佛山工业企业分行业需求响应策略研究

何德卫，张远雄，徐青甫，吴元杰

（1.佛山供电局，广东 佛山 528200；2.广东卓维网络有限公司，广东 佛山 528200；3.量云能源科技有限公司，广东 佛山 528200）

佛山工业企业分行业需求响应策略研究

何德卫1，张远雄2，徐青甫2，吴元杰3

（1.佛山供电局，广东 佛山 528200；2.广东卓维网络有限公司，广东 佛山 528200；3.量云能源科技有限公司，广东 佛山 528200）

1 概述

佛山地区夏季高温时电网负荷过高，供应不足导致电网供电紧张，而且局部区域因特殊原因供电能力受限或电力负荷过高，因此，采用电力自动需求响应是有序用电的补充与发展。

电力自动需求响应是“互联网+智能技术+市场化手段”在大系统范围内将能源供应与需求优化平衡、综合应用的一个新的领域。它采用技术、经济与市场化的方法，在电力系统用电高峰时，根据电网总体或区域负荷的紧缺程度让客户自觉、自愿地调整其用电设备负荷以满足电力系统可靠性、动态优化平衡及系统性节能减排的要求。

1.1 国内外发展历程

美国电力市场目前是世界上实施需求响应项目最多、种类最齐全的国家，其工业用户能够针对价格或激励信号快速做出响应，也具有较好的用户参与度。

日本2014年底实施自动需求响应实证试验。文献［1］梳理了台湾电力工业的管理体制、市场模式和电价体系,重点分析可中断电价的实施策略及其包含的削峰填谷思想。文献［2］分析了韩国在紧急高峰负荷情况下工业企业需求响应策略与调度问题。

1.2 电力自动需求响应的作用

电力自动需求响应对电力系统和用电企业的作用是不同的：对电力系统而言，可以增加电网柔性调峰能力，削减高峰负荷及峰谷差，确保电网运行安全；实现电力负荷管理由强制到自愿的转变，减少电力高峰拉闸限电对企业的影响，提高用电企业、市民的用电满意度，减少拉闸限电的发生；实现系统性节能减排、改善空气质量、延迟或者减少电力系统的投资、提高资产效率；发展需求响应产业与产业链等、消纳新能源的间歇性，促进新能源的发展；对参与电力需求响应的用电企业而言，可以促进绿色、低碳佛山建设，体现企业社会价值，提升企业知名度。

1.3 试点工业企业需求响应的基本策略

根据参与企业自身负荷用电特性确定负荷削减量，制定荷削减策略。负荷削减策略可以归纳为以下几类：生产设备临时关停，临时性可调节生产性负荷关停；生产设备参数调整；非生产设备关停等。

2 典型工业行业高峰用电模式与需求响应策略

2.1 陶瓷行业

佛山是我国最大的建筑陶瓷生产基地和出口基地。陶瓷企业用电负荷特性方面：一般为三班制，一天24 h生产。一般晚上负荷最高，下午负荷次之，上午负荷较低，上午不适合参与响应。图1为某陶瓷企业负荷曲线图。

图1 某陶瓷企业2015-12-02实时负荷曲线图

生产设备方面，陶瓷行业主要用电设备有球磨机、抛光机、压机、空压机、碎机、造粉机、窑炉生产线（窑炉风机、窑炉传动系统等）。其中球磨机、抛光机、压机及窑炉生产线的各种设备为主要耗能设备。表1为陶瓷行业主要用电设备可中断潜力分析表。

表1 陶瓷行业主要用电设备可中断潜力分析表

由表1可知，陶瓷行业在球磨、球釉、压制成型、磨边抛光可中断的负荷较多。

需求响应能力评估方面，针对陶瓷行业的工艺流程和主要设备分析，可见此行业的需求响应策略为：最长响应时间1～3 h，需提前1天到3天通知调整。

2.2 铝型材企业

广东省铝材年产量约350万t，其中佛山300万t以上，佛山铝型材加工约占全国总产量的50%，是佛山十大优势产业之一。根据佛山市各企业2015年用电数据，统计出全市约有271家铝型材行业企业。表2为佛山市铝型材行业企业分布。

表2 佛山市铝型材行业企业分布

其分布比例情况见图2，主要分布在南海地区。

用电负荷特性方面，铝型材行业两班制运转，24 h连续运行，工作日与周末工作时间相同，属于二类负荷，供电可靠性要求较高，主要设备为挤压机与硅机。如果停电，挤压机需至少提前4 h通知，硅机则需要提前1个工作日通知。

图2 佛山5区铝型材行业分布情况图

铝型材行业的响应策略为：主要响应设备为挤压机，最长响应时间为1～2 h，需至少提前1天时间通知调整，响应负荷的能力是挤压机总负荷的20%左右。

2.3 食品饮料加工企业

根据佛山市各企业2015年用电数据，统计出全市约有63家食品饮料行业企业。食品饮料加工行业三班制运转24 h连续运行，工作日与周末工作时间相同，每天上午8:00到中午12:00负荷最高，负荷的高峰期为5—10月份，属于二类负荷，供电可靠性要求较高。表3为佛山市食品饮料行业企业分布。

表3 佛山市食品饮料行业企业分布

某食品饮料加工厂的2015年12月25日日负荷曲线如图3所示。

图3 某啤酒厂的日负荷曲线

表4为食品饮料加工行业用电设备可中断负荷潜力分析表。通过表4分析，食品饮料行业的响应策略为：主要响应设备为制冷机、空压机，最长响应时间为2.5 h，需至少提前1天时间通知调整，响应负荷的能力为变压器容量的60%左右。

2.4 化纤企业

佛山化纤行业主要分布于南海、禅城2个区，其中以佛山化纤集团规模较大。化纤工业生产基本可以划分为纺丝液制备、纺丝成形和后处理3个阶段，主要用电设备均属于一类负荷，供电可靠性要求高。生产班次为三班制，设备24 h连续运行，工作日与周末工作时间相同，负荷曲线形状基本一致。图4为2015年11月19日某化纤企业负荷曲线图。

表4 食品饮料加工行业用电设备可中断负荷潜力分析表

图4 某化纤企业负荷曲线图

佛山化纤行业主要工艺一般为涤纶、纺线及切片等，其中涤纶长丝生产工艺流程为原材料切片，一边送入熔体进行前纺，另一边送入聚酯切片进行前纺，然后分别进行后纺、报装；纺线生产工艺流程为棉纺送入前纺，然后后纺即可；切片生产工艺流程为PTA、EG等混合后分别进行熔体或切片即可。

表5为化纤行业主要用电设备可中断负荷潜力分析表。

表5 化纤行业主要用电设备可中断负荷潜力分析表

由表5可知，化纤行业在前纺工序开始可中断的负荷较多，可中断负荷的能力也最强。如果中断纺丝机和卷绕机，造成的影响是可能会有少许废品，影响较小。加弹机比较随机，对生产影响较小。化纤行业还配套了部分空压机，此负荷也可作为中断负荷。

2.5 塑料制品行业

佛山市塑料制品行业的主要产品有双向拉伸聚丙烯薄膜（BOPP）、双向拉伸尼龙薄膜BOPA、聚脂薄膜、编织布、人造革PVC、合成革PV、塑料线槽管等，5区内都有较多塑料企业。

塑料制品生产工艺因产品的不同，工艺也不同。基本为：原料选择、原料着色与配比、设计铸模、机器分解注塑、印花、组装检测成品、包装出厂，主要用电设备均属于一类负荷，供电可靠性要求高。生产班次为三班制，设备24 h连续运行，工作日与周末工作时间相同，负荷曲线形状基本一致。图5为塑料制品企业2015年11月10日负荷曲线图。

图5 塑料制品企业负荷曲线图

表6为塑料制品企业主要用电设备可中断负荷潜力分析表。塑料制品行业的需求响应策略为：通过安排生产计划，在响应事件内关停设备，停止部分生产来满足响应需求。最长响应时间较随机，一般1～4 h，提前1到3天通知。

表6 塑料制品企业主要用电设备可中断负荷潜力分析表

3 试点过程各类企业需求响应策略实施情况及效果

本次试点过程中各企业都根据自身用电方式制定了相应的需求响应策略，某陶瓷厂的响应策略及具体操作细节如表7所示。

表7 某陶瓷厂需求响应策略列表

某塑料五金厂的响应策略及具体操作细节如表8所示。

表8 某塑料五金厂需求响应策略列表

某啤酒厂的响应策略及具体操作细节如表9所示。

表9 某啤酒厂需求响应策略列表

某铝型材厂的响应策略及具体操作细节如表10所示。

4 改进建议

佛山实施电力自动需求响应的客户几乎全部为大工业用户，商业建筑与居民用电等用户未能参与其中，电力需求响应客户资源类型单一。

表10 某铝型材厂需求响应策略列表

本次响应的激励机制比较单一，需要考虑的是如何在电力市场开放的情况下，企业或者电力用户根据价格信号或其他激励机制自主做出响应，从而改变固有习惯用电模式。

在需求响应项目中，激励机制的设计是关键。随着智能电网的快速发展，先进的通信、控制等需求响应支撑技术增强了用户的响应能力。下一步可以将需求响应引入竞争的电力市场中，增加需求侧在市场中的作用，使市场竞争更为有效、价格更为合理，在促进电力市场的良性发展的同时，充分发挥价格等优化配置需求侧资源能力，创建各利益相关方共赢的局面。D

［1］ 肖欣，周渝慧，郑凯中，等.台湾实施可中断电价进行削峰填谷的需求响应策略及其成本效益分析［J］.中国电机工程学报，2014，34（22）:3 615-3 622.

［2］ Sang Seung Lee.DSM and DR Strategies for Sudden Demand Increases in the South Korean Power System［C］.National Harbor，MD（Washington，DC Metro Area），Maryland，USA.IEEE PES General Meeting, 2014.

［3］ A T McKane，M A Piette.Opportunities，barriers and actions for industrial demand response in California［Z］. 2008.

Demand response strategies for multiple manufacturing sectors in Foshan city

HE De⁃wei1,ZHANG Yuan⁃xiong2,XU Qing⁃fu2,WU Yuan⁃jie3

（1.Foshan Power Supply Bureau,Foshan528200,China;2.Guangdong Zhuowei Network CO.,Ltd., Foshan 528200,China;3.Cloud Energy Technology Co.,Ltd.,Foshan 528200,China）

首先介绍了需求响应在国际上的发展历史以及国内在此方面的探索，描述了需求响应对电网公司及电力用户的影响。接着以具体实例详细分析了陶瓷、铝型材、食品、化纤和塑料等行业的生产流程，并在此基础上制定了这些行业的典型峰值负荷削减策略。通过实际需求响应事件的响应过程，验证了上述峰值负荷削减策略的有效性。最后，结合中国的实际情况给出了需求响应在我国进一步发展的建议。

需求响应；策略研究；负荷削减

Firstly the paper introduced the development of de⁃mand response in foreign countries and in China,and described the benefit of demand response to utilities and customers.Then it ana⁃lyzed the work flow of porcelain,aluminum,food,chemical fiber and plastics industry and made load shedding strategy of these indus⁃tries.Practical demand response event verified the effectiveness of such strategy.Finally the paper gave the advice of further develop⁃mentofdemandresponseinChina.

demandresponse;strategystudy;loadreduction

F407.61；TK018

C

1009-1831（2017）03-0035-04

10.3969/j.issn.1009-1831.2017.03.008

2017-02-08