江苏电力负荷管理的创新及实践

李 斌，顾国栋

（国网江苏省电力公司，南京 210024）

江苏是中国的经济大省，综合经济实力在全国一直处于前列，江苏省电力公司各项生产经营指标也居于国家电网公司系统前列，是国家电网公司系统内售电量最大的省级电网公司。江苏电力不仅承担着支持江苏地方经济发展，同时也为中国最重要的经济金融中心——上海提供强有力的电力支撑。然而由于江苏是资源小省、人口经济大省，大量的电力资源来自于中西部外送电，自身调峰电厂建设由于受地域、环境等方面的影响趋于饱和，电网调峰压力巨大，因此江苏的电力需求侧管理工作异常繁重，也是国内实施有序用电次数最多、规模最大的省份之一。

近年来，江苏用电负荷持续增长。2013年江苏最高负荷达到8 191万kW，成为国家电网系统首个负荷超8 000万kW的省级电网。2015年最高调度用电负荷已达8 480万kW（8月5日13：10），但其中达到最高负荷95%以上的尖峰负荷持续时间短，2013年尖峰负荷持续时间仅为74.9 h，2014年仅为24.5 h。因此，如何有效削减短时尖峰负荷已经成为近年来江苏省电力公司在电力负荷管理方面的主要研究方向。

经过对江苏电网尖峰负荷的分析，空调负荷等非工负荷已成为形成电网尖峰负荷的主要因素。2013年，江苏空调负荷超过了全省1/3的负荷量，约2 800万kW。2015年，即便在凉夏天气影响下，全省空调负荷仍释放约2 700万kW。然而，传统的电力负荷管理手段主要面向大中型工业用户的生产性负荷，其优点是执行对象集中，执行到位率高，单位用户执行容量大；缺点是有序用电仅由少量大中型工业用户的生产性负荷来承担，而中小型工商用户、居民用户的用电负荷却不受约束，影响了地方经济的发展，也有失公平公正。

江苏省电力公司针对江苏电网在电力需求侧管理工作中面临的新形势，从公平公正角度出发，积极创新探索，特别是在非工空调参与电网调峰、居民用电智能化管理、基于尖峰电价/可中断负荷激励引导柔性负荷参与电网需求响应等方面进行了有益的探索，形成了一套完整的电力负荷管理创新体系，并且在江苏电网进行了大规模实践，取得了显著的经济和社会效益[1—2]。

1 总体思路

江苏省电力公司对需求侧管理工作高度重视，近十多年来在需求侧管理方面持续投入，在电力负荷管理方面进行了有益的探索和实践。总体来说，江苏电力负荷管理创新分为4个阶段[3]，如表1。

第一阶段，传统有序用电阶段。江苏省电力公司以覆盖全网用户的用电信息采集系统为依托，建成了全国最大的负荷管理系统，目前已实现50 kVA以上容量用户的全覆盖，具备可监测能力6 200万kW，可控制能力4 800万kW，对绝大多数的工商业用户实现了负荷监控，可实现4轮负荷控制，成为江苏电网应对大容量负荷缺额的重要手段。

表1 江苏电力负荷管理总体思路

第二阶段，非工负荷调峰阶段。江苏省电力公司积极寻找形成电网尖峰负荷的主要因素，将非工负荷（尤其是空调负荷）纳入有序用电精细化调控范畴.例如：江苏电网针对空调负荷开展空调负荷参与电网调峰的实践，目前已完成1 172栋公共楼宇62万kW空调负荷的调控改造，其中62栋公共楼宇的8万kW空调负荷实现了柔性控制；完成40万户居民用户分散式空调的监控。

第三阶段，电力需求响应阶段。江苏省电力公司积极向江苏省物价局、经信委等有关部门汇报，推动出台了季节性尖峰电价和江苏省电力需求响应实施细则，通过尖峰电价和激励补偿，引导用户主动进行负荷调控。2015年8月4日14：30至15：00，江苏实施了首次全省范围内的电力需求响应，邀约557家企业用户和8家负荷集成商（涉及586户），邀约负荷162.74万kW，实际参与用户513户、参与集成商8家，实际响应减少负荷达165.77万kW，圆满达成此次需求响应目标。此次需求响应的成功实施，标志着江苏电力负荷管理由有序用电的行政手段向需求响应等市场化方式转变。

第四阶段，负荷紧急群控阶段。江苏电力探索非生产性负荷一键式调控，当电网出现异常扰动或事故时，实现大规模负荷从分钟级到秒级的紧急群控，提升特高压异常情况或区域电网重特大故障事故异常风险防护能力，防止电网的大范围停电，保障重要性负荷、生产性负荷的正常用电，提高江苏电网防御灾害的能力。

2 创新体系

为了更好地支撑电力负荷管理4个阶段的实践应用，江苏省电力公司持续开展管理创新，面向工业负荷、商业负荷、居民负荷以及分布式电源/储能等，基于电力需求侧管理理论和相关政策，建立了技术支撑体系，推动政府出台了配套支持政策。图1显示了江苏电力负荷管理的创新体系。

2.1 电力负荷管理理论研究

在理论方面，形成了面向传统负荷、居民负荷和非工负荷的全负荷管理理论[4]，其中用户有序用电价值体系为江苏电力首创。

图1 江苏电力负荷管理创新体系

传统的有序用电安排优先选择大工业用户，因为它们的降负荷效果明显，选择较少的企业就能迅速到达预期的降负荷效果，但这种方法显然忽视了大工业用户的利益，在一定的资源总量下，并不是效益最高的安排方法，这是对社会资源的一种浪费。

用户有序用电价值体系就是通过建立一系列的指标来评估用户参与避峰、调休、错时和检修等有序用电措施的适合程度和潜力大小，是衡量单个用户执行有序用电相关措施潜力的标准化体系。通过对用户所在行业、用电容量等静态指标和用户保安负荷、周休日时间等有序用电特性指标进行分析建模，实现用户参与避峰、错峰、调休等有序用电措施的价值量化，为有序用电方案编制、计划执行提供了有效的量化依据。有序用电（负控）价值体系[5]见图2。

图2 有序用电（负控）价值体系

用户有序用电价值体系的建立，一是解决了有序用电措施公平性问题，企业参与有序用电的措施类型、次序得到量化和规范，为地方政府和供电企业编制方案提供了决策依据；二是解决了有序用电控制精准度问题，通过信息化手段对用户有序用电价值进行动态评价，能最大程度实现对电力供应缺口的精确弥补；三是解决了有序用电措施执行效果评价问题，改变了原先粗放式、单一性有序用电评价方式，通过对每个用户执行和影响的细化分析，为涉及广泛的有序用电工作提供了更为科学的多目标决策方法。

2.2 电力负荷管理技术创新

在技术创新方面，面向非工负荷（主要是集中式空调负荷）、居民负荷，形成了以柔性控制为特色的集中式空调调控技术创新[6—7]，以大规模智能插座应用的居民用电负荷调控技术创新，并构建了基于有序用电价值体系的有序用电智能辅助决策系统。如图3所示。

图3 有序用电（负控）技术创新

2.2.1 建立智能决策系统，实现有序用电精准调控

为进一步提高有序用电管理工作的科学性和有序用电调控的精准度，江苏省电力公司将用户有序用电价值体系研究成果转化应用，研究开发了有序用电智能决策系统。系统对有序用电工作提供了全过程数据监控、智能化辅助决策、全量化指标评价等方面的功能。

相比于以往的有序用电工作，有序用电智能决策系统的应用具有以下优势：一是方案编制更加富有针对性，针对每个用户的负荷特性进行分析聚类，智能推荐用户适合参与的有序用电措施类型，实现方案的“一键化”编制；二是方案执行更加精准有效，通过跟踪每个用户近期用电情况的变化，随时掌握每个用户的实际可调控能力，确保有序用电执行“不多控、控到位”；三是对标评价更加科学全面，通过建立用户数据、执行过程的监测体系，对有序用电方案编制、执行过程监控、执行效果评估等全过程工作进行评价，所有结果均能通过系统监测数据进行量化分析，有效提高工作质量。

2.2.2 研究非工用户空调负荷控制措施

针对空调负荷逐年提升的情况，江苏省电力公司加大调研力度，在江苏省经信委的支持下，积极倡导非工用户中央空调负荷参与有序用电。一是积极落实中央空调负荷监控管理。与商场、宾馆、写字楼等类型用户开展沟通，充分利用负荷管理信息终端的功能拓展，将用户规模较大的中央空调纳入负控管理，实现单独监控。自2013年以来，全省已完成超过1 100栋左右的公共楼宇的中央空调调控改造工作，夏季空调可监控容量总计62万kW；二是积极研究公共楼宇负荷智能调控。江苏省电力公司开展了以公共楼宇的集中式空调负荷柔性控制为重点的技术攻关，同时对用户提供节能服务和落实有序削峰管理，实现电网和电力用户的效益双赢。

2.2.3 探索居民用户负荷管理措施

江苏居民用电虽仅占全社会用电量10%左右，但在夏季高峰用电时段，全省居民负荷约计3 000万kW，超过全省用电负荷的1/3，对地区负荷平衡工作产生较大影响。

针对这一情况，江苏电力认真开展居民负荷特性研究，积极探索需求侧管理手段。2014年，江苏省电力公司向苏南经济发达地区40万户居民免费发放了“节能插座”，尝试培养居民用户良好的用电习惯，引导用户减少高峰电力资源消耗。

为进一步深化居民电力需求侧管理措施，江苏省电力公司启动了“居民能效优化管理试点建设”项目，通过推广家居智能用电设备，努力实现家庭大功率电器（空调、热水器等）在线智能化管理，使用户即享受到远程控制家电的智能化体验，同时获得家庭用电数据分析、电器能效对标等多种个性化服务。

2.3 电力负荷管理政策支撑

2.3.1 聚合社会调控资源，充分调动社会企业积极性

为进一步提高负荷管控的精细化水平，将负荷管理从用户开关侧向设备侧延伸。江苏省电力公司积极调动内外部各界资源，推广电能在线监测。一是积极推广电能服务管理平台应用，投资建设电能在线监测点800个，有效提升了用户的电能管理水平；二是积极营造全社会参与氛围，培育电能服务市场，推动电能在线监测用户超过2 000户，监测点超过3万个，有效提升市场覆盖水平；三是积极聚合社会调控资源，与部分社会化电能服务商开展深度合作，将社会可调控负荷资源化为己用。

2.3.2 实施季节尖峰电价，建立省级电网需求响应机制

随着电力市场改革的不断推进，为积极落实国家《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发[2015]9号）文件精神，江苏于2015年夏季正式开始实施夏季尖峰电价，根据全省负荷运行特点，针对本地区315 kVA及以上的大工业用户增设2个持续1 h的尖峰用电时段[8]。

同时江苏电力将尖峰电价增收资金专款专用，形成用于实施需求响应的资金池。对315 kVA及以上容量大工业用户、实现空调负荷单独监控的非工业用户开展电力需求响应，积极组织近600户企业和9家负荷集成商参与，合计响应资源近180万kW，实现国内首个能力达100万kW以上的省级电网规模化需求响应。

3 电力负荷管理的实践

近年来，江苏省电力公司在电力需求侧管理实践创新方面，重点开展了非工空调负荷（公共楼宇集中式空调、居民分散式空调等）的调控实践，其中以公共楼宇集中式空调调控最有特色[9—10]。

3.1 公共楼宇空调整体调控效果

2015年8月5日上午10:30～11:00，江苏省电力公司实施了全省公共楼宇空调负荷实控，共有1 072户公共楼宇用户参与，调控负荷达14.88万kW。其中刚性（以启动控制为主）调控用户数1 032户，调控负荷13.68万kW；柔性调控（以调节空调运行参数为主）用户数40户，调控负荷1.2万kW。

3.2 公共楼宇空调负荷刚性控制效果

对于公共空调刚性调控效果，以江苏宜兴华地百货为例，在8月5日调控测试中，调整2台主机负荷，执行前负荷约为：675 kW，执行后19 kW，降负荷656 kW，执行效果简单到位，但执行过程中温度快速上升，对舒适度有较大影响。

3.3 公共楼宇空调负荷柔性调控效果

对于公共空调柔性调控，主要采用调控主机运行参数，以及末端运行参数的方式，主要的调控控制策略如表2。

对于公共楼宇空调负荷柔性调控效果，以建设银行江苏省分行为例，在8月5日调控测试中，调整2台主机的出水温度，主机的出水温度从7℃逐步调节到11℃，调控过程负荷从667 kW降到163 kW，降负荷504 kW，负荷逐步下降。调控过程如表3所示。

表3 柔性调控执行策略过程一览表

同时，在柔性调控过程中[11—12]，室内温度变化范围都在人体舒适度承受范围内，尤其是室内温度在前30 min几乎没有变化。

4 结束语

近年来，江苏省电力公司在电力负荷管理方面进行了持续的创新，构建了完整的电力负荷管理创新体系，未来将继续深入开展电力负荷管理工作，预计在2016年迎峰度夏前，实现全省非工业用户中央空调调控改造全覆盖，其中空调柔性调控覆盖超过400家，2015年底居民用户负荷可控能力预期达5 MW。

为了确保特高压直流大受端电网安全运行，江苏省电力公司将开拓用户负荷批量群控新思路，探索新形势下大电网安全保护路径，通过用户可调控能力的集约化应用，建立特高压电网故障情况下，从电网到电厂、负荷、用户的秒级绿色通道，确保大区互联电网的安全稳定运行，预期在2017年实现苏州地区和全网部分大用户的示范应用。

[1]张钦，王锡凡，付敏，等.需求响应视角下的智能电网[J].电力系统自动化，2009，33（17）：49-55.

[2]牛东晓，陈志强.电力市场下的需求响应研究[J].华东电力，2008，36（9）：5-9.

[3]卢键明.我国电力需求侧响应的模型方法及实施模式研究[D].北京:华北电力大学，2009.

[4]颜庆国，薛溟枫，范洁，等.有序用电用户负荷特性分析方法研究[J].江苏电机工程.2014，33（6）：48-54.

[5]颜庆国，薛溟枫，陈楚.有序用电价值评价体系下的用户避峰价值模型[J].电气应用.2014 ，33（23）：125-129.

[6]颜庆国，张昊纬，薛溟枫，等.集中式中央空调器负荷管理模式研究及影响分析[J].电气应用.2014，33（22）：108-114.

[7]张延宇，曾鹏，李忠文，等.智能电网环境下空调系统多目标优化控制算法[J].电网技术，2014，38（7）：1 819-1 826.

[8]丁伟，袁家海，胡兆光.基于用户价格响应和满意度的峰谷分时电价决策模型[J].电力系统自动化，2005，29（20）：10-14.

[9]张琪祁.上海电网家用空调负荷特性试验圆满结束[EB/OL].[2013-03-18].http://www.sh.sgcc.com.cn/load.LoadPage.d?siteCode=sdsd&newsid=1646947&page=detail_zxzx.xml.

[10]Lu Ning.An evaluation of the HVAC load potential for providing load balancing service[J].IEEE Transactions on Smart Grid，2012，3（3）：1 263-1 270.

[11]刘斌，杨昭，朱能，等.舒适性与空调系统能耗研究[J].天津大学学报，2003，36（4）：489-492.

[12]王丹，范孟华，贾宏杰.考虑用户舒适约束的家居温控负荷需求响应和能效电厂建模[J].中国电机工程学报，2014，34（13）：2 071-2 077.