在中國，電力計費方式遠未與國際接軌，只有在采用向供電局申報用電功率及按最大需量功率計費的用戶中可良好實施，雖然許多按基本容量計費的用戶也可以降低其峰值功率，對緩解缺電作出貢獻。但由于失去了節約基本電費的動力，顯然積極性不高。 （4）負荷控制是通過適當的措施，防止每個周期中的用電超過預先給出的額定值。一般可通過以下手段實現： 1）在預測到可能超限前降低用電設備的功率。 2）在預測到可能超限前斷開用電設備。 3）在預測到可能超限時不再接入用電設備（延時起動）。 4）在預測到可能超限時使用自己的發電設備，從而限制公共供電功率超限。 通常先將用電設備轉換到較小功率或暫時斷開，以便降低用電量。特別適合的用電設備是：長時間開動的但可以短暫地轉換到較小功率或可以暫時斷開并重新起動的用電設各，并不影響企業的正常運行（例如電爐、鼓風機、充氣機和碾磨機等）．根據經驗，在每個大企業都有適合于負荷控制的用電設備。采用降低功率峰值的自各發電裝置，首先是指應急的供電裝置。它通常必須與電路并聯，但也可以在一個發電裝置存在時，先采用轉換到較小功率或暫時斷開的方法。 [ALIGN=CENTER] 圖1 經過管理的實際需求功率有很大的降低可能[/ALIGN] （5）為了實現負荷控制系統的準確性，優化控制計算機通常是脈沖式控制。需要總的脈沖和測試周期脈沖．在德國，總脈沖數通常由供電局從其電表提供，這樣可以避免重新裝設脈沖信號源帶來的誤差而影響調控精度。 （6）可降低功率及可斷開用電設備的操縱，是通過具有無電位的繼電器進行的。由于應用傳統的電子技術．所以這種控制幾乎是不能被干擾的。為了滿足企業較高的保險要求，優化計算機裝置了一個自我監測器。在錯誤發生時，即會給出一個干擾報告。就連外部錯誤（例如供電局電表的總脈沖數錯誤）也能辨認并給出報告。 （7）負荷控制系統監測著預先給定的最高功率，并且保證通過對合適的用電設各的斷，開處理能使這一最高值不被超過。因此核心問題是軟件的設計!這就是運用“趨勢計算”的趨勢分折軟件。可以實現以最少的調控次數，保證運行在限定功率以下，以不影響企業的生產運行。如圖2、圖3為計算每次調控處理時趨勢統計的變化原理，僅在時才發出調控指令。 [ALIGN=CENTER] 圖2 趨勢計算原理圖[/ALIGN] [ALIGN=CENTER] 圖 3 注：目中藍色曲線為實際運行功率，紅色直線為限制功率．綠色線為模擬的實際運行功率， 綠色在紅色直線之下，說明運行沒有超出限制功率，反之則超出限制功率。[/ALIGN] （8）負荷控制系統可通過監控PC機直接輸入調控指令，也可以通過模擬撥號方法輸入調控指令，實現遠程或遠程集中控制，簡便經濟。 3、錫鋼及準鋼集團負荷控制（DSM）項目 江蘇錫鋼集團最大負荷74422 kW，年平均負荷54194kW，以最大需量方式支付基本電費，年電費近2億元，其用電費用總和達到企業總成本的12.8％，是城市的“電老虎”：但另一方面平均日負荷率只有43％，用電效率非常低下。 江蘇淮鋼鋼鐵集團公司的電力負荷在l00000 kW左右，其中煉鋼4601線在67000～68000 kW左右，動力4939線在35000kW左右。負荷控制潛力極大。 3.1 項目概況 3.1.1 錫鋼 1）該廠擁有二條供電線路，其中110 kV楊鋼線容量7l.5 MVA，主要為煉鋼負荷，是產生電力峰值的土要來源，因此選為項目的受控線路。 2）楊鋼線有30t電弧爐2臺（6號，7號爐），總功率50000kVA，精煉爐3臺，總功率18500kVA。根據生產工藝狀況，選擇2臺電弧爐作為主要受控設備。 3）楊鋼線剩余負荷如精煉爐等作為下步細化控制對象。 （1）系統設計 1）采用德國法蘭克蓋姆普“趨勢分析”核心軟什，軟件設計的重要依據是工廠提供的大量州電負荷歷史資料，軟什可以預測到下一個時問間隔內是否會出現峰值，如出現峰值，該峰值與當前功率的平均值是否會超出己設定的限定功率，如果超出，則發出自動控制信號。軟件測量周期以每15 min為一個時間間隔，即每天96時段。 2）受控設備調控功率設計 根據電阻控制方式工藝情況，選擇6號、7號爐的額定功率用于調控，設計成4級分檔功率，每級800kW左右。根據客戶電爐控制板的參數，采用繼電器接入電阻方式而改變電爐控制電壓（電流），使得電極自動升降而調控功率。如圖4所示。 [ALIGN=CENTER] 圖 4[/ALIGN] 3）信號源采集 鑒于信號源必須是脈沖信號，因此在該廠自各測量柜低壓側加裝高精度脈沖式電度表作為信號源，表計脈沖量為l000IMP/H，精度0.2級。 4）主機位置及連接控制系統設計 主機設置在工廠110 kV主變電所內，連接系統采用先進的總線結構設計，布線從6號，7號電弧爐的控制板引至工廠中央變電所內，接入能控主機；控制系統采用低壓繼電器系統，作為接受主機輸出信號并起動電弧爐電極自動升降控制板，調控其各檔控制級。 5）限度功率（節約比例）的設定 主要考慮T廠的歷史平均峰值功率及在生產不受影響的前提下設定一般在5％～30％，該工廠實施前需量平均值在50 000kW左右，該項目設定在10％左右，即下降5 000 kW左右。 （2）系統示意圖（如圖5所示） 1）圖中遠程監視系統設在總部，通過簡便的撥號上網方式，可以24 h不問斷地為用戶實施監控服務。 2）圖中擴展設備可由工廠不斷細化接入，例如精煉爐、電力負荷等，通過細化叫發掘最大的效能。 3）運行原理 1）當系統軟件通過趨勢計算預測到將出現超限功率峰值的時候，系統發出自動控制信號，該信號首先啟動第一個受控電弧爐的第一檔受調功率，如果第一檔受調功率仍能抵消這個超限峰值功率，系統將啟動第二個受控電弧爐的第一檔受調功率，以此循環，從而可以在不影響生產的前提下，將最大需量功率控制在限度目標以下。各受控電爐受控級啟動程序可以表示為： 電爐l/l檔—電爐2/1檔—電爐1/2檔—電爐2/2檔—電爐1/1檔 [ALIGN=CENTER] 圖 5[/ALIGN] 2）系統控制是全自動的，爐前生產工人叫不必考慮其控制情況，原生產程序與次序不受任何政變。 3）限度功率（節約比例）可根據工廠每月不同的生產情況予以調整，以達到最佳的技能。 3.1.2 淮鋼 淮鋼與錫鋼不同為：電弧爐為PLC控制，在錫鋼項目成功基礎上進行了較大的改進 （1）電弧為PLC控制，設計在其PLC分檔中直接選取，由能控裝置的開關信號直接控制（見原理圖1，分擋為額定功率的百萬比。此百分比分別為90％、85％、75％…… 提爐程序：采用循環分推方式，即所有受控設備分擔消化峰值率的方式，而不影響正常生產（正常生產感覺不到為最佳），如圖6、圖7所示。 [ALIGN=CENTER] 圖6 淮鋼電弧爐在受控時的功率變化 圖7 淮鋼電弧爐在受控時的每檔功率變化指示燈[/ALIGN] （2）特點 1）信號源的改進：從過去檢測電度信號，改為直接檢測電壓電流信號。①避免了計算誤差，提高了精度。②可直接在用戶計量柜取得信號，改變了只能從供電部門表計中取信號須征得同意而阻礙了一些項目的實施。 2）對淮鋼所有主要負荷（容量可達247個）均在同一系統中實施監控：4939線動力，1313線1號發電機，1303線2號發電機，4601線受控煉鋼線。 3）系統具有全部實時用電參數，可替代人工抄表。 ①系統具有電力成本管理功能。②可自動計量生成日，月，年電費。 4）可進一步實現對內部不同生產單位的電費成本核算。 5）可進一步實現對內部功率因數及諧波監控，自動切入無功補償及濾波裝置，從而在降低用電峰值的同時提高用電效率及治理電網污染。 6）本項目是第一個由PLC控制的現代化煉鋼爐的成功范例，由于目前鋼廠基本為PLC控制的現代化煉鋼爐，故很有推廣指導意義。 3.2 實施效果 3.2.1 錫鋼 （1）空施前最大負荷為50 430 kW，實旌后最大負荷為45 408 kW，削減最大負荷5 022 kW，年節約金額162．7萬元（江蘇地區最大負荷計費為27元/kw） （2）實施前后工廠負荷曲線圖如圖8、圖9所示。 [ALIGN=CENTER] 圖 8 圖9[/ALIGN] （3）無錫節約能源監測站于2003年4月對該項目進行全面測試，測試對比數據見附表示，最大需量控制系統投運前：平均需量為37 594 kW，平均鋼產量為24 524t，最大需量/產量單位平均為1.57，投運后： 在平均鋼產量上升到36083t（增加16％）的情況下，最大需量，產量單位平均值反而下降為1.2．下降24％，用電效率的提高效果十分明顯。 [ALIGN=CENTER]附 表 [/ALIGN] 該項目獲得2003年度江蘇省電力需求側DSM項目成果獎勵120萬元。 結論：①使用后雖然鋼產量較使用前增加了16％．但單位需量反而降了24％ ②使用前正常的最大負荷在50 430KW，使用后最大需量45408KW．節約量超過10％，全年可節約用電費用167.2萬元 ③按照江蘇省經貿委（2002）l963號文件精神，該廠獲得政府專項獎勵120萬元 3.2.2 淮鋼 （1）本項目在淮鋼煉鋼4601線實施控制。 （2）實施后第一步將4601線控制在60 000～62 000kW左右。 （3）本項目節約電力負荷功率5 000～8 000 kW左右。即： 1）為社會貢獻電力負荷功率5 000～8 000 kW左右．為緩解缺電作出了貢獻。 2）為企業每年減少需量電費支出162～259萬，降低了企業成本，提高了競爭力。 3）均衡了企業電力負荷，延長一次供用電設備使用壽命，同時實現更安全用電。 4）提高了企業電力調度及管理的水平如圖10所示。 南鋼最大負荷90180kW，最低6900kW，峰參差33％， 設定帶級比例10％～15％ [ALIGN=CENTER] [B]圖 10 南鋼最大負荷90180kW，最低6900kW，峰參差33％，設定帶級比例10％～15％[/B][/ALIGN] 3.3 負荷控制系統的其他功能 1）峰、谷、平管理功能工廠可以根據不同時段的電價及生產安排，相應設定在峰、谷、平的允許用電負荷量，系統能予以自動控制及管理，從而進一步節約用電費用。 2）用電參數管理功能系統可以顯示與存儲所有用電參數，如P、I、S、Q、cosφ等，完全可以改變變電所值班人員手工抄表的歷史，其軟件界面如圖11和圖12所示，這些數據可進行統計、分析，從而提高企業用電管理水平。 3）由于均衡用電負荷，提高了電網設備用電可靠性．從而更安全用電。 4）還可以擴展到電、水、氣、煤的綜合能源管理，均可以在同一系統進行管理，這方面還有巨大的課題可以展開，可大大提高企業管理水平與綜合競爭能力。 3.4 項目意義 （1）本項目可使用電大戶企業均衡負荷，節約費用，提高管理水平與市場競爭能力。 （2）城市用戶大戶負荷的均衡還可以降低城市總體負荷曲線的峰谷差，提高城市用電效率，并同時提高了發電企業發電的售電效率。 （3）鑒于志愿服務的理念，本項目采用了外方（德國法蘭克蓋姆普能源控制（無錫）有限公司）“免費提供設備，合作雙方分享節約收益”的做法，因此實現了企業在不增加投資的情況下進行節能技術改造的可能。 （4）可用于電力部門與政府部門集中或區域性地監控電力大戶，特別是當今電力供應緊張，迎峰度夏形勢十分嚴峻的情況下，通過對城市電力大用戶的集中治理，來緩解用電壓力，提高用電效率具有明顯的社會效益。 （5）對推進運用技術手段進行能源管理提供了良好的范例。 （6）供電部門及電廠均可獲得多方收益 1）改善其供電網線峰谷差，增加供電容量，緩解供電壓力，對中型城市來說，每降5％可增加可觀的供電容量，其經濟效益足巨大的。 2）通過對治理容量計量單位的峰值，可為供電部門再增加可觀的供電容量及電費來源。 3）將來隨著供電公司的獨立核算，在不影響總體kW．h收益下，還以減少向電廠的購電容量而提高投資效益。 4）均勻電網峰值后，將減少電網沖擊，降低事故隱患，更安全，意義十分重大，這在國外是重要的。 5）電廠可發展投資的效能，減少低谷時的容量空置。 6）實現負控及用電管理，計算機網絡化、自動化，提高管理水平 （7）對推動電力改革，特別計價體制改革提供了在更良好開展需求側管理的可能性的保證。 （8）通過企業需求側管理可上升到整個城市的需求側管理，從電力需求側管理可擴展到綜合能源需求側管理。 [ALIGN=CENTER] 圖11 綜合能源需求側管理界面 圖12 水、電、氣綜臺能源需求側管理[/ALIGN] 4、為更好開展用電大戶企業負荷控制（DSM）的建議 1）鑒于大多數企業缺乏對負荷控制（DSM）的方法與好處的了解，因此，廣泛開展的負荷控制（DSM）技術措施和成功案例的推介，有利于企業理解與接受這一工作的可行性，推動條件適合的企業首先開展這一工作。 2）鑒于相當一部分企業巳安裝負荷控制儀，因為這些負荷控制儀只能起到每年的“限電拉閘”作用，不具備常年的管理功能。因此．可對目前己裝有這些老一代的負荷控制儀的企業進行改造，使其不僅在“限電拉閘”需要時發揮作用，而且還可以在這以外的大部分時間里，為企業合理調控負荷，降低峰值功率，節約用電費用。這樣可改變企業對老的負荷控制儀只是拉他們電的看法，會受到企業的普遍自覺的歡迎，從而自愿而積極安裝負荷控制儀，開展負荷控制工作。 3）改革基本電費計費方式。如果能過渡到同國外一樣，全部采用最大需量（最高峰值）的基本電費計費方式，或者先采用象上海企業一樣的MD申報的基本電費計費方式，將會大大促進企業開展負荷控制（DSM）工作的積極性。 4）對于目前相當一部分按基本容量基本電費計費方式的企業，是否也可以提出最大允許峰谷差的考核要求，促使其自行開展負荷控制（DSM）工作。至少在每年夏、冬兩個用電高峰時節，要求其開展負荷控制（DSM）丁作，以緩解用電壓力，并可延緩及減少拉閘手段的運行時間段的來臨。鑒于這些企業目前沒有基本電費節約上的收益，政府是否按其減少的峰值功率給予一定獎勵。 5）地方供電部門需轉變觀念，特別是對企業降低需量少收基本電費的觀點，從大局的角度，按中國國家電力公司DSM宣傳冊的要求，支持并推動企業負荷控制（DSM）工作的廣泛開展．在計費方式選擇．峰值功率信號源提供，歷史負荷資料提供等方面給予企業方便。 6）從長期看，計費方式及供用電技術考核要求的改革，如推廣最大需量（最高峰值）或者MD申報的基本電費計費方式．同時增加企業用電峰谷差的考核要求，是負荷控制（DSM）工作得于長期開展，企業及城鄉用電不斷優化，峰谷差逐步減少，發、供、用電效能不斷提高，電網更安全可靠運行的基礎。 7）改變電力部門對企業電能質量的考核體系，從目前只有對功率因數單一獎罰考核，增加峰谷差的獎罰考核（還可以有諧波指標），使用戶更具主動性。 8）改變電力供應體制。目前供電部門即使降低峰谷差，也降低不了買電成本，因此應從電力供應體制上改革。