电动机设备的需求侧管理措施效益分析

电动机设备的需求侧管理措施效益分析

吴晓刚

（中铁十二局集团有限公司勘测设计分公司山西太原030024）

摘要：电力需求侧管理（DSM）是实现电力工业及全社会可持续发展的重要途径，实施电力需求侧管理能够缓解电力供需矛盾，保证电网的安全稳定运行。论文在介绍电力需求侧管理重要性的基础上，给出了基于节能项目的需求侧管理效益评估模型，同时针对电动机设备结合山西某钢铁企业在节能改造过程中的具体实例，进行了效益评估计算。通过计算表明，对电动机设备实施电力需求侧管理不仅能够达到很好的节电效果，同时为全社会节约了一次能源，减少了污染物的排放，真正实现了各方受益的目标。

关键词：电力需求侧管理；效益评估模型；电动机；益本比；节能

0引言

电力需求侧管理（DSM）是综合资源规划（IRP）的主要组成部分，反映了20世纪80年代以来负荷管理的新思维。它是指在政府法规和政策的支持下，采取有效的激励和引导措施以及适宜的运作方式，通过电力公司、能源服务公司、产品供应商、电力用户等共同协力，提高终端用电效率和改变用电方式，实现社会效益最好、各方受益、最低成本能源服务所进行的管理活动。

对社会而言，实施DSM可以减少电力需求，减少一次能源的消耗和污染物的排放，缓解资源和环境的压力，具有巨大的社会效益；对电力用户而言，实施DSM，通过优化用电方式，提高电效，可以在完成同样用电功能的前提下减少电量消耗和电力需求，节省电费支出，降低生产经营成本，提高产品在市场上的竞争力；对于发电企业而言，实施DSM，可以改善电网的负荷均衡性，提高发电设备利用小时数，降低供电单耗和供电成本，减少电力建设投资；对供电企业而言，实施DSM可以缓解高峰时段电网调峰的压力，提高供电可靠性，特别是在电力供需形势紧张的情况下，产生资源优化利用和电网安全双重功效，减少拉闸限电的次数。用户采取节电措施，用电量、电费虽然下降了，但是具有了电费成本的优势，从而提高了市场竞争力，在扩大和发展生产的同时，反过来又促进了供电企业增供扩销业务。

根据有关部门统计，全国风机、水泵、压缩机类通用机械设备、电动机总功率为1.6亿千瓦，年耗电3200亿千瓦时，其中80%左右为交流电动机恒速拖动。如其中一半采用变频调速技术，按提高能效25%测算，每年可节约电能640亿千瓦时左右；据专家估计，我国电机总量中有55%以上的中、低压电机，如采用高效电机替代，并将其节约的电力作为一种可替代资源评估，相当于减少或延缓投入发电机容量1500万千瓦。

2002年冬季以来,全国大多数省市出现了电力紧张现象。为缓解电力紧张形势，在加强电源建设的同时，国家也出台了诸如提高电价、实施峰谷分时电价、加强需求侧管理等相关政策，鼓励节约用电。电动机作为用电大户，其耗能约占全国总发电量的60%以上，电机负荷约占电网高峰负荷的26%左右。运用需求侧管理手段，在满足生产工艺条件的同时，达到节约用电、降低成本、增加效益的目的，是有效缓解电力供需紧张局面的重要措施。

1需求侧管理的效益评估模型

DSM节电效果的评估大体上包含以下三个主要方面的指标：

⑴节能效益

⑵经济效益

⑶环境效益

1.终端寿期节电量

7.效益成本比

效益与成本比是一个综合概念。DSM计划任一措施项目能否实施，首先要从整个社会效益来计算其效益／成本比是否大于1。只有大于1的项目才有可能实施。这又称为总资源费验证（TRC），对于通过了TRC验证的项目，还必须通过对电力用户（电费交纳者）利益衡量的验证。

2电动机DSM措施效益分析及算例

目前提高电动机运行效率的具体措施：

1.恰当匹配电机设备

2.采用高效电动机

3.采用变速传动

2.1采用变速传动的DSM措施成本效益分析

电动机需要调速主要是根据电动机所服务的对象的不同而提出的要求。因为不同的生产机械要求有不同的运行速度，甚至一台生产机械在不同的生产过程时需要不同的运行速度。据统计，对于风机、泵类负载，如采用调速的方法进行控制，节电率可达20%－60％。

钢铁企业钢板切割机配除尘风机的节能改造实施方案如下：

钢板切割机每12分钟为一个切割周期，切割时要求除尘风机满负荷工作，间隔期运转属于无用功，出于节能降耗的目的，理论上除尘风机在切割间隔期应该停机，但除尘风机属于直接启动，若频繁启动制动则会对电网电压造成波动，也会使机械设备受损，为了避免上述情况的发生，在实施变速传动措施前，风机处于连续工作的状态下。这样对电能造成极大的浪费，同时也使风机寿命缩短，需要经常的检修维护。

鉴于此，该厂采纳了电力公司提出的DSM措施方案对风机进行节能改造：采用变频调速装置，根据工作要求控制风机的起停，实现风机的软启动，减小对电网的冲击，同时节省电能，为此，在首先实施的DSM示范工程上，该企业选用了西门子MM440变频器2台，控制两台风机，负荷分别为110KW和75KW。

2.2算例分析

措施实施前，负荷恒定为185KW，日耗电量：185×24=4440KW•h,年耗电量：4440×350=1554000KW•h，日电费：4440×0.3=1332元，年电费：1332×350=466200元，年运行费用：466200×1.05=489510元。

措施实施后，用户端的负荷变化为阶梯型，最大负荷为185KW，最小负荷通过变频器的控制降为0KW。由于风机每12分钟工作3分钟，即每天的运行时间减为24×1/4=6小时，所以日耗电量为：185×24×1/4＝1110KW•h，

年耗电量：1110×350＝388500KW•h，日电费：1110×0.3＝333元，

年电费：333×350＝116550元，

年运行费用：116550×1.05=122378元。

成本：购买MM440变频器，每台8万元，共计16万元；人工及安装费用：160000×0.05=8000元；成本共计16.8万元。

DSM措施实施后产生的效益见表1。

可见该钢铁企业推广电机类DSM措施时取得了显著的经济效益和社会效益，电机设备在采取了变速传动措施后用电量仅为原有用电量的1/4，在探索企业合理用电方面迈出了坚实的一步。

3结论

通过效益分析及算例分析看出，将需求侧管理措施应用于电机类设备既为企业节省了相当一部分电费支出，又为电网减轻压力，同时为改善大气质量做出了贡献。保证了电能质量和生态平衡，实现了电力公司与用户的双赢。下一步应主要解决以下几个问题：

⑴政府要在推动需求侧管理发展的问题上扮演核心角色，重视需求侧管理不能只停留在一些政策导向性的文件上，我们必须抓住电力体制改革这一关键时期，为需求侧管理的推广扫清障碍，实现构建和谐社会和可持续发展的远大目标。

⑵通过目标管理和政策法规，使需求侧管理的各种激励措施在电力体制改革中得到发展和增强。如果不能在改革初期将需求侧管理顺利推广，使需求侧管理和节能成为一种社会意识，那么随着改革进程的深入和推进将会产生更大的困难。

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作者简介：

吴晓刚（1969.9.2），男，民族:：汉籍贯：山西职称：工程师单位：中铁十二局集团有限公司勘测设计分公司，研究方向：电力电气