石油企业电力需求侧管理（DSM）的实现

作者： 文/党锴钊 姜俊莉   

一、DSM的基本概念
DSM是电力需求侧管理（Demand Side Management）的简称， 它将综合资源规划方法运用在电力资源规划上，是电力资源规划的主要内容，即除电力供应方资源外，还把需求方提高用电效率而减少的电量消耗和改变用电方式而降低的电力需求视为一种资源同时参与电力规划。根据这个意义，电力需求侧管理是对用电一方实施的管理，是国家通过政策措施引导用户高峰时少用电，低谷时多用电，提高供电效率、优化用电方式的办法。
DSM与传统的一些管理方法相比，具有下列基本观点：
（1）改变了传统的资源观念。把节电作为资源与供电资源置于同等地位参与规划，目的是最经济、最有效地利用电力资源；（2）改变了传统的规划模式。把综合经济效益置于突出地位，以成本效益为准则，以社会效益为主要评价标准，注意协调供、需双方的贡献和利益，以达到改善社会整体环境的目的；（3）把终端节电的实施作为一个重要的规划领域。

把节电的落脚点放在终端的具体用能设备上，关注的是实实在在的节能节电活动，克服了以往重规划、轻实施，规划与实施脱节的倾向。
二、 DSM在油田企业中的应用
1、油田企业电力供求现状
油田电力网络与一般电力终端用户不同，它既是主供电网的一个用电大户，用电量由几亿kW.h到上百亿kW.h不等，而其内部又构成一个完整的企业电网，并由供电公司进行管理，该供电公司负责对各采油厂等终端用户供电，各终端用户又构成了该供电公司的用户。
我国油田开发早期大多采用油层注水以保持地层压力而实现原油的高产、稳产，其中关键是注水装置，即使用大功率注水泵把处于常压状态的水注入地层。注水泵同其他采油装备一样，是一个以电力拖动设备为主的高耗能机电设备，工作方式属于连续运转，一年8760小时，除了设备检修或故障发生断电情况之外，不分昼夜、不分节假日地连续运转，没有丝毫的停歇时间，这些注水电机的容量少则几十千瓦，多则数千千瓦，是石油企业电网主要的生产设备用电，约占总用电的85％。据统计，1999年，全国油田每年用于注水工作的电耗达150亿kW.h，需要数十亿元电费。20世纪80年代后期，随着我国各大油田相继进入中、高含水期开采，原油综合含水率的不断上升，注水电费占总生产成本的比重也在逐年上升，吨油成本中电费支出所占比例越来越高，同时，电力负荷快速增长，用电量也进入了高速增长阶段，电费开支越来越大，仅河南油田年供电量由油田建设初期的1155万kW? h增长到目前的7.5亿kW? h，净增电量73845万kW? h，平均年增加用电量2546万kW? h。
因此，实施DSM是解决这一问题的有效出路，石油企业应把控制用电总量作为控制原油生产成本的重点和难点，把降耗增效作为实施需求侧用电管理工作的主攻方向，深入、持久、有效地开展反盗电、降电损的专项治理。
2、实施目标
实施DSM的目的是提高终端用电设备的效率，降低用户的生产成本，并在尽可能不改变用户的生产方式和用电质量以及用户满意的前提下，通过改善负荷曲线，控制负荷和电量的增长，缓建电站和电网设施，减缓因对电源和系统能力建设投资和新增电费开支给油田企业带来的沉重负担，提高企业效益，减少环境污染，取得较好的社会效益。通过DSM技术的实施，我们要解决的主要问题是削峰填谷降低电费支出、技术限电实现负荷控制、降低网损实现战略节电。
3、实施DSM的措施
?推广应用负荷控制和高效节能技术产品，为电力需求侧管理提供技术支撑。运用技术手段对用户超负荷用电进行有效监控，为用户装配负荷控制装置，鼓励用户用电以自我控制为主，科学、合理地控制用电最大需求。主要是提高设备的用电效率和削峰填谷，包括采用节能灯、节能电器、高效风机、水泵、电动机、低损耗变压器，推广可控调压装置、自动控制技术、变频调速技术、无功补偿技术、远红外微波加热技术、蓄能技术以及用电设备经济运行等。在实施中，要满足不同的用户需求，不断推广、创新和配套用电设备及技术，并提供各种制度化、系列化的优质服务。
(1)变压器的节能措施
变压器是电网中传输电能的核心设备，搞好变压器的经济运行降低电网的网损，具有十分重要的经济意义，在实际运行中，通常按照变压器损失率的大小将变压器运行情况分为三个运行区间：经济运行区、不良运行区、最劣运行区。油田电力管理部门应根据变压器的经济负载系数及其经济运行区间，结合电网安全、最大需量、线路经济电流密度、设备产权归属等因素，合理调整运行方式，尽可能使变压器在经济运行区间运行。
①高耗能变压器换用节能型变压器。油田电力管理部门应从实际出发，结合本油田实际情况，有计划、有步骤地将老型号、高耗能变压器更换为低铜铁损的新型节能变压器；②更换经常轻载的变压器。为减少变压器铁损，应当对负载率小于30％的变压器进行调配，调整为容量较小的变压器，使变压器在经济负载下运行，有效降低变压器的铁损；③及时停用空载变压器。通过调整运行方式，停用部分空载变压器，以达到降低变压器空载损耗、节约电能的目的。同时，对于大型电力变压器，停运后可节约大量基本电费的支出。
（2）电动机的经济运行
选用高导电、高导磁性能的电动机替代普通电动机，选用与生产工艺需要容量相匹配的电动机提高运行的平均负载率，应用各种调速技术改善电机启动性能和运行特性，实现电动机节电运行，实现流水作业降低电动机空载率等措施。
①在满足生产要求的前提下，尽量选择小等级电机，杜绝“大马拉小车”现象。
②将老型号、耗电量大的电机改为新型节能高效电机。如采用超高转差率电动机、高效双驴头抽油机、永磁电机等高效电动机，不仅在相同工况下产液量大大增加，可大幅度提高抽油机效率，而且具有良好的节电效果；在注供水及输油系统中广泛采用高效泵、高效电动机，有效地控制高峰电力消耗。
?③在负荷波动范围较大、间歇做功的电机上，推广使用变频调速，节约电能。变频调速作为一种高效节能新技术，随着器件的发展，技术也日臻完善，被广泛应用在电机类设备上。据统计，我国变频设备使用率为10％左右，年可节约电量50亿kW.h，其节能的效果和潜力都非常可观。
（3）防盗电技术措施的实施
在油田电力线路上广泛采用防窃电设备，降低盗用电量在用电总量中所占的比例。如河南油田研制生产的1.14千伏防窃电抽油机节能配套系统，在河南油田采油一厂率先采用该配套装置后，使用效果良好，既防止了窃电现象的发生，同时由于装置中抽油机更换为高转差电机，又起到了节能的作用。据估算，一套防窃电系统年直接经济效益为8.99万元。
（4）无功补偿
实现电容器无功补偿技术可以提高线路末端电压水平，提高线路传输容量，是一项技术成熟、投资不大、回收期短、效果显著、而且又有运行维护经验的措施，油田电网每年按计划投入一定的资金，应用配电网无功优化运行软件，采取集中与就地相结合的方式对配电网进行补偿，使无功在电网中合理流动，可取得显著的节能降损效果。
（5）运行方式
加强运行方式管理，避免最大需量的增加。电力调度在安排倒闸操作、事故处理需要改变运行方式时，同时要考虑是否会造成最大需量的增加，负荷转移尽可能在本系统内进行，或基本上往自备电厂系统转移。对已经发生的最大需量做到不增加、不跨月，对电网110kV空充电线路避免接带负荷造成最大需量。充分发挥电力调度自动化系统的作用，随时分析处理与最大需量有关的各种数据。
（6）照明节电
采用紧凑型荧光灯替代普通白炽灯，用细管荧光灯替代普通粗管荧光灯，由钠灯替代汞灯，用高效电感镇流器替代普通电感镇流器，用电子镇流器替代普通电感镇流器，用高效反射灯罩替代普通反射灯罩等高效节电灯具，以及采用声控、光控、时控、感控等智能开关和钥匙开关控制等实行照明节电运行等等。
（7）空调设备经济运行
①应用智能控制高效制冷空调节约用电，同时，鼓励消费者建立适应人体生理条件的消费行为降低用电消耗；②推广使用蓄冷空调。蓄冷空调指的是在传统中央冷气空调装置系统的基础上加装一套蓄冷设备所组成的蓄冷中央冷气空调，可全部或部分地转移制冷设备的运行时间，从而能较大幅度地降低电网的高峰负荷、充填低谷负荷、进行移峰填谷，是在终端用户移峰填谷的主要技术手段。它一方面可在供电方提高电网运行的可靠性和经济性，降低供电成本；另一方面可在需电方使空调用电避开电网负荷高峰时段的高价电力，充分利用负荷低谷时段的廉价电力，节省电费开支。
三、效益评估
通过电力需求侧管理可以更合理地配置和更有效地利用能源资源、控制环境质量，在完成同样用电功能的情况下减少电量消耗和电力需求，从而缓解缺电压力，降低供电成本和用电成本，使供电和用电双方得到实惠，达到节约能源和保护环境的长远目的。因此，由需求侧管理采取的节电措施，只有在社会、供电公司、用户等各方收益大于成本时，才能被接受：（1）用户方：通过选择合适的用电方式、用电时间，享受电价优惠和其他优惠政策，采取降损节电措施，可大大减少电费支出，降低用电成本；（2）供电方：供电公司因DSM的削峰填谷效应，可有效提高设备利用率，减少或延迟电力投资，可有效地降低供电成本，增加售电量；（3）社会：电力需求侧管理起到了减少火电厂CO、CO2、SOX、NOX等向大气排放量的作用，支持了环境保护，社会效益亦相当可观。
DSM技术是一门先进的管理科学，油田企业应树立科学发展观，节约使用电力资源，加强电力需求侧管理，提高装备技术水平，有效减少电网能耗、降低用电成本，实现投资少、见效快、效率高的目标。实践证明，DSM的实现是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项系统工程，是我们今后优化电力结构的重大举措，且潜力很大，效益可观。
（作者单位：中国石化集团河南石油勘探局）