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我国天然气需求侧管理应向信息化、精细化过渡

原创:陈元圆 发布时间:2020-02-29

需求侧管理(demand-side management,简称DSM)通常也被称为需求侧响应,是通过采取包括经济刺激等多种手段来改变消费者的需求。通常来说,能源需求侧管理的目标在于降低峰谷差、提高能源利用效率和优化能源使用方式。在二十世纪70年代两次能源危机后,很多国家从政府层面提出需求侧管理,并强制推动相关政策和具体实施措施。例如,美国在70年代年颁布了《国家能源保护政策法案》、《公共事业监管政策法案》,随后加利福尼亚和威斯康星州也制订了类似的州内法律法规。近年来,随着信息通讯技术的普及,需求侧管理的技术和手段也在不断进步,包括综合需求侧管理、智能电网等等。

国内需求侧管理的概念已经较为成熟地应用于电力行业,2010年国家发改委颁布了《电力需求测管理办法》(以下简称《办法》),2013年以来开展了电力需求侧管理综合试点建设,2017年又对《办法》进行了修订。在天然气行业,国家发改委颁布了天然气利用、加快储气设施建设和完善储气调峰辅助服务市场机制等系列相关政策,特别是提出利用价格杠杆调节天然气需求。在经历了2017-2018年的供应紧张之后,2019年底中俄东线通气,国内天然气供应进一步宽松。2020年1月以来,新冠肺炎疫情对国民经济造成了一定冲击,也影响了部分用气行业需求。在这种情况下,天然气的需求侧管理应从调节天然气用量向信息化、精细化过渡。

一、美国天然气需求侧管理案例分析

依据国际经验,天然气需求侧管理通常是一个自上而下的过程,涉及立法和政策的保障,行业和公众的参与等多个方面,具体的方式包括工业和发电用户的燃料替代、自愿减少天然气消费、提高天然气使用效率、增加可再生能源使用量等方面。本文以美国为例,从企业层面来分析天然气需求侧管理的具体实施路径和效果。

科罗拉多公共服务公司(Public Service Company of Colorado)(以下简称公司)位于美国科罗拉多州,为1.5亿用户提供电力和天然气销服务。公司从1996年开始实施天然气需求侧管理方案,从近些年的数据来看,自2009年起加大了对天然气需求侧管理的投入,也开始取得较为显著的效果,2017年公司实现节省天然气消费62.7万Dth(约合1776万立方米),约占年度目标的99%。


图1. 2006-2017年公司天然气需求侧管理效果

资料来源:Public Service Company of Colorado


近年来,需求侧管理用户参与度在不断提高。总体来看,居民的参与度要高于非居民用户,2017年居民用户参加需求管理计划的比重已经超过95%,非居民在40%左右。


图2. 2009-2017年公司天然气&电力需求侧管理用户参与度

资料来源:Public Service Company of Colorado

 

针对不同的用户类型,公司推出了有针对性的天然气需求侧管理项目,主要分为非居民、非居民、非营利性以及间接产品和服务四个大类。

2017年,公司非居民需求侧管理共投入272万美元,节约天然气14.1万Dth(约合399万立方米),其中,新施工和采暖效率方面的投入最大,天然气消费减少量也最为显著。


图3. 2017年公司非居民需求侧管理方案投入(左)及节省天然气量(右)

资料来源:Public Service Company of Colorado


在居民需求侧管理方面,2017公司居民共投入693万美元,节省天然气40.6万Dth(约合1150万立方米),均是非居民的2.5倍以上。其中,能源星项目——新型家居和居民采暖投入最大,相应的天然气节省也最多。


图4. 2017年公司居民需求侧管理方案投入

资料来源:Public Service Company of Colorado


图5. 2017年公司居民需求侧管理节省天然气量

资料来源:Public Service Company of Colorado


除了居民和非居民需求侧管理项目,该公司的天然气需求侧管理还包括低收入项目和间接项目。可以看出,美国燃气公司的天然气需求侧管理已深入下游用户,精细化程度较高,发挥了重要的节能增效、降低二氧化碳和空气污染物排放的作用。

二、国内天然气需求侧管理进展情况

国内的天然气需求侧管理主要侧重于保障供应安全和对大用户的管理,主要方式可以分为几个方面。

(一)减少天然气使用

城市燃气企业主要是配合城市地方政府做好天然气供应紧张时期的用量压减工作,主要遵从了“压非保民”的原则,对可中断的工业、发电用户进行关停或者改用替代燃料。例如2017年冬季供应期间,根据《北京市城市管理委员会关于印发华能燃煤机组供热供电保障应急备用运行方案的通知》要求,当天气预测和能源需求研判结果符合《通知》要求时,华能煤机启动应急运行,同时华能三期“二拖一”调整为“一拖一”,2台尖峰热水炉启动供热,日可控气量为350万立方米。

(二)提高天然气使用效率

国内城市燃气行业主要是通过分布式能源的方式提高天然气的使用效率,其初衷是提高夏季天然气消费量,降低冬夏季峰谷差。目前,天然气分布式能源主要应用于大型的产业园区、购物中心、写字楼、机场等场所,实现冷热电三联供。

(三)建立城市燃气企业天然气应急管理体系

以北京燃气集团为例,自1997年陕京线贯通以来,北京燃气集团不断完善城市天然气应急保障体系,涉及生产运营、销售服务、运营调度、高压管网、城区分公司、郊区子公司、车用气公司等多个单位,并且明确了各单位在天然气供应保障工作中的具体职责和任务。具体而言,冬季采暖是北京天然气消费峰谷差巨大的主要原因。燃气集团通过工况模拟等方式测算出燃气电厂可停气量,并对公建的采暖进行控制。当天然气供应紧张时,首先保障城市供暖以及居民用户日常用气不受影响,同时保证医院、外交使馆、中央首长驻地、部分国家机关正常供热,企业将根据天然气供应缺口情况,上报北京市城市管理委员会建议采取降电厂负荷、控公建温度、保居民采暖、停工业用户的控气措施,降低本市天然气负荷;企业配合市政府针对锅炉采暖、公建用户、工业用户售气按降低负荷后的日计划气量,阶段性限售气量等手段进行控制。

三、启示与建议

从科罗拉多公共服务公司的需求侧管理案例来看,美国燃气公司的天然气需求侧管理已经发展较为成熟,形成了自上而下的管理体系和以节能增效为导向的精细化管理措施。相比而言,我国的天然气需求侧管理仍处于发展阶段。结合国外经验和国内实际情况,提出三点建议。

一是梳理和建立天然气需求侧管理体系。从国外的经验和国内电力需求侧管理的实践来看,需求侧管理需要政府、企业、用户三个层面的共同参与。特别是需要在政府层面通过法律法规来明确需求侧管理的总体框架,并且从经济、政策等方面来引导、鼓励甚至强制需求侧管理的实施。

二是燃气企业进一步精细化需求侧管理。燃气企业是需求侧管理的实施主体。目前,国内的天然气需求侧管理主要是在供应紧张时,按照优先保障顺序进行“压非保民”,作为缓解供需矛盾的有效手段,但这并不能从总体上起到节能增效的作用。燃气企业应进一步借助节能设备、大数据工具、智能网络等新技术,将更精细化的需求侧管理方案推广至终端用户。

三是要让更多的用户(特别是居民用户)参与到需求侧管理中。用户是需求侧管理的具体实践者。一方面,加大对用户的宣传教育,培养节能环保意识和良好的用能习惯;另一方面,也要通过经济手段提高用户参与需求侧管理的积极性。

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