文 | 張柳潼
編譯 | eo記者 姜黎
在一個(gè)完全競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)里，如果用戶(hù)能夠?qū)r(jià)格有足夠的響應(yīng)能力，那么批發(fā)市場(chǎng)總是能夠順利出清。這時(shí)，市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)非?？煽浚汗?yīng)短缺，價(jià)格上升，直至有足夠的用戶(hù)自愿削減負(fù)荷來(lái)平衡市場(chǎng)的短缺。這種情況下，用戶(hù)從不會(huì)遭遇強(qiáng)制錯(cuò)峰限電。
但真實(shí)情況是，由于沒(méi)有實(shí)時(shí)表計(jì)、計(jì)費(fèi)和其他必要設(shè)備，電力用戶(hù)無(wú)法實(shí)時(shí)地對(duì)電力價(jià)格進(jìn)行響應(yīng)，電力市場(chǎng)只能接受“需求側(cè)缺陷”。更重要的是，儲(chǔ)能設(shè)備成本仍然高企，當(dāng)容量稀缺時(shí)，負(fù)荷側(cè)的彈性小，供應(yīng)短缺時(shí)用戶(hù)被迫輪流停電（如圖1所示）。
圖1：供給和需求不能平衡時(shí)引起的限電/停電
Source: WaterRock Energy Research and Analysis
先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用，如智能電表、家庭能源管理系統(tǒng)、可穿戴智能設(shè)備等，為需求側(cè)主動(dòng)參與電力市場(chǎng)，減輕市場(chǎng)失靈提供了條件。
需求響應(yīng)（Demand Response，DR）一詞的定義是，用戶(hù)參與電力市場(chǎng)，對(duì)特定的市場(chǎng)變化進(jìn)行主動(dòng)響應(yīng)，改變其用電需求。一般來(lái)說(shuō)，主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是參與電力市場(chǎng)的供應(yīng)側(cè),這種需求響應(yīng)在競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)里是可被系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商調(diào)度的，并且能夠獲得補(bǔ)償，不響應(yīng)則受到懲罰。另一類(lèi)是參與需求側(cè)。用戶(hù)對(duì)價(jià)格信號(hào)自愿做出反應(yīng)。這種以?xún)r(jià)格為基礎(chǔ)的響應(yīng)能鼓勵(lì)用戶(hù)在高電價(jià)時(shí)段主動(dòng)削峰，但這些價(jià)格敏感的負(fù)荷在實(shí)時(shí)市場(chǎng)中不能直接被系統(tǒng)調(diào)用。本文將重點(diǎn)介紹供應(yīng)側(cè)可調(diào)度的需求響應(yīng)項(xiàng)目。
圖2：需求響應(yīng)分類(lèi)
Source: Modified from A.S. Hopkins, M, Whited, Best Practices in Utility Demand Response Programs, With Application to Hydro-Québec’s 2017–2026 Supply Plan, March 31, 2017, page 5.
DR應(yīng)用于供應(yīng)側(cè)有自身的特點(diǎn)。與燃?xì)鈾C(jī)組可以全天候待命運(yùn)行不同，DR資源受制于數(shù)量和負(fù)荷削減的可持續(xù)性，并不是隨時(shí)隨地可調(diào)遣的；同時(shí)，一些DR資源可能需要有一定預(yù)設(shè)時(shí)間的通知才能在系統(tǒng)需要時(shí)做出響應(yīng)。所有這些都讓DR資源變得不那么“靠譜”。但DR的這些特點(diǎn)讓它更適合作為“尖峰”存在，發(fā)揮容量備用的功能。
需求響應(yīng)如何融入電力市場(chǎng)？
中國(guó)多個(gè)省區(qū)都在推進(jìn)競(jìng)價(jià)市場(chǎng)建設(shè)，這個(gè)時(shí)候有必要研究需求響應(yīng)如何與市場(chǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。本文對(duì)新加坡和美國(guó)德州這兩個(gè)單一電能量市場(chǎng)，以及PJM這個(gè)能量+容量市場(chǎng)中需求響應(yīng)的情況進(jìn)行了分析，以期為中國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)提供一些借鑒。
表1總結(jié)了這三個(gè)市場(chǎng)中DR參與能量市場(chǎng)、容量市場(chǎng)以及輔助服務(wù)市場(chǎng)的情況。
表1：新加坡、美國(guó)德州和PJM電力市場(chǎng)中的需求側(cè)響應(yīng)
Source: Data Collation from Various Market Summary Reports from Governments/Regulators by WaterRock Energy
能量服務(wù)。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，可調(diào)度DR的參加率是微不足道的，因?yàn)槟芰渴袌?chǎng)的價(jià)格通常不足以激勵(lì)DR資源主動(dòng)發(fā)電或削峰。
容量或緊急備用服務(wù)產(chǎn)品。在擁有容量市場(chǎng)的地方，比如PJM，DR可以參與到容量市場(chǎng)中，提供“合格”的容量而獲得補(bǔ)償費(fèi)用。容量補(bǔ)償機(jī)制在PJM市場(chǎng)中對(duì)DR產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了很好的激勵(lì)作用。即使是在單一電量市場(chǎng)中，緊急響應(yīng)機(jī)制也可以用于促進(jìn)DR資源進(jìn)入市場(chǎng)，比如美國(guó)德州電力市場(chǎng)。
輔助服務(wù)市場(chǎng)。這三個(gè)市場(chǎng)中，DR被看作一類(lèi)特殊的電廠(chǎng)，都可以作為備用資源提供輔助服務(wù)。
圖3：在三個(gè)市場(chǎng)中DR的參與率
Source: WaterRock Energy Research and analysis
新加坡電力批發(fā)市場(chǎng)中的需求響應(yīng)
新加坡電力現(xiàn)貨批發(fā)市場(chǎng)于2003年正式啟動(dòng)運(yùn)行。它是一個(gè)單一電能量市場(chǎng)，電源主力是天然氣發(fā)電廠(chǎng)，因常年氣候溫暖，且工業(yè)負(fù)荷占比大，負(fù)荷曲線(xiàn)較為平穩(wěn)。2012年到2016年間，大量的燃?xì)怆姀S(chǎng)投產(chǎn)，導(dǎo)致近年來(lái)出現(xiàn)了供給過(guò)剩的情況，拉低了現(xiàn)貨價(jià)格。過(guò)去5年中，幾乎沒(méi)有出現(xiàn)價(jià)格上漲現(xiàn)象。因此，市場(chǎng)對(duì)需求響應(yīng)的吸引力較弱。
圖4：新加坡需求響應(yīng)的歷史
如圖4所示，在新加坡市場(chǎng)中主要有兩種DR資源：一種是在輔助服務(wù)市場(chǎng)中的可中斷負(fù)荷，而這種資源在2018年到2019年間，使用量?jī)H27MW；另一種是電量市場(chǎng)的需求響應(yīng)，由于市場(chǎng)價(jià)格較低，對(duì)不合規(guī)格的DR懲罰較高，從2014年引入開(kāi)始直至目前幾乎沒(méi)有應(yīng)用。
2004年，新加坡引入了可中斷負(fù)荷，允許用戶(hù)為系統(tǒng)提供旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)，并給用戶(hù)以相應(yīng)的備用補(bǔ)償費(fèi)用，可參與的單個(gè)最小負(fù)荷單元為0.1MW。近日，新加坡能源管理局（EMA）修訂規(guī)則，負(fù)荷集成達(dá)到0.1MW也可參與該項(xiàng)目。系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商要求這些負(fù)荷必須安裝“監(jiān)測(cè)-記錄-激活”設(shè)備，以便讓調(diào)度員隨時(shí)知曉、監(jiān)測(cè)和控制相關(guān)負(fù)荷設(shè)備。這些設(shè)備必須參與初試和持續(xù)的反應(yīng)能力測(cè)試，過(guò)往響應(yīng)失敗的記錄也受到密切跟蹤，確保它們能夠完全符合調(diào)度指令要求。對(duì)于參與響應(yīng)而實(shí)際又無(wú)法執(zhí)行指令的資源，罰金為損失負(fù)荷值與預(yù)備容量乘積的50%。如果發(fā)生概率過(guò)高，需要遏制，EMA可將該比例提高至100%。截至目前，僅7個(gè)用戶(hù)在市場(chǎng)注冊(cè)提供可中斷負(fù)荷服務(wù)，總?cè)萘繛?7.5MW（相當(dāng)于尖峰負(fù)荷的0.4%）。
2014年，新加坡市場(chǎng)引入了可參與現(xiàn)貨批發(fā)電力市場(chǎng)中的可調(diào)度DR。符合要求的負(fù)荷資源需要在批發(fā)現(xiàn)貨市場(chǎng)中競(jìng)價(jià)，其競(jìng)價(jià)曲線(xiàn)是價(jià)格越高需求量越低。當(dāng)DR資源報(bào)價(jià)低于傳統(tǒng)電廠(chǎng)時(shí)，他們就將被調(diào)用，所以他們也可能決定批發(fā)市場(chǎng)的邊際價(jià)格。這類(lèi)資源對(duì)于電力稀缺時(shí)段來(lái)說(shuō)是非常寶貴的，系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商可以對(duì)參加競(jìng)價(jià)的負(fù)荷有效地進(jìn)行自主性削減。
這種機(jī)制運(yùn)作的核心是如何訂立“基準(zhǔn)線(xiàn)”，即負(fù)荷削減量是相對(duì)什么基準(zhǔn)來(lái)衡量。通常來(lái)說(shuō)，“基準(zhǔn)線(xiàn)”是基于歷史負(fù)荷曲線(xiàn)來(lái)設(shè)定的，但是新加坡能源局(EMA)考慮到基于歷史負(fù)荷的“基準(zhǔn)線(xiàn)”可能導(dǎo)致市場(chǎng)主體過(guò)度博弈。例如，一個(gè)體育場(chǎng)為了增加它參與需求響應(yīng)時(shí)可以獲得的報(bào)酬，可能會(huì)持續(xù)一段時(shí)間白天黑夜都不熄燈，以此提高過(guò)往電力消費(fèi)量的基準(zhǔn)線(xiàn)。為了減少這種博弈，新加坡把“基準(zhǔn)線(xiàn)”定為一個(gè)固定的財(cái)務(wù)承諾，如果用戶(hù)沒(méi)有達(dá)到申報(bào)的基準(zhǔn)消費(fèi)電量的95%，即便是DR沒(méi)有被調(diào)度，也要繳納相應(yīng)罰金。
EMA針對(duì)DR資源的特性還設(shè)置了一系列規(guī)則：
DR自2014年被引入電力市場(chǎng)起，DR參與的“地板價(jià)”是F級(jí)燃?xì)怆姀S(chǎng)長(zhǎng)期邊際價(jià)格的1.5倍，只有當(dāng)報(bào)價(jià)高于此價(jià)格時(shí)，才可被納入市場(chǎng)出清范圍。設(shè)置“地板價(jià)”是為了防止DR參與者的投機(jī)行為。EMA近期在考慮是否下調(diào)“地板價(jià)”以反映供給過(guò)剩的情況。
削峰電量也有上限，為200MW。
為了激勵(lì)DR參與市場(chǎng)，補(bǔ)償費(fèi)用并非基于邊際定價(jià)，而是基于消費(fèi)者剩余增加（consumer surplus） 的三分之一來(lái)計(jì)算。市場(chǎng)出清機(jī)制運(yùn)行兩次，一次是有DR參與的，另一次是沒(méi)有DR參與的，具體情況如圖5所示。DR的提供能降低了批發(fā)電力市場(chǎng)出清價(jià)格，從而增加消費(fèi)者剩余；DR提供者的補(bǔ)償費(fèi)用是消費(fèi)者剩余增加的三分之一，最高可達(dá)4500新加坡幣/兆瓦時(shí)（折合人民幣23元/千瓦時(shí)）。
懲罰機(jī)制相對(duì)嚴(yán)格。如果接到調(diào)度指令而未執(zhí)行，需要支付消費(fèi)者剩余增加的三分之一，上限為4500新加坡幣/兆瓦時(shí) （折合人民幣23元/千瓦時(shí)）。即使他們沒(méi)有收到相關(guān)指令，如果用電量低于預(yù)測(cè)的95%也將受到懲罰。
圖5：新加坡需求響應(yīng)價(jià)格激勵(lì)機(jī)制示意圖
Source: WaterRock Energy Economics
自2014年引入DR以來(lái)，新加坡市場(chǎng)幾乎沒(méi)有用戶(hù)參與。鉆石能源（Diamond Energy）在2017年代理它的競(jìng)爭(zhēng)性用戶(hù)（約7.2MW）參與了市場(chǎng)。還有一家私人電力零售商，紅點(diǎn)電力（Red Dot Power）聯(lián)合新加坡南洋理工學(xué)院、淡馬錫理工學(xué)院和技術(shù)教育學(xué)院發(fā)布了線(xiàn)上響應(yīng)試點(diǎn)激勵(lì)計(jì)劃。參與的機(jī)構(gòu)如能自愿削減尖峰用電需求，可獲得一定補(bǔ)償。但用戶(hù)最近都不愿續(xù)簽合同，因?yàn)檠a(bǔ)償和懲罰不匹配。
在當(dāng)前機(jī)制下，DR收入金額具有不確定性。由于DR參與程度低，DR對(duì)出清價(jià)格影響可能微乎其微，導(dǎo)致沒(méi)有產(chǎn)生多少消費(fèi)者剩余。因此，DR提供者不能確定被調(diào)度后他們能夠獲得多少回報(bào)。最壞的情況下，收入可能接近零。在供給過(guò)剩、價(jià)格偏低的大環(huán)境下，這個(gè)問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。同時(shí)，嚴(yán)格的設(shè)備要求和高額懲罰也在“勸退”DR資源。再者，新加坡比較獨(dú)特的基準(zhǔn)線(xiàn)的確立使得只有負(fù)荷預(yù)測(cè)最精準(zhǔn)的用戶(hù)才可為市場(chǎng)提供DR服務(wù)，因?yàn)榧词共粫?huì)被調(diào)度，但實(shí)際需求“不達(dá)標(biāo)”也要承受懲罰。
啟示
中國(guó)部分省區(qū)正在推進(jìn)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)。然而，當(dāng)前市場(chǎng)中，“價(jià)格帽”相對(duì)較低。幾乎所有競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的“價(jià)格帽”都在1元/千瓦時(shí)以下，明顯低于其他各國(guó)電力市場(chǎng)。
一些市場(chǎng)在夏季存在電力電量短時(shí)供不應(yīng)求的情況，低價(jià)格帽使尖峰電價(jià)失去了意義，同時(shí)也大大降低了用戶(hù)在電力稀缺時(shí)段主動(dòng)削減負(fù)荷的動(dòng)力，進(jìn)而減小了對(duì)需求響應(yīng)技術(shù)的投資?？梢灶A(yù)見(jiàn)，需求響應(yīng)很難融入到目前中國(guó)的電量市場(chǎng)當(dāng)中。
根據(jù)新加坡的案例，如果對(duì)不執(zhí)行指令的懲罰值設(shè)定過(guò)高，需求響應(yīng)的參與度也將受到負(fù)面影響。另外，新加坡設(shè)置的獨(dú)特的“基準(zhǔn)線(xiàn)”和以消費(fèi)者剩余增加決定的價(jià)格機(jī)制也不利于需求響應(yīng)參與電力市場(chǎng)。因此，不建議中國(guó)采取類(lèi)似模式。
美國(guó)德州（ERCOT）市場(chǎng)中的需求響應(yīng)
美國(guó)德州電力可靠性委員會(huì)（ERCOT）運(yùn)行著日前和實(shí)時(shí)電能量市場(chǎng)，“價(jià)格帽”達(dá)到9000美元/兆瓦時(shí)（約合人民幣62元/千瓦時(shí)）。和美國(guó)其他許多ISO運(yùn)營(yíng)的市場(chǎng)不同，德州市場(chǎng)沒(méi)有資源充裕度要求，因此沒(méi)有容量市場(chǎng)。如圖6所示，德州市場(chǎng)有以下幾種需求響應(yīng)項(xiàng)目。
圖6：ERCOT需求響應(yīng)的歷史
輔助服務(wù)?？煽刎?fù)荷資源可以提供備用、非旋轉(zhuǎn)備用和調(diào)節(jié)調(diào)度服務(wù)。2018年有1730MW（約為峰荷的2.4%）參與。
緊急響應(yīng)。雖然ERCOT沒(méi)有容量市場(chǎng)，但它會(huì)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性投標(biāo)購(gòu)買(mǎi)緊急容量資源。2018年參與這種響應(yīng)的負(fù)荷為773MW（約峰荷的1.1%）。
電能量市場(chǎng)。負(fù)荷資源在電能量市場(chǎng)中報(bào)價(jià)，但參與程度很低。
2002年以來(lái)，ERCOT允許負(fù)荷項(xiàng)目（Load acting as Resource, LaaR）參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。負(fù)荷能夠?yàn)榈轮菖l(fā)市場(chǎng)提供旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)，以保障在大機(jī)組出現(xiàn)事故后系統(tǒng)能盡快恢復(fù)頻率。這功能與使用低頻繼電器的大型負(fù)荷特性相匹配，所以有很多負(fù)荷合規(guī)格。提供服務(wù)的負(fù)荷項(xiàng)目（LaaR）上限最開(kāi)始定為總旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)需求的25%，2006年提升到了50%。
2011年，ERCOT確定執(zhí)行“可控負(fù)荷資源”（CLR）項(xiàng)目。相比LaaR，CLR項(xiàng)目有著更嚴(yán)格的要求，允許負(fù)荷提供旋轉(zhuǎn)備用和調(diào)節(jié)調(diào)頻輔助服務(wù)。ERCOT沒(méi)有對(duì)CLR在供給旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)中設(shè)定上限。CLR必須具備類(lèi)似電廠(chǎng)的能力，對(duì)系統(tǒng)的頻率變化自動(dòng)做出響應(yīng)，并對(duì)調(diào)度提出的2秒鐘信號(hào)做出回應(yīng)。
雖然ERCOT沒(méi)有對(duì)參與輔助服務(wù)的負(fù)荷提供隱形補(bǔ)貼，同時(shí)要求負(fù)荷具備與電廠(chǎng)相似的響應(yīng)能力，但輔助服務(wù)市場(chǎng)中DR的滲透率依然較高，特別是旋轉(zhuǎn)備用輔助服務(wù)。DR參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的積極性來(lái)源于其本身適合市場(chǎng)的諸多特性，而且市場(chǎng)給予了可靠的備用性費(fèi)用。此外，由于備用并不是經(jīng)常需要，用戶(hù)無(wú)需為了提供輔助服務(wù)而大幅改變自己的用電習(xí)慣。
2006年春，德州市場(chǎng)發(fā)生了自啟動(dòng)以來(lái)的首次“甩負(fù)荷”事件。事后分析結(jié)論是，如果當(dāng)時(shí)有部分負(fù)荷能夠主動(dòng)削減，就可以避免系統(tǒng)“甩負(fù)荷”。2008年ERCOT啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“緊急可中斷負(fù)荷服務(wù)”（EILS）的新項(xiàng)目，允許DR參與市場(chǎng)，直接對(duì)批發(fā)市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行響應(yīng)，后更名為“緊急響應(yīng)服務(wù)”（ERS）。為吸引更多的DR資源參與市場(chǎng)，ERCOT不斷在微調(diào)規(guī)則。一開(kāi)始時(shí)，負(fù)荷必須在接到ERCOT指令10分鐘以?xún)?nèi)做出響應(yīng)，幾年后，市場(chǎng)又增加了一種30分鐘內(nèi)響應(yīng)的品種。2013年，ERCOT推出了一種天氣敏感的ERS項(xiàng)目，以評(píng)估空調(diào)等受天氣影響顯著的負(fù)荷參與緊急響應(yīng)的潛力。
ERCOT每年為ERS項(xiàng)目進(jìn)行三次競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)，并設(shè)立年度開(kāi)支上限。這類(lèi)似于戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備，這些儲(chǔ)備不會(huì)對(duì)批發(fā)電力市場(chǎng)正常運(yùn)行情況下的能源價(jià)格做出反應(yīng)，只有在能源稀缺時(shí)才會(huì)被激活。此外，ERCOT還執(zhí)行了一個(gè)可靠性?xún)r(jià)格加法方式（reliability price adder），以避免ERS或負(fù)荷資源被調(diào)度時(shí)發(fā)生價(jià)格反轉(zhuǎn)?？傮w來(lái)說(shuō)，DR參與ERS的積極性相對(duì)較高。
2014年，ERCOT開(kāi)始允許CLR通過(guò)提交需求側(cè)報(bào)價(jià)參與到實(shí)時(shí)電能量市場(chǎng)。他們需要遵守5分鐘實(shí)時(shí)調(diào)度指令。但參與度非常低。2018年，可能因?yàn)橐筮^(guò)高，沒(méi)有一個(gè)負(fù)荷資源符合實(shí)時(shí)市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度要求。
啟示
ERCOT在響應(yīng)旋轉(zhuǎn)備用服務(wù)和緊急響應(yīng)服務(wù)(ERS)中有大量DR資源。旋轉(zhuǎn)備用及緊急響應(yīng)服務(wù)與DR資源的特性相匹配，且用戶(hù)知道僅在緊急情況時(shí)才會(huì)被調(diào)用，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成過(guò)多“打擾”。中國(guó)也有很多大工業(yè)負(fù)荷，可以參照德州的方式來(lái)設(shè)計(jì)需求響應(yīng)參與市場(chǎng)的模式。
美國(guó)PJM市場(chǎng)的需求響應(yīng)
PJM電力批發(fā)市場(chǎng)在1997年開(kāi)始運(yùn)行。2000年，因緊急情況削峰，引入了DR試點(diǎn)項(xiàng)目。在市場(chǎng)不斷發(fā)展的20年中，如圖7所示，ISO為負(fù)荷側(cè)提供了許多參與市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。
圖7：美國(guó)PJM需求響應(yīng)的歷史
當(dāng)2007年P(guān)JM啟動(dòng)容量市場(chǎng)（又名可靠性定價(jià)模型）時(shí)，需求響應(yīng)就被允許進(jìn)入。容量市場(chǎng)引入了交割年前三年“基礎(chǔ)容量拍賣(mài)”(BRA)（比如，2015年的BRA購(gòu)買(mǎi)2018/19年的容量）。如圖8所示，美國(guó)各地電力市場(chǎng)中，PJM的DR是最著名、最成功，也是發(fā)展最快的。
容量市場(chǎng)對(duì)DR的補(bǔ)償和給電廠(chǎng)的類(lèi)似。在遠(yuǎn)期容量市場(chǎng)中，大量的DR報(bào)價(jià)出清。2015/2016的交割年，有超過(guò)10000MW負(fù)荷在遠(yuǎn)期容量市場(chǎng)中出清，占整個(gè)容量需求的6.3%。
圖8：PJM容量市場(chǎng)中承諾的需求響應(yīng)容量，MW
Source: pg 14 of 2019 Demand Response Operations Market Activity Report, January 2020
DR參與容量市場(chǎng)同樣要遵循一些規(guī)則，包括以下幾點(diǎn)：
可中斷次數(shù)。在PJM容量市場(chǎng)運(yùn)行的頭幾年中，DR產(chǎn)品允許有限次中斷。
告知時(shí)間可有不同但要設(shè)置上限，PJM設(shè)置有30分鐘告知時(shí)間的，也有60分鐘和120分鐘的。
可用時(shí)段可以限制在工作時(shí)間，以最大限度提高參與度。
中斷時(shí)長(zhǎng)根據(jù)供應(yīng)短缺事件的情況設(shè)置最大值。
剛開(kāi)始的幾年里，PJM允許DR只在夏天的幾個(gè)小時(shí)參與容量市場(chǎng)，而且DR可以只收到固定數(shù)量的調(diào)度指令。當(dāng)DR比例較小的時(shí)候，這并沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)可靠性造成威脅。但隨著DR在容量市場(chǎng)中出清比例不斷增長(zhǎng)，PJM發(fā)現(xiàn)合格的DR資源比電廠(chǎng)的可用性限制要多，造成了一定的可靠性風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)其超過(guò)整個(gè)容量市場(chǎng)的5%時(shí)，就會(huì)替代電廠(chǎng)，減少僅可由電廠(chǎng)承擔(dān)的備用比例。因此，DR越來(lái)越有可能以超出其可用性要求的頻率和季節(jié)性被調(diào)用。這導(dǎo)致在夏季和其他季節(jié)出現(xiàn)供應(yīng)短缺的風(fēng)險(xiǎn)升高。
為了減低可靠性風(fēng)險(xiǎn)，2014/15交割年時(shí)，PJM設(shè)計(jì)了三種單獨(dú)的DR服務(wù)，分別是限期夏日DR（即原本的有限可用性要求）、展期夏季DR和年度DR。隨后，PJM強(qiáng)制執(zhí)行了年度DR產(chǎn)品的最低采購(gòu)要求，以及展期夏季+年度DR的最低采購(gòu)量。設(shè)定最低限額的目的是提高通過(guò)拍賣(mài)獲得的DR資源的總體質(zhì)量。高質(zhì)量的產(chǎn)品可以繼續(xù)獲得與發(fā)電容量相同的付款；符合最低要求，但質(zhì)量較差的產(chǎn)品必須以較低的價(jià)格出清。此外，PJM還加強(qiáng)了建立DR資源容量評(píng)級(jí)的計(jì)量和驗(yàn)證(Measurement & Verification)方法。根據(jù)圖8所示的出清后的容量市場(chǎng)DR資源，即使有了更嚴(yán)格的準(zhǔn)入條件，數(shù)量仍然相對(duì)較高。
PJM允許DR參與日前和實(shí)時(shí)電能量市場(chǎng)以及輔助服務(wù)市場(chǎng)，但參與水平遠(yuǎn)低于容量市場(chǎng)，主要是因?yàn)檠a(bǔ)償費(fèi)用往往低于容量市場(chǎng)。因此，DR資源通常優(yōu)先考慮參與容量市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。
在容量市場(chǎng)出清后的需求響應(yīng)資源有義務(wù)參與電能量或輔助服務(wù)市場(chǎng)。它們通常以“天花板”價(jià)參與電能量市場(chǎng)，因?yàn)樗鼈兺ǔ２幌Ｍ谄渌匈Y源都耗盡之前被調(diào)用?；旧螪R資源就是在系統(tǒng)稀缺期間被用作備用的“容量”。
啟示
PJM的經(jīng)驗(yàn)表明，需求響應(yīng)可以在供應(yīng)側(cè)非常深度地參與容量市場(chǎng)。同時(shí)也可作為可調(diào)用的資源參與電能量市場(chǎng)，在緊急情況下具有定價(jià)能力。
預(yù)計(jì)中國(guó)將在多數(shù)省份引入競(jìng)爭(zhēng)性容量市場(chǎng)。DR應(yīng)被允許參與容量市場(chǎng)，其參與資格應(yīng)仔細(xì)確定，需要在資格審查與高昂成本以及繁瑣的規(guī)則間找到平衡點(diǎn)。
中國(guó)如何引入需求響應(yīng)？
在電量市場(chǎng)中，需求響應(yīng)的價(jià)值是在供給稀缺時(shí)段“削峰”。盡管市場(chǎng)設(shè)置了詳細(xì)的需求響應(yīng)機(jī)制，但可調(diào)度的需求響應(yīng)資源參與率普遍較低。一定程度上是因?yàn)閮r(jià)格飆升和稀缺時(shí)段在能量市場(chǎng)中很少見(jiàn)。這使得主動(dòng)投資研發(fā)應(yīng)用需求響應(yīng)技術(shù)，創(chuàng)業(yè)成為負(fù)荷集合商變得不經(jīng)濟(jì)。
此外，目前我國(guó)不同省份的電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)價(jià)格上限較低，降低了在電力緊缺時(shí)段主動(dòng)削減負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)性。這意味著DR通過(guò)市場(chǎng)化方式融入中國(guó)電力能量市場(chǎng)的可能性非常低。
基于對(duì)國(guó)際電力市場(chǎng)的分析，DR資源可以在輔助服務(wù)和容量市場(chǎng)中發(fā)揮作用，并提供有價(jià)值的容量來(lái)確保電力系統(tǒng)的可靠性。輔助服務(wù)和容量市場(chǎng)的補(bǔ)償機(jī)制也很好地契合了DR的特征——它們提供可靠的可用性補(bǔ)償，但只在需要時(shí)調(diào)用DR，從而避免使負(fù)荷資源頻繁地改變其電力消費(fèi)模式。
為了鼓勵(lì)需求響應(yīng)進(jìn)入市場(chǎng)，中國(guó)應(yīng)認(rèn)真研究如何將需求響應(yīng)最好地整合到輔助服務(wù)市場(chǎng)和未來(lái)可能有的容量市場(chǎng)中。實(shí)際上，在正式引入容量市場(chǎng)之前，中國(guó)也可以考慮引入應(yīng)急響應(yīng)服務(wù)，類(lèi)似于美國(guó)ERCOT市場(chǎng)的做法。一旦容量市場(chǎng)正式引入，PJM容量市場(chǎng)為中國(guó)提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)。
在開(kāi)始階段，DR資源的資格認(rèn)定并不一定要非常嚴(yán)格和繁重，以免打擊負(fù)荷資源參與的積極性。相反，當(dāng)DR在市場(chǎng)中的滲透率較低時(shí)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)在準(zhǔn)入資格方面提供最大的靈活性，以吸引不同類(lèi)型的DR資源。一旦達(dá)到某個(gè)閾值（比如5%），監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以參考PJM的做法，考慮收緊市場(chǎng)規(guī)則，將不同類(lèi)型的DR資源與它們所能提供的不同類(lèi)型的價(jià)值服務(wù)區(qū)分開(kāi)來(lái)。
