中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：南京新聯(lián)電能云服務(wù)有限公司、南京新聯(lián)電子股份有限公司的研究人員張贏、董立軍、黃雯，在2017年第7期《電氣技術(shù)》雜志上撰文，介紹了我國(guó)需求響應(yīng)的實(shí)施背景，分析我國(guó)近年各地需求響應(yīng)試點(diǎn)概況并作總結(jié)。分析我國(guó)目前需求響應(yīng)的實(shí)施機(jī)制特點(diǎn)。從技術(shù)及政策兩個(gè)方面研究我國(guó)需求響應(yīng)發(fā)展存在的障礙。分析了我國(guó)需求響應(yīng)的基礎(chǔ)建設(shè)成本、實(shí)施機(jī)制、實(shí)施技術(shù)和激勵(lì)機(jī)制中存在的不足，進(jìn)而提出我國(guó)需求響應(yīng)發(fā)展的趨勢(shì)和建議。
為緩解電網(wǎng)出現(xiàn)電力不平衡、系統(tǒng)可靠性受到威脅的現(xiàn)象，引入需求響應(yīng)。電力需求響應(yīng)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是電力用戶根據(jù)價(jià)格信號(hào)或激勵(lì)措施，暫時(shí)改變其用電行為，減少（增加）用電負(fù)荷，從而促進(jìn)電力供需平衡、保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的行為[1]。
與傳統(tǒng)的有序用電方案這一行政手段不同，電力需求響應(yīng)使用市場(chǎng)手段，在電網(wǎng)負(fù)荷尖峰時(shí)段讓用戶自愿、臨時(shí)性采取措施來(lái)改變?cè)械挠秒娔Ｊ?，獲得補(bǔ)貼激勵(lì)或電費(fèi)優(yōu)惠。國(guó)外需求響應(yīng)開(kāi)展較早，我國(guó)是從2004年開(kāi)始逐步啟動(dòng)需求側(cè)管理工作的。我國(guó)需求側(cè)管理主要以有序用電管理為主,部分地區(qū)實(shí)行了峰谷分時(shí)電價(jià)或可中斷負(fù)荷項(xiàng)目。
近年來(lái)國(guó)家出臺(tái)相關(guān)政策推動(dòng)需求響應(yīng)的實(shí)施，從有序用電模式過(guò)渡到需求側(cè)響應(yīng)模式[2]。需求響應(yīng)對(duì)參與的電力用戶有直接的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)電網(wǎng)有延緩建設(shè)投資、促進(jìn)電力市場(chǎng)化改革的間接效益，對(duì)社會(huì)有優(yōu)化資源配置的社會(huì)效益[3]。
“十二五”期間，電力供應(yīng)由總體平衡、局部偏緊的狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)向相對(duì)寬松、局部過(guò)剩。非化石能源快速發(fā)展的同時(shí)，部分地區(qū)棄風(fēng)、棄光、棄水問(wèn)題突出。局部地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。我國(guó)電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃中指出，應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)峰能力的建設(shè)。需求響應(yīng)作為一種低成本的調(diào)峰措施，通過(guò)錯(cuò)峰、移峰等手段，在減少系統(tǒng)峰谷差、消納新能源等方面起到積極作用。
1 國(guó)內(nèi)需求響應(yīng)現(xiàn)狀
1.1 需求響應(yīng)實(shí)施概況
我國(guó)從2004年開(kāi)始啟動(dòng)國(guó)家層面的需求側(cè)管理工作。經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，我國(guó)需求側(cè)管理項(xiàng)目已發(fā)展多個(gè)種類(lèi)，包括分時(shí)電價(jià)、能效電廠項(xiàng)目、移峰填谷項(xiàng)目和需求響應(yīng)項(xiàng)目。需求響應(yīng)作為需求側(cè)管理的一個(gè)重要組成部分，充分發(fā)揮了市場(chǎng)的調(diào)節(jié)作用，通過(guò)激勵(lì)引導(dǎo)用戶參與電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控，維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
我國(guó)《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)項(xiàng)目類(lèi)型及計(jì)算方法（試行）》將電力需求側(cè)管理項(xiàng)目分為能效電廠、移峰填谷和需求響應(yīng)三大類(lèi)。具體項(xiàng)目見(jiàn)下表。
表1 我國(guó)需求側(cè)管理項(xiàng)目分類(lèi)
目前我國(guó)已有多個(gè)省市開(kāi)展了需求響應(yīng)。佛山市作為首個(gè)開(kāi)展需求響應(yīng)的試點(diǎn)城市，通過(guò)數(shù)據(jù)平臺(tái)和用戶終端的配合，削減負(fù)荷4.2萬(wàn)千瓦。天津?yàn)槭讉€(gè)開(kāi)展自動(dòng)需求響應(yīng)試點(diǎn)的城市。近年需求響應(yīng)實(shí)施情況見(jiàn)下表。
表2 我國(guó)需求響應(yīng)實(shí)施情況
從各地的需求響應(yīng)情況看，參與用戶類(lèi)型不斷增加，除了工商業(yè)用戶和負(fù)荷集成商，樓宇、居民用戶也納入了需求響應(yīng)資源。而需求響應(yīng)執(zhí)行模式也正在向自動(dòng)化方向探索和發(fā)展[4]。
1.2 需求響應(yīng)實(shí)施機(jī)制
1）制定合理的需求響應(yīng)方案
目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展的需求響應(yīng)分為兩種。一種是約定需求響應(yīng)，通過(guò)需求響應(yīng)協(xié)議，在需求響應(yīng)執(zhí)行時(shí)間段按照約定量削減負(fù)荷。另一種是臨時(shí)性需求響應(yīng)，在電網(wǎng)缺電時(shí)，根據(jù)需求響應(yīng)協(xié)議臨時(shí)性錯(cuò)峰降負(fù)。需求響應(yīng)基本由政府及電力公司主導(dǎo)，負(fù)荷集成商與電力用戶自愿參與。佛山、蘇州等地開(kāi)展的需求響應(yīng)均由經(jīng)信委與電力公司、負(fù)荷集成商及電力用戶簽訂需求響應(yīng)協(xié)議。上海地區(qū)則試點(diǎn)了用戶自主認(rèn)購(gòu)需求響應(yīng)量的模式，充分發(fā)揮用戶的主動(dòng)性。在天津還試點(diǎn)了辦公樓空調(diào)自動(dòng)需求響應(yīng)，為自動(dòng)需求響應(yīng)的發(fā)展提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
2）鼓勵(lì)多種類(lèi)型的用戶參與
多地政策均鼓勵(lì)用戶或負(fù)荷集成商自愿參與需求響應(yīng)，且優(yōu)先考慮高耗能、“卡脖子”的工商業(yè)企業(yè)用戶。參與用戶類(lèi)型包括工業(yè)企業(yè)、商場(chǎng)、酒店、辦公樓宇、綜合建筑等。北京、上海及江蘇試點(diǎn)了居民需求響應(yīng)，通過(guò)空調(diào)智能控制、提前制冷等技術(shù)，將居民負(fù)荷納入需求響應(yīng)用戶范圍，進(jìn)一步擴(kuò)大了需求響應(yīng)資源的類(lèi)型。
3）補(bǔ)貼及政策支持
專(zhuān)項(xiàng)資金來(lái)源包括從全省銷(xiāo)售電價(jià)附加征收的城市公用事業(yè)附加費(fèi)、執(zhí)行差別電價(jià)增加的電費(fèi)收入以及其他資金。比如，江蘇的需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金由尖峰電價(jià)增收電費(fèi)支付，佛山需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金從電力需求側(cè)試點(diǎn)的“調(diào)峰項(xiàng)目”實(shí)施專(zhuān)項(xiàng)資金中列支，北京市需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金來(lái)源為中央財(cái)政安排下達(dá)的專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)資金和市財(cái)政安排的配套獎(jiǎng)勵(lì)資金。
除了資金補(bǔ)貼外，各地出臺(tái)了多種需求響應(yīng)優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)用戶積極參與需求響應(yīng)，例如，不將參與自動(dòng)需求響應(yīng)的企業(yè)納入錯(cuò)峰序位表（即不安排該類(lèi)型企業(yè)參與錯(cuò)峰），優(yōu)先安排參與需求響應(yīng)并符合直購(gòu)電相關(guān)文件規(guī)定的企業(yè)參與直購(gòu)電，參與電力需求響應(yīng)的企業(yè)將優(yōu)先保障供電等。
總結(jié)各地區(qū)的需求響應(yīng)實(shí)施情況，我國(guó)目前的需求響應(yīng)工作有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）用戶類(lèi)型不斷增加，中小型用戶獲得參與電力系統(tǒng)調(diào)控的渠道；（2）專(zhuān)項(xiàng)資金政策、有序用電政策逐漸成熟，需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制不斷完善；（3）商業(yè)模式從簽訂協(xié)議、自主認(rèn)購(gòu)到自動(dòng)響應(yīng)，不斷創(chuàng)新。
2 需求響應(yīng)發(fā)展的資金障礙分析
2.1 基礎(chǔ)建設(shè)成本高
隨著需求響應(yīng)的不斷發(fā)展，需求響應(yīng)基礎(chǔ)建設(shè)的重要性日益凸顯。需求響應(yīng)的效果評(píng)估除了需要精確的計(jì)量，還需要準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸，計(jì)量設(shè)備和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是需求響應(yīng)的兩個(gè)重要技術(shù)支撐[5]。目前我國(guó)各地的需求響應(yīng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備由電網(wǎng)公司或負(fù)荷集成商投資為用戶安裝及維護(hù)，需求響應(yīng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由政府和電網(wǎng)公司投資建設(shè)。隨著需求響應(yīng)的推進(jìn)和發(fā)展，建立和完善需求響應(yīng)系統(tǒng)，仍需在計(jì)量設(shè)備的安裝及維護(hù)、數(shù)據(jù)的傳輸及維護(hù)方面投入大量資金成本。
2.2 補(bǔ)貼方式不到位
國(guó)家發(fā)展改革委于2012年印發(fā)《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作中央財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》，規(guī)定對(duì)通過(guò)需求響應(yīng)臨時(shí)性減少的高峰電力負(fù)荷，每千瓦獎(jiǎng)勵(lì)100元。各地制定的電力需求側(cè)管理專(zhuān)項(xiàng)資金使用管理辦法多以銷(xiāo)售電價(jià)附加征收的城市公用事業(yè)附加費(fèi)、執(zhí)行差別電價(jià)增加的電費(fèi)收入以及其他資金作為需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金來(lái)源。補(bǔ)貼方式難以做到資源優(yōu)化配置，且以獎(jiǎng)勵(lì)為主，缺少罰款機(jī)制，對(duì)需求響應(yīng)執(zhí)行效果造成了一定的制約，不能體現(xiàn)需求響應(yīng)的市場(chǎng)化本質(zhì)。
對(duì)于計(jì)量設(shè)備的投資者，尤其是負(fù)荷集成商而言，其投資成本包含設(shè)備安裝維護(hù)、數(shù)據(jù)采集和管理的所有費(fèi)用，但投資者并不是數(shù)據(jù)唯一的使用者。目前的需求響應(yīng)激勵(lì)僅針對(duì)參與需求響應(yīng)的用戶，目的是提高用戶的參與積極性，但對(duì)投資成本的補(bǔ)貼尚不明確[6]。
需求響應(yīng)的參與者除電力用戶和負(fù)荷集成商外，還包括政府部門(mén)和電力公司。需求響應(yīng)涉及到負(fù)荷控制、效果判定、補(bǔ)貼分配等流程，參與者、執(zhí)行者及收益獲得者之間存在利益分配不均的矛盾[7][15]。
3 需求響應(yīng)發(fā)展的技術(shù)障礙分析
3.1 響應(yīng)量預(yù)測(cè)技術(shù)欠缺
電網(wǎng)出現(xiàn)缺口時(shí)，啟動(dòng)需求響應(yīng)達(dá)到削峰填谷的效果。高質(zhì)量的需求響應(yīng)才能更好的保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。就目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)而言，因負(fù)荷的可調(diào)能力、用戶用電意愿以及響應(yīng)過(guò)程中用戶出現(xiàn)中途退出、響應(yīng)不到位等違約行為，導(dǎo)致響應(yīng)量不符合預(yù)期效果，此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)目前仍無(wú)法避免。
除了從商業(yè)模式方面進(jìn)行改進(jìn)，增加罰款等控制機(jī)制外，還需進(jìn)一步開(kāi)展技術(shù)研發(fā)。目前國(guó)內(nèi)已有負(fù)荷響應(yīng)特性研究，包括基于用戶負(fù)荷彈性系數(shù)的需求響應(yīng)分析[8]、用電需求曲線建模[9]等，從負(fù)荷特性及電價(jià)兩方面考慮負(fù)荷的響應(yīng)能力，但研究仍較為薄弱，沒(méi)有考慮用戶用電意愿等因素，且沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。
3.2 實(shí)時(shí)反饋技術(shù)欠缺
從目前的需求響應(yīng)實(shí)施流程來(lái)看，需求響應(yīng)發(fā)起方根據(jù)電力用戶及負(fù)荷集成商提交的用戶信息制定需求響應(yīng)方案，確定需求響應(yīng)預(yù)期效果。負(fù)荷集成商負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)上級(jí)需求響應(yīng)指令、整合部分電力用戶的需求響應(yīng)資源，組織集成用戶參與需求響應(yīng)。電力用戶為需求響應(yīng)直接執(zhí)行者。三者之間按照自上而下的順序執(zhí)行需求響應(yīng)。
在實(shí)施過(guò)程中，用戶一方面無(wú)法及時(shí)獲取自己的響應(yīng)效果信息，另一方面在出現(xiàn)特殊情況無(wú)法完成響應(yīng)時(shí)，缺乏有效的向上反饋途徑。需求響應(yīng)發(fā)起方雖然在響應(yīng)過(guò)程中對(duì)用戶負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但當(dāng)響應(yīng)量沒(méi)有達(dá)到預(yù)期時(shí)，仍缺乏實(shí)時(shí)有效的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)途徑。實(shí)時(shí)反饋技術(shù)的缺乏導(dǎo)致響應(yīng)效果與預(yù)期效果不一致。
3.3 自動(dòng)化程度有待提高
美國(guó)已開(kāi)發(fā)出適用于自動(dòng)需求響應(yīng)的通信架構(gòu)openADR，美國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)已開(kāi)展了相關(guān)的試點(diǎn)工程[10][11]，取得了初步成果，證明了自動(dòng)需求響應(yīng)的可操作性。我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了關(guān)于openADR的研究[12][13]，天津地區(qū)試點(diǎn)項(xiàng)目通過(guò)空調(diào)溫控器實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)的自動(dòng)需求響應(yīng)，但我國(guó)的需求響應(yīng)發(fā)展還處在半自動(dòng)需求響應(yīng)階段，需求響應(yīng)的自動(dòng)化還未真正實(shí)現(xiàn)。智能化終端、通訊技術(shù)、自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)等均有待進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)。
3.4 需求響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善
隨著需求響應(yīng)的推廣，將有更多資源參與需求響應(yīng)，對(duì)需求響應(yīng)相關(guān)的系統(tǒng)、終端設(shè)備及通訊網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，急需建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)際上除了美國(guó)的OpenADR標(biāo)準(zhǔn)外，還包括日本的《日本需求響應(yīng)接口規(guī)范1.0》、歐洲的SEP 2.0和澳大利亞的AS4755等標(biāo)準(zhǔn)。
歐洲相關(guān)組織對(duì)計(jì)量設(shè)備提出了詳盡的要求，包括用戶友好型接口、15分鐘顆粒度數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程采集、雙向交互、用戶數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)萚5]。我國(guó)的《電力需求側(cè)管理平臺(tái)建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》、《電力需求響應(yīng)系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了需求響應(yīng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、通信協(xié)議等技術(shù)要求。需求響應(yīng)終端、系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)等方面的標(biāo)準(zhǔn)仍有待完善。
4 需求響應(yīng)發(fā)展的機(jī)制障礙分析
目前開(kāi)展需求響應(yīng)試點(diǎn)的省市均為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，電力供應(yīng)緊張，季節(jié)性電力負(fù)荷（如冬季采暖負(fù)荷、夏季降溫負(fù)荷）形成電網(wǎng)高峰用電負(fù)荷，而據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電網(wǎng)夏季空調(diào)負(fù)荷已占尖峰負(fù)荷的30%左右[15]。因此需求響應(yīng)的類(lèi)型主要以削峰為主。
由于我國(guó)大力發(fā)展新能源發(fā)電，近十年電力供給能力不斷增強(qiáng)，根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，中國(guó)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)在過(guò)去的5年分別增長(zhǎng)了2.6倍和56倍，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到114.61GW和28.05GW，分列世界第一和第二位[16]。
電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃中指出，我國(guó)的電力供應(yīng)由總體平衡、局部偏緊的狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)向相對(duì)寬松、局部過(guò)剩。部分地區(qū)存在嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄水現(xiàn)象，電力過(guò)剩且就地消納能力不足。需求響應(yīng)的最終目的不僅是降低尖峰負(fù)荷，而是降低系統(tǒng)峰谷差，實(shí)現(xiàn)電力平衡。因此，需求響應(yīng)在“填谷”（尤其是消納新能源）方面的作用還有待開(kāi)發(fā)。
另外，需求響應(yīng)的實(shí)施形式有待開(kāi)發(fā)。目前執(zhí)行的大部分需求響應(yīng)項(xiàng)目以約定形式開(kāi)展，部分實(shí)時(shí)需求響應(yīng)也遠(yuǎn)未達(dá)到自動(dòng)化水平，對(duì)電網(wǎng)起到一定的削峰作用，但其響應(yīng)速度慢、響應(yīng)效果存在不確定性，調(diào)峰能力欠佳。
5 結(jié)論
本文對(duì)國(guó)內(nèi)需求響應(yīng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了國(guó)內(nèi)的需求響應(yīng)發(fā)展的幾點(diǎn)建議和展望。
1）明確政府部門(mén)、電力公司、負(fù)荷集成商及電力用戶在需求響應(yīng)中的職責(zé)與權(quán)利，制定合理的長(zhǎng)效激勵(lì)機(jī)制，保證各方利益，提高各方參與積極性。隨著電力改革的不斷深化，電力市場(chǎng)環(huán)境逐漸成熟，需求響應(yīng)將更加商業(yè)化。電網(wǎng)成為需求響應(yīng)的真正需求方，政府部門(mén)行使監(jiān)管職責(zé)，負(fù)荷集成商與電力用戶通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)的方式參與需求響應(yīng)?；谡叩募?lì)將逐漸退出，基于市場(chǎng)的激勵(lì)將成為需求響應(yīng)發(fā)展的源動(dòng)力。
2）隨著智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展以及需求響應(yīng)的不斷推進(jìn)，自動(dòng)需求響應(yīng)將得到更大的發(fā)展。在智能終端方面，提高智能化終端開(kāi)發(fā)能力，使需求響應(yīng)負(fù)荷有能力接收需求響應(yīng)信號(hào)并自動(dòng)執(zhí)行。在系統(tǒng)功能方面，研究用戶的負(fù)荷特性，考慮用戶對(duì)電價(jià)或控制信號(hào)的響應(yīng)特性、用戶用電意愿等因素，建立準(zhǔn)確的響應(yīng)量預(yù)測(cè)模型，提高需求響應(yīng)的準(zhǔn)確性和成功率。在通信方面，制定更詳盡的需求響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范需求響應(yīng)各系統(tǒng)間的接口，實(shí)現(xiàn)信息交互標(biāo)準(zhǔn)化。
3）充分發(fā)揮需求響應(yīng)的調(diào)峰能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。面對(duì)電力供需逐漸寬松、新能源供電能力不斷增強(qiáng)的電力發(fā)展形勢(shì)，新能源消納難題急需破解。分布式能源和電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展為需求響應(yīng)提供了更多的資源和條件，未來(lái)需求響應(yīng)不僅有“削峰”作用，也逐漸向“填谷”發(fā)展。
