1、负荷控制（DSM）的意义、对象和措施
（1）中国国家电力公司DSM宣传册指出：虽然中国发电装机容量巳超过300GW，但随着经济的快速发展，中国电力供应缺口达140GW，电网运行效能低下，15个省（市）电力供应紧张。由于用电行业结构、地域、季节变化及经济发展水平的不同，用电负荷在时间上的不均衡产生了高峰与低谷负荷，峰谷差愈大，电刚运行愈不经济。以上海为例，2006年夏天最高负荷峰谷差选40％，6GW之巨!为满足高峰用电，电力供应必须有足够保证，否则由于供小于求，势必拉闸限电。但用电高峰时段一过，则供大于求，造成发电设备压机运行或停机。因此，电网的大峰谷差运行，一方面浪费电力投资并增加发供电成本，广大用电大户企业每年须支付大量的峰值（需量）电费，另一方面发电机组频繁起停或压机运行造成资源浪费，并威胁电网的安全运行。
（2）既然峰谷差是造成供电效率低下和电力紧张的主要因素．因此治理峰谷差是主要目标。就一个城市而言，其主要用电大户企业严重不均匀负荷，是造成这一问题的关键所在。这些用电大户企业中，钢厂亦是主要对象，此外，大型铸造厂、玻璃厂、合金厂、冶炼厂、电解铝、石化以及商场、大楼、宾馆中具有较大峰谷差的，均是治理对象。据初步测算，中国主要终端用电设备可避峰容量达30GW以上，按照国外的成功经验，可避免系统峰荷容量10 GW以上，潜力巨大，同时又是投资少、周期短、见效快，满足负荷增长的需要！
（3）虽然均衡负荷具有管理、经济、引导及技术多种措施，其技术手段是目前运用最少，虽有效、最可靠、最自觉的方法!主要是实现对基本用电大户企业的错峰填谷均衡负荷。德国法兰克盖姆普能源控制（无锡）有限公司自2000年以来，会同无锡市节约能源监测站，与国内一些用电大户企业合作，取得了较好的效果，其中江苏锡钢负荷控制（DSM）项目获得了江苏省DSM项目奖励。
2、用电大户企业实施负荷控制（DSM）的设计原理及手段
（1）高的功率峰值的产生经常是由于偶然间同时运行许多用电设备。负荷控制避免每个测量周期中的功率使用超过预先给定的额定值。据此，可以对负荷进行均衡调节，降低最大负荷功率，并降低基本电费。负荷控制系统的核心部分足一个专门的、智能的程序计算机。它可以预测在将要出现负荷高峰危险时，自动断开适合的用电设备或者将其转换到较低的功率等级。作为输入和输出的仪器，是一台专用电脑。在根据测试的功率计算时，根据经验可以降低最大负荷功率（及基本电费）约15％．甚至可以降低20％以上。
（2）负荷控制的目的在于，避免形成过高功率峰值的偶然性。根据这个目的，使负荷比较平衡并由此而降低功率消耗。为此，需临测功率的变化并进行负荷控制。因为决定性的功率是在0.25 h周期中形成的平均值，所以不需要限制即时功率。
（3）一个有真正意义的负荷控制是既降低最大负荷功率，义可节约基本电费。在国外，所有用户都是按向供电局申报用电功率支付基本电费，因此每个企业都重视不断降低最大需量功率，这样他们电网负荷相对均衡。但日前在中国，电力计费方式远未与国际接轨，只有在采用向供电局申报用电功率及按最大需量功率计费的用户中可良好实施，虽然许多按基本容量计费的用户也可以降低其峰值功率，对缓解缺电作出贡献。但由于失去了节约基本电费的动力，显然积极性不高。
（4）负荷控制是通过适当的措施，防止每个周期中的用电超过预先给出的额定值。一般可通过以下手段实现：
1）在预测到可能超限前降低用电设备的功率。
2）在预测到可能超限前断开用电设备。
3）在预测到可能超限时不再接入用电设备（延时起动）。
4）在预测到可能超限时使用自己的发电设备，从而限制公共供电功率超限。
通常先将用电设备转换到较小功率或暂时断开，以便降低用电量。特别适合的用电设备是：长时间开动的但可以短暂地转换到较小功率或可以暂时断开并重新起动的用电设各，并不影响企业的正常运行（例如电炉、鼓风机、充气机和碾磨机等）．根据经验，在每个大企业都有适合于负荷控制的用电设备。采用降低功率峰值的自各发电装置，首先是指应急的供电装置。它通常必须与电路并联，但也可以在一个发电装置存在时，先采用转换到较小功率或暂时断开的方法。
图1 经过管理的实际需求功率有很大的降低可能
（5）为了实现负荷控制系统的准确性，优化控制计算机通常是脉冲式控制。需要总的脉冲和测试周期脉冲．在德国，总脉冲数通常由供电局从其电表提供，这样可以避免重新装设脉冲信号源带来的误差而影响调控精度。
（6）可降低功率及可断开用电设备的操纵，是通过具有无电位的继电器进行的。由于应用传统的电子技术．所以这种控制几乎是不能被干扰的。为了满足企业较高的保险要求，优化计算机装置了一个自我监测器。在错误发生时，即会给出一个干扰报告。就连外部错误（例如供电局电表的总脉冲数错误）也能辨认并给出报告。
（7）负荷控制系统监测着预先给定的最高功率，并且保证通过对合适的用电设各的断，开处理能使这一最高值不被超过。因此核心问题是软件的设计!这就是运用“趋势计算”的趋势分折软件。可以实现以最少的调控次数，保证运行在限定功率以下，以不影响企业的生产运行。如图2、图3为计算每次调控处理时趋势统计的变化原理，仅在
时才发出调控指令。
图2 趋势计算原理图
图 3
注：目中蓝色曲线为实际运行功率，红色直线为限制功率．绿色线为模拟的实际运行功率， 绿色在红色直线之下，说明运行没有超出限制功率，反之则超出限制功率。
（8）负荷控制系统可通过监控PC机直接输入调控指令，也可以通过模拟拨号方法输入调控指令，实现远程或远程集中控制，简便经济。
3、锡钢及准钢集团负荷控制（DSM）项目
江苏锡钢集团最大负荷74422 kW，年平均负荷54194kW，以最大需量方式支付基本电费，年电费近2亿元，其用电费用总和达到企业总成本的12.8％，是城市的“电老虎”：但另一方面平均日负荷率只有43％，用电效率非常低下。
江苏淮钢钢铁集团公司的电力负荷在l00000 kW左右，其中炼钢4601线在67000～68000 kW左右，动力4939线在35000kW左右。负荷控制潜力极大。
3.1 项目概况
3.1.1 锡钢
1）该厂拥有二条供电线路，其中110 kV杨钢线容量7l.5 MVA，主要为炼钢负荷，是产生电力峰值的土要来源，因此选为项目的受控线路。
2）杨钢线有30t电弧炉2台（6号，7号炉），总功率50000kVA，精炼炉3台，总功率18500kVA。根据生产工艺状况，选择2台电弧炉作为主要受控设备。
3）杨钢线剩余负荷如精炼炉等作为下步细化控制对象。
（1）系统设计
1）采用德国法兰克盖姆普“趋势分析”核心软什，软件设计的重要依据是工厂提供的大量州电负荷历史资料，软什可以预测到下一个时问间隔内是否会出现峰值，如出现峰值，该峰值与当前功率的平均值是否会超出己设定的限定功率，如果超出，则发出自动控制信号。软件测量周期以每15 min为一个时间间隔，即每天96时段。
2）受控设备调控功率设计 根据电阻控制方式工艺情况，选择6号、7号炉的额定功率用于调控，设计成4级分档功率，每级800kW左右。根据客户电炉控制板的参数，采用继电器接入电阻方式而改变电炉控制电压（电流），使得电极自动升降而调控功率。如图4所示。
图 4
3）信号源采集 鉴于信号源必须是脉冲信号，因此在该厂自各测量柜低压侧加装高精度脉冲式电度表作为信号源，表计脉冲量为l000IMP/H，精度0.2级。
4）主机位置及连接控制系统设计 主机设置在工厂110 kV主变电所内，连接系统采用先进的总线结构设计，布线从6号，7号电弧炉的控制板引至工厂中央变电所内，接入能控主机；控制系统采用低压继电器系统，作为接受主机输出信号并起动电弧炉电极自动升降控制板，调控其各档控制级。
5）限度功率（节约比例）的设定 主要考虑T厂的历史平均峰值功率及在生产不受影响的前提下设定一般在5％～30％，该工厂实施前需量平均值在50 000kW左右，该项目设定在10％左右，即下降5 000 kW左右。
（2）系统示意图（如图5所示）
1）图中远程监视系统设在总部，通过简便的拨号上网方式，可以24 h不问断地为用户实施监控服务。
2）图中扩展设备可由工厂不断细化接入，例如精炼炉、电力负荷等，通过细化叫发掘最大的效能。
3）运行原理
1）当系统软件通过趋势计算预测到将出现超限功率峰值的时候，系统发出自动控制信号，该信号首先启动第一个受控电弧炉的第一档受调功率，如果第一档受调功率仍能抵消这个超限峰值功率，系统将启动第二个受控电弧炉的第一档受调功率，以此循环，从而可以在不影响生产的前提下，将最大需量功率控制在限度目标以下。各受控电炉受控级启动程序可以表示为：
电炉l/l档—电炉2/1档—电炉1/2档—电炉2/2档—电炉1/1档
图 5
2）系统控制是全自动的，炉前生产工人叫不必考虑其控制情况，原生产程序与次序不受任何政变。
3）限度功率（节约比例）可根据工厂每月不同的生产情况予以调整，以达到最佳的技能。
3.1.2 淮钢
淮钢与锡钢不同为：电弧炉为PLC控制，在锡钢项目成功基础上进行了较大的改进
（1）电弧为PLC控制，设计在其PLC分档中直接选取，由能控装置的开关信号直接控制（见原理图1，分挡为额定功率的百万比。此百分比分别为90％、85％、75％……
提炉程序：采用循环分推方式，即所有受控设备分担消化峰值率的方式，而不影响正常生产（正常生产感觉不到为最佳），如图6、图7所示。
图6 淮钢电弧炉在受控时的功率变化 图7 淮钢电弧炉在受控时的每档功率变化指示灯
（2）特点
1）信号源的改进：从过去检测电度信号，改为直接检测电压电流信号。①避免了计算误差，提高了精度。②可直接在用户计量柜取得信号，改变了只能从供电部门表计中取信号须征得同意而阻碍了一些项目的实施。
2）对淮钢所有主要负荷（容量可达247个）均在同一系统中实施监控：4939线动力，1313线1号发电机，1303线2号发电机，4601线受控炼钢线。
3）系统具有全部实时用电参数，可替代人工抄表。
①系统具有电力成本管理功能。②可自动计量生成日，月，年电费。
4）可进一步实现对内部不同生产单位的电费成本核算。
5）可进一步实现对内部功率因数及谐波监控，自动切入无功补偿及滤波装置，从而在降低用电峰值的同时提高用电效率及治理电网污染。
6）本项目是第一个由PLC控制的现代化炼钢炉的成功范例，由于目前钢厂基本为PLC控制的现代化炼钢炉，故很有推广指导意义。
3.2 实施效果
3.2.1 锡钢
（1）空施前最大负荷为50 430 kW，实旌后最大负荷为45 408 kW，削减最大负荷5 022 kW，年节约金额162．7万元（江苏地区最大负荷计费为27元/kw）
（2）实施前后工厂负荷曲线图如图8、图9所示。
图 8 图9
（3）无锡节约能源监测站于2003年4月对该项目进行全面测试，测试对比数据见附表示，最大需量控制系统投运前：平均需量为37 594 kW，平均钢产量为24 524t，最大需量/产量单位平均为1.57，投运后：
在平均钢产量上升到36083t（增加16％）的情况下，最大需量，产量单位平均值反而下降为1.2．下降24％，用电效率的提高效果十分明显。
该项目获得2003年度江苏省电力需求侧DSM项目成果奖励120万元。
结论：①使用后虽然钢产量较使用前增加了16％．但单位需量反而降了24％
②使用前正常的最大负荷在50 430KW，使用后最大需量45408KW．节约量超过10％，全年可节约用电费用167.2万元
③按照江苏省经贸委（2002）l963号文件精神，该厂获得政府专项奖励120万元
3.2.2 淮钢
（1）本项目在淮钢炼钢4601线实施控制。
（2）实施后第一步将4601线控制在60 000～62 000kW左右。
（3）本项目节约电力负荷功率5 000～8 000 kW左右。即：
1）为社会贡献电力负荷功率5 000～8 000 kW左右．为缓解缺电作出了贡献。
2）为企业每年减少需量电费支出162～259万，降低了企业成本，提高了竞争力。
3）均衡了企业电力负荷，延长一次供用电设备使用寿命，同时实现更安全用电。
4）提高了企业电力调度及管理的水平如图10所示。
南钢最大负荷90180kW，最低6900kW，峰参差33％，
设定带级比例10％～15％
图 10
南钢最大负荷90180kW，最低6900kW，峰参差33％，设定带级比例10％～15％
3.3 负荷控制系统的其他功能
1）峰、谷、平管理功能工厂可以根据不同时段的电价及生产安排，相应设定在峰、谷、平的允许用电负荷量，系统能予以自动控制及管理，从而进一步节约用电费用。
2）用电参数管理功能系统可以显示与存储所有用电参数，如P、I、S、Q、cosφ等，完全可以改变变电所值班人员手工抄表的历史，其软件界面如图11和图12所示，这些数据可进行统计、分析，从而提高企业用电管理水平。
3）由于均衡用电负荷，提高了电网设备用电可靠性．从而更安全用电。
4）还可以扩展到电、水、气、煤的综合能源管理，均可以在同一系统进行管理，这方面还有巨大的课题可以展开，可大大提高企业管理水平与综合竞争能力。
3.4 项目意义
（1）本项目可使用电大户企业均衡负荷，节约费用，提高管理水平与市场竞争能力。
（2）城市用户大户负荷的均衡还可以降低城市总体负荷曲线的峰谷差，提高城市用电效率，并同时提高了发电企业发电的售电效率。
（3）鉴于志愿服务的理念，本项目采用了外方（德国法兰克盖姆普能源控制（无锡）有限公司）“免费提供设备，合作双方分享节约收益”的做法，因此实现了企业在不增加投资的情况下进行节能技术改造的可能。
（4）可用于电力部门与政府部门集中或区域性地监控电力大户，特别是当今电力供应紧张，迎峰度夏形势十分严峻的情况下，通过对城市电力大用户的集中治理，来缓解用电压力，提高用电效率具有明显的社会效益。
（5）对推进运用技术手段进行能源管理提供了良好的范例。
（6）供电部门及电厂均可获得多方收益
1）改善其供电网线峰谷差，增加供电容量，缓解供电压力，对中型城市来说，每降5％可增加可观的供电容量，其经济效益足巨大的。
2）通过对治理容量计量单位的峰值，可为供电部门再增加可观的供电容量及电费来源。
3）将来随着供电公司的独立核算，在不影响总体kW．h收益下，还以减少向电厂的购电容量而提高投资效益。
4）均匀电网峰值后，将减少电网冲击，降低事故隐患，更安全，意义十分重大，这在国外是重要的。
5）电厂可发展投资的效能，减少低谷时的容量空置。
6）实现负控及用电管理，计算机网络化、自动化，提高管理水平
（7）对推动电力改革，特别计价体制改革提供了在更良好开展需求侧管理的可能性的保证。
（8）通过企业需求侧管理可上升到整个城市的需求侧管理，从电力需求侧管理可扩展到综合能源需求侧管理。
图11 综合能源需求侧管理界面
图12 水、电、气综台能源需求侧管理
4、为更好开展用电大户企业负荷控制（DSM）的建议
1）鉴于大多数企业缺乏对负荷控制（DSM）的方法与好处的了解，因此，广泛开展的负荷控制（DSM）技术措施和成功案例的推介，有利于企业理解与接受这一工作的可行性，推动条件适合的企业首先开展这一工作。
2）鉴于相当一部分企业巳安装负荷控制仪，因为这些负荷控制仪只能起到每年的“限电拉闸”作用，不具备常年的管理功能。因此．可对目前己装有这些老一代的负荷控制仪的企业进行改造，使其不仅在“限电拉闸”需要时发挥作用，而且还可以在这以外的大部分时间里，为企业合理调控负荷，降低峰值功率，节约用电费用。这样可改变企业对老的负荷控制仪只是拉他们电的看法，会受到企业的普遍自觉的欢迎，从而自愿而积极安装负荷控制仪，开展负荷控制工作。
3）改革基本电费计费方式。如果能过渡到同国外一样，全部采用最大需量（最高峰值）的基本电费计费方式，或者先采用象上海企业一样的MD申报的基本电费计费方式，将会大大促进企业开展负荷控制（DSM）工作的积极性。
4）对于目前相当一部分按基本容量基本电费计费方式的企业，是否也可以提出最大允许峰谷差的考核要求，促使其自行开展负荷控制（DSM）工作。至少在每年夏、冬两个用电高峰时节，要求其开展负荷控制（DSM）丁作，以缓解用电压力，并可延缓及减少拉闸手段的运行时间段的来临。鉴于这些企业目前没有基本电费节约上的收益，政府是否按其减少的峰值功率给予一定奖励。
5）地方供电部门需转变观念，特别是对企业降低需量少收基本电费的观点，从大局的角度，按中国国家电力公司DSM宣传册的要求，支持并推动企业负荷控制（DSM）工作的广泛开展．在计费方式选择．峰值功率信号源提供，历史负荷资料提供等方面给予企业方便。
6）从长期看，计费方式及供用电技术考核要求的改革，如推广最大需量（最高峰值）或者MD申报的基本电费计费方式．同时增加企业用电峰谷差的考核要求，是负荷控制（DSM）工作得于长期开展，企业及城乡用电不断优化，峰谷差逐步减少，发、供、用电效能不断提高，电网更安全可靠运行的基础。
7）改变电力部门对企业电能质量的考核体系，从目前只有对功率因数单一奖罚考核，增加峰谷差的奖罚考核（还可以有谐波指标），使用户更具主动性。
8）改变电力供应体制。目前供电部门即使降低峰谷差，也降低不了买电成本，因此应从电力供应体制上改革。
