電力能效統(tǒng)籌的市場(chǎng)交易體系及保障機(jī)制研究

鮑潔 任博強(qiáng) 王中榮 林曄 暢雅迪

[摘 要]以電力能效統(tǒng)籌為目標(biāo)，建立電力市場(chǎng)交易體系，并提出相應(yīng)的保障機(jī)制，對(duì)于提升能源利用率和提高整個(gè)電力系統(tǒng)的工作水平都有重要意義。文章以對(duì)電力能效統(tǒng)籌概念的深入分析為基礎(chǔ)，探討了如何建立電力能效統(tǒng)籌的市場(chǎng)交易體系，并對(duì)其持續(xù)改進(jìn)以及保障機(jī)制的建立方式。

[關(guān)鍵詞]電力能效統(tǒng)籌;市場(chǎng)交易體系;保障機(jī)制

隨著科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步和人民生活水平的提高，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于電量的需求越發(fā)增大，因而國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)與運(yùn)行問(wèn)題的重視程度日漸增高，加大了資源的投入力度，也提出了更高的要求：既要合理設(shè)計(jì)，保證線(xiàn)路的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又要與國(guó)際接軌，推動(dòng)自動(dòng)化發(fā)展，同時(shí)要契合節(jié)能環(huán)保理念，做好安全措施并提升能源利用率。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)久發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)已經(jīng)取得很大進(jìn)步，但在電力能效和市場(chǎng)管理方面仍然存在諸多問(wèn)題，唯有認(rèn)真研究現(xiàn)狀，才能夠從根本上提升電力能效統(tǒng)籌工作的水平，使市場(chǎng)秩序更加規(guī)范。

1 電力能效統(tǒng)籌的概念

所謂能效，與機(jī)械效率有著異曲同工之妙，在能源方面指的是能夠使人類(lèi)獲取利益的能源與總消耗量，而從電力消費(fèi)者的角度來(lái)看，它指的就是電力系統(tǒng)能夠?yàn)榻K端用戶(hù)提供的電能服務(wù)與消耗的能源總量之比。如今我國(guó)發(fā)電量已經(jīng)達(dá)到一定水平，最常用的火力發(fā)電所消耗的煤和石油等燃料也逐漸下降，能夠趕得上發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，然而，我國(guó)的能耗依然較低，能源利用率有待提升。要知道，火力發(fā)電所使用的都是一次性能源，近年來(lái)我國(guó)開(kāi)采力度逐漸增大，它們含量逐漸減少且無(wú)法得到補(bǔ)充，勢(shì)必在不久的將來(lái)影響我國(guó)電力事業(yè)，因此我國(guó)必須采取有效措施提升電力能效。

而所謂統(tǒng)籌工作，顧名思義，便是進(jìn)行統(tǒng)一的、基于全局的籌劃，具體來(lái)說(shuō)便是以全部工序所需時(shí)間和資源為參數(shù)，明確各道工序間復(fù)雜而微妙的關(guān)系，從而得出反映各部分關(guān)系的圖像，并從關(guān)系圖中得到對(duì)全局有著較大影響的路線(xiàn)，從而對(duì)整個(gè)事務(wù)進(jìn)行合理安排。電力能效統(tǒng)籌指的便是統(tǒng)一對(duì)影響電力系統(tǒng)能效的因素進(jìn)行規(guī)劃和管理以及監(jiān)督，它需要整個(gè)電力系統(tǒng)涉及的各個(gè)部門(mén)進(jìn)行通力合作，在我國(guó)這個(gè)龐大的社會(huì)主義國(guó)家，這種工作才能夠順利進(jìn)行。

中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)常務(wù)理事莫志祿曾經(jīng)提出：在2016年我國(guó)能耗水平比起20世紀(jì)80年代已經(jīng)降低了七成左右，比起2000年也有三成以上的下降，然而我國(guó)消耗的能源絕大多數(shù)仍然是傳統(tǒng)的煤炭資源，燃燒熱較低，并且在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量污染性氣體，如氮硫氧化物，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)達(dá)國(guó)家普遍進(jìn)入的油氣時(shí)代水平，并且在我國(guó)仍然以煤炭為主要發(fā)電能源時(shí)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)逐漸采用可再生能源代替一次性能源，此外，我國(guó)對(duì)于提升能效問(wèn)題的重要性依然缺乏認(rèn)識(shí)。目前，非化石能源消費(fèi)在全世界的能源結(jié)構(gòu)中占比不到1/5，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，可再生能源都絕不可能代替化石能源，若是沒(méi)能做好能效統(tǒng)籌工作，就無(wú)法緩解溫室效應(yīng)。而在電力系統(tǒng)中，唯有依靠提高能效和控制能源使用量，才能夠應(yīng)對(duì)將來(lái)資源緊張問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)國(guó)家制定的既定發(fā)展目標(biāo)，因此電力能效統(tǒng)籌工作有著非凡的意義。

2 電力能效統(tǒng)籌的市場(chǎng)交易體系分析與改進(jìn)措施

（1）建立信息化市場(chǎng)管理平臺(tái)。電力能效統(tǒng)籌工作的順利完成離不開(kāi)運(yùn)行機(jī)制的助力，為此，我國(guó)必須結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，建立并完善一套運(yùn)行機(jī)制，使電力系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都能夠做到透明運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。完善的市場(chǎng)機(jī)構(gòu)，需要將價(jià)格信號(hào)和資金流通進(jìn)行透明化，并實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)信息共享，便于不同地區(qū)的市場(chǎng)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)，將物價(jià)和電價(jià)進(jìn)行統(tǒng)一。此外，還能使市場(chǎng)主體根據(jù)共享信息，按照一定的規(guī)則來(lái)調(diào)整運(yùn)行方向和決策。為此，電力系統(tǒng)各部門(mén)可以利用信息化技術(shù)，建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。該平臺(tái)需要具備的功能有：

①資金管理。該系統(tǒng)需要具備根據(jù)市場(chǎng)實(shí)際情況，如燃料價(jià)格和場(chǎng)地費(fèi)用等，并結(jié)合使用者的實(shí)際情況進(jìn)行資金預(yù)算和給出最優(yōu)方案的功能，電力系統(tǒng)相關(guān)的各個(gè)部門(mén)和企業(yè)等的資金管理都有不同的方法，該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)對(duì)象的不同有針對(duì)性地進(jìn)行運(yùn)算;它還需兼有上報(bào)和審批功能，使得整個(gè)大市場(chǎng)中的成員都能夠在其中聯(lián)系上級(jí)或者下級(jí)部門(mén)，減少資金審批工序，提升效率，節(jié)約時(shí)間，從而降低管理成本。還要嚴(yán)格記錄資金去向和申請(qǐng)人、審批人，并妥善保管申請(qǐng)資金的憑據(jù)，將責(zé)任明確到人，方便在出現(xiàn)問(wèn)題后進(jìn)行追責(zé)。

②設(shè)備和能源管理功能。設(shè)備和能源的管理功能主要針對(duì)發(fā)電企業(yè)和送電部門(mén)，記錄和管理能效需要依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，如能源的購(gòu)進(jìn)情況和消耗速度，以及各種設(shè)備的品牌和效率等，該系統(tǒng)必須收錄以下信息：首先，發(fā)電和送電等企業(yè)單位中各種類(lèi)型的機(jī)械設(shè)備的詳細(xì)信息，如發(fā)票和使用說(shuō)明，還有各種發(fā)電器械的工作效率和能效數(shù)據(jù)，并具備智能對(duì)比功能，能夠分出設(shè)備的優(yōu)劣;當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)老化和報(bào)廢等問(wèn)題時(shí)，它需要自主更新統(tǒng)計(jì)信息，不可出現(xiàn)紕漏。其次，市場(chǎng)各類(lèi)能源價(jià)格與品質(zhì)等信息，還需綜合考慮各項(xiàng)消耗，并記錄企業(yè)購(gòu)進(jìn)的各類(lèi)資源數(shù)目，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)電時(shí)所消耗的能源并據(jù)此計(jì)算出能效，比較不同企業(yè)單位的電力能效，每隔一段時(shí)間都做出排名，呼吁名次靠后的企業(yè)和單位向先進(jìn)者學(xué)習(xí)。最后，能源損耗信息，在發(fā)電廠(chǎng)、輸電線(xiàn)路等處都會(huì)存在能源損耗，會(huì)降低電力能源消費(fèi)者角度的能效，也就是使得終端用戶(hù)所獲得的電能服務(wù)質(zhì)量降低。提高能效的兩大方法便是減少能源損耗和增加單位數(shù)量能源的發(fā)電量，因此該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)據(jù)實(shí)記錄消耗的能源總量與終端獲得的電能，從而計(jì)算出能源損耗，便于人們發(fā)現(xiàn)浪費(fèi)能源最多的環(huán)節(jié)并作出改進(jìn)，以提升能效。

③市場(chǎng)考核評(píng)價(jià)功能。該系統(tǒng)要錄入市場(chǎng)中各個(gè)企業(yè)和單位的信息，并對(duì)其行為和能效作出準(zhǔn)確記錄，形成單獨(dú)的檔案，以供市場(chǎng)管理部門(mén)參考和進(jìn)行宏觀調(diào)控。對(duì)于能效較高、成本較低、能源損耗較少的企業(yè)和單位，應(yīng)當(dāng)予以表?yè)P(yáng)，并給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)，請(qǐng)他們分享自己的經(jīng)驗(yàn)，讓其采取的有效方法迅速擴(kuò)散和普及，從而大范圍地提升電力能效。

④信息共享功能。電力市場(chǎng)與其他市場(chǎng)相比更為龐大，它包括三個(gè)部分，即負(fù)責(zé)利用能源進(jìn)行發(fā)電、為終端用戶(hù)輸送電能、使用電能，也就是發(fā)電、輸電與用電三個(gè)體系，它們緊密相連，不可分割。系統(tǒng)需要具備信息共享功能，除了方便企業(yè)單位之間分享經(jīng)驗(yàn)，還能夠使不同地區(qū)的電力市場(chǎng)之間能夠方便地進(jìn)行交流，管理者可通過(guò)對(duì)比總結(jié)進(jìn)行宏觀調(diào)控，提升整個(gè)市場(chǎng)的能效。最后，它要公開(kāi)資金來(lái)源與去向，讓企業(yè)相關(guān)信息能夠被廣大同行看到，使各個(gè)企業(yè)單位之間形成內(nèi)部監(jiān)督體系，提升管理工作的透明度，減少在電力市場(chǎng)管理方面投入的人力資源。

（2）改善舊有的計(jì)算方法。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算指的是在給定電力系統(tǒng)原件參數(shù)、符合參量等一定的相關(guān)條件下，計(jì)算電力系統(tǒng)中各個(gè)部分相關(guān)數(shù)據(jù)的一種計(jì)算方法，通常用來(lái)研究電力系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行過(guò)程中提出的一系列問(wèn)題，是電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行工作的前提，同樣也是故障分析中的基礎(chǔ)。在編制年運(yùn)行方式時(shí)，選擇潮流計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，以供調(diào)度員參考，并且據(jù)此對(duì)相關(guān)規(guī)劃部門(mén)提出有效的見(jiàn)解，為提高基建進(jìn)度做出貢獻(xiàn)。在正常檢修與特殊運(yùn)行方式下，進(jìn)行潮流計(jì)算可幫助編制日運(yùn)行方式，指導(dǎo)發(fā)電廠(chǎng)開(kāi)機(jī)方式，調(diào)整方案，使之更加契合要求。在出現(xiàn)預(yù)想中的事故時(shí)，潮流計(jì)算可給出最優(yōu)解決方案，并計(jì)算出設(shè)備退出運(yùn)行時(shí)對(duì)于電力系統(tǒng)靜態(tài)安全的影響。另外潮流計(jì)算還可為繼電保護(hù)裝置等提供數(shù)據(jù)。

除此之外，電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算能夠發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，還能通過(guò)二次計(jì)算得出各部分消耗的功率，從而得出某一特定時(shí)間段內(nèi)電力系統(tǒng)產(chǎn)生和消耗的電能，再通過(guò)對(duì)所用資源的計(jì)算，便可得出能效，為市場(chǎng)交易提供依據(jù)。潮流計(jì)算始于20世紀(jì)中期，迄今已逾60年，經(jīng)過(guò)不斷發(fā)展與完善，已經(jīng)達(dá)到比較成熟的水平，但仍然存在一定的問(wèn)題，如臨近多根與電壓在重負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的不穩(wěn)定情況、牛頓潮流算法中的某些病態(tài)條件不收斂問(wèn)題和得到的計(jì)算結(jié)果不精確的問(wèn)題。因此，MATLAB的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。顧名思義，它指的是應(yīng)用MATLAB軟件對(duì)給定的電力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。該軟件功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)處理和計(jì)算的效率極高，但操作卻十分容易，使用起來(lái)很是方便。只要事先編輯好相應(yīng)的程序，再將從系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算的結(jié)果推算出的矩陣帶入其中，就能夠得到最終結(jié)果，完成潮流計(jì)算。該方法具有快捷簡(jiǎn)便、節(jié)省內(nèi)存和可靠收斂等優(yōu)點(diǎn)，若是能夠深入推廣，必將大大減少迭代次數(shù)，使得計(jì)算過(guò)程的步驟變少，并且更為簡(jiǎn)單，從而提升潮流計(jì)算速度和結(jié)果的可靠性，如此一來(lái)，就能夠減少市場(chǎng)交易中頻繁出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確問(wèn)題，為資金管理和運(yùn)算提供更為可靠的數(shù)據(jù)，從而提高市場(chǎng)管理效率。

3 電力能效統(tǒng)籌交易市場(chǎng)保障機(jī)制分析

（1）電價(jià)的宏觀調(diào)控。電在如今乃是不可缺少的資源，如同水源、食物一般支撐著人們的生活工作，電價(jià)就如同古代糧食價(jià)格，關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，必須引起重視。為保證電價(jià)公正合理，應(yīng)當(dāng)采用的方法為分時(shí)電價(jià)調(diào)節(jié)法。它的含義為供電和輸電公司根據(jù)居民用電情況繪制圖表，從中找出用電峰谷期，并進(jìn)行電價(jià)的分析與適當(dāng)調(diào)整，小幅升高高峰期價(jià)格和降低低谷期價(jià)格，使得居民能夠在不影響工作和生活的前提下自覺(jué)隨之調(diào)整用電時(shí)間，緩解供電部門(mén)的壓力，盡量使得用電情況變得平均和緩。

這種方法能夠提升用戶(hù)終端的用電效率并優(yōu)化資源配置，最重要的是，可以防止供電不足時(shí)消耗大量能源進(jìn)行緊急發(fā)電從而降低能效，也可以防止供電過(guò)剩造成的浪費(fèi)，讓電力市場(chǎng)運(yùn)行更為平穩(wěn)。

（2）改善市場(chǎng)管理模式，增加中間方。在過(guò)去的管理模式中，發(fā)電、輸電、用電三方都是由我國(guó)行政管理體系統(tǒng)一進(jìn)行管理，然而政府人員數(shù)量有限，這三方之間又互相存在關(guān)聯(lián)，政府想要管理如此龐大的交易市場(chǎng)實(shí)在是力不從心。為了解決這一問(wèn)題，可在政府與市場(chǎng)之間再增添一個(gè)中間方，它負(fù)責(zé)對(duì)市場(chǎng)的直接監(jiān)管，包括對(duì)資金來(lái)源去向的審查核實(shí)、對(duì)能效的計(jì)算、對(duì)能源利用率的考察等，每隔一定時(shí)間它就將數(shù)據(jù)如實(shí)上報(bào)給政府部門(mén)，由政府部門(mén)進(jìn)行二次審查管理，如此一來(lái)，增加了數(shù)據(jù)核查次數(shù)，可保證數(shù)據(jù)的可靠性與真實(shí)性，督促電力市場(chǎng)中各個(gè)部分兢兢業(yè)業(yè)地完成工作，而政府有了固定的數(shù)據(jù)來(lái)源，也不必對(duì)發(fā)電、輸電和用電三方進(jìn)行逐一管理，節(jié)省了政府的人力資源，而且新行業(yè)的誕生必將帶來(lái)一定量的就業(yè)崗位，政府可以根據(jù)當(dāng)?shù)厝瞬攀袌?chǎng)的實(shí)際情況確定錄用標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也能夠掀起學(xué)習(xí)熱潮，可謂一舉多得。

4 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)電力能效仍然不能趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，并且電力市場(chǎng)中也存在諸多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，電力系統(tǒng)關(guān)乎國(guó)計(jì)民生，必須采取相應(yīng)的手段提升能效，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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