智能電網(wǎng)促進節(jié)能減排的市場執(zhí)行問題的探索

蔣榮華，胡 燦，汪 穎，2

(1.四川大學電氣信息學院，四川成都 610065;2.智能電網(wǎng)四川省重點實驗室，四川成都 610065;3.四川省電力公司，四川 成都 610041)

0 引言

能源資源短缺、氣候異常、環(huán)境惡化等一系列問題的出現(xiàn)，發(fā)展低碳經(jīng)濟實現(xiàn)節(jié)能減排已成為全世界人民的共同心聲。電力企業(yè)對節(jié)能減排具有生死攸關的作用，可再生能源是當前電力企業(yè)解決節(jié)能減排問題的主要手段［1］。一方面，以滿足用戶能源需求為核心的傳統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，存在不能支持分布式電源接入且輸電損失巨大和用戶間無法互動等問題;另一方面，各種可再生能源具有不同的特點，還存在部分技術瓶頸問題。事實上，提高能效利用率和需求響應計劃是降低排放的最佳途徑。

以“智能、高效、安全、綠色”為特點的智能電網(wǎng)已在歐美等多個國家得到實施［2－4］，中國也于2009年5月在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上正式提出建設堅強智能電網(wǎng)［5］。2010年3月5日，溫家寶總理在政府工作報告中提出，積極應對氣候變化，大力開發(fā)低碳技術，推廣高效節(jié)能技術，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電網(wǎng)建設。

提高電網(wǎng)資產(chǎn)利用率和用戶用電效率實現(xiàn)節(jié)能是智能電網(wǎng)的目標之一［5］。文獻［6］從系統(tǒng)規(guī)劃的角度，對提高電力能效的各種方法進行了綜述，主要介紹了電力系統(tǒng)的硬件設施優(yōu)化規(guī)劃方法和電力終端需求及節(jié)能規(guī)劃對電力能效的影響。文獻［7］對影響電力能效的因素進行了分析，并指出通過提高終端用電效率和改善用電方式，在完成同樣用電功能的同時，減少電量消耗和電力需求，達到節(jié)約能源和保護環(huán)境的目的。與此同時，作為需求側(cè)管理在競爭性電力市場中的最新發(fā)展——需求響應也受到了各專家、學者的密切關注，需求響應計劃在國外已經(jīng)得到了大量的應用，并取得了較為顯著的節(jié)能效果［8］。因此，智能電網(wǎng)所指的節(jié)能計劃不僅包括傳統(tǒng)節(jié)能方式，還包括了需求響應［9］。

智能電網(wǎng)已引起各電力企業(yè)和科研院所的研究熱潮［10－13］。當前，智能電網(wǎng)的研究熱點主要集中于電網(wǎng)基礎設施的規(guī)劃、分布式能源的引入等問題，而對其節(jié)能計劃研究較少［14］，必將影響低碳經(jīng)濟的發(fā)展模式。因此，在認識現(xiàn)有電網(wǎng)節(jié)能技術的基礎上，進一步研究包括需求響應計劃的節(jié)能技術對實現(xiàn)智能電網(wǎng)的高效性能和經(jīng)濟的發(fā)展很有必要。下面首先概述了常見的節(jié)能計劃市場執(zhí)行方法，并對每種方法的適用環(huán)境進行了介紹;其次描述了為達到智能電網(wǎng)的節(jié)能目標所進行的市場執(zhí)行規(guī)劃方案;最后，介紹了節(jié)能計劃市場執(zhí)行的檢測和評估方法。

1 節(jié)能計劃的市場執(zhí)行方案

節(jié)能計劃能否實現(xiàn)其目標很大程度上取決于其市場滲透能力，影響用戶采納和接受節(jié)能計劃的常用市場執(zhí)行方式主要有以下六種。

(1)用戶培訓

許多供電商和政府部門都采用某種形式的用戶培訓來提高用戶對計劃的全面認識。廣泛采用的用戶培訓方式有:宣傳冊、廣告植入、資料袋、信息交流中心、培訓課程和直接郵寄等。用戶培訓是可選擇的最基本的市場執(zhí)行方法，常與其他一種或多種方法結(jié)合起來使用，使其效益最大化。

用戶培訓的主要優(yōu)勢是通過影響用戶意見而后購買決策，提供了一種更微妙的營銷形式。

(2)直接接觸用戶

直接接觸用戶是指使用戶與供電商或政府代表進行面對面溝通，以鼓勵用戶更好地接受節(jié)能計劃。供電商在一定時間內(nèi)雇傭營銷代表和客戶服務代表專門負責為用戶提供咨詢，其內(nèi)容包括:設備選擇和運行、制熱/制冷系統(tǒng)的規(guī)模、照明設計，甚至家庭經(jīng)濟狀況分析等。

直接接觸用戶可通過供電方案設計、特定用電服務(如設備維修)、信息和設備展示平臺、工場、展覽、現(xiàn)場檢修等方式完成，這些方法的主要優(yōu)點是執(zhí)行者能直接得到用戶反饋信息，從而更好地識別和響應多數(shù)用戶所關心的問題，還能更多地進行個性化營銷，對于提升用戶興趣和控制節(jié)能成本有較大作用。

(3)貿(mào)易聯(lián)盟合作

貿(mào)易聯(lián)盟的合作和相互支持，極大地促進了很多節(jié)能計劃的成功實施。貿(mào)易聯(lián)盟是指任何能影響供電商和用戶或執(zhí)行者與用戶之間交易行為的組織。貿(mào)易聯(lián)盟的主要群體包括:住宅建筑商與承包商、專業(yè)協(xié)會的地方分會、技術/產(chǎn)品的貿(mào)易組織、電氣設備和家用電器的躉售商與零售商代表等。由貿(mào)易聯(lián)盟負責展開廣泛的服務包括標準和程序開發(fā)、技術轉(zhuǎn)讓、培訓、認證、市場營銷/銷售、安裝、維護和修理等。一般來說，如果貿(mào)易聯(lián)盟認為節(jié)能計劃對他們有利(或至少不影響其原有業(yè)務)，他們會支持該計劃。

要實現(xiàn)貿(mào)易聯(lián)盟合作的優(yōu)勢最大化，執(zhí)行者必須對有關產(chǎn)品的可用性、認證要求、文書工作、費用報銷、合作廣告/宣傳推廣、培訓需求等問題愿意達成妥協(xié)并相互能兼容。

(4)廣告與促銷

供電商和政府能源機構(gòu)已開始采用各種廣告和促銷技術。廣告利用不同媒體將供電方的信息傳遞給用戶，以達到告知和說服用戶的目的。適用于節(jié)能計劃的廣告媒體包括:廣播、電視、雜志、報紙、戶外廣告、購買地點廣告等。促銷通常包括:新聞稿、個人銷售活動、展示、演示、優(yōu)惠券和競賽/設獎等。有的人喜歡使用報紙或互聯(lián)網(wǎng)，有的人則認為電視廣告更有效。

廣告和促銷最大的特點是具有廣泛的適用性，但缺點是可能會受到國家或政府監(jiān)管部門對其內(nèi)容的限制。

(5)選擇性定價

定價作為影響市場的重要因素，通常具有以下三個功能。

①供電商將提供的電力產(chǎn)品與服務價值的信息傳遞給發(fā)電廠和電力用戶;

②鼓勵其采用最有效的生產(chǎn)和消費方式;

③決定不同用戶能承擔的電力價格。

這三個功能密切相關，選擇性定價，通過創(chuàng)新計劃，能成為用戶推動需求側(cè)選擇的重要執(zhí)行方式，如鼓勵特定用電模式的費率激勵通常與其他策略(如正向激勵)相結(jié)合，以達到電力企業(yè)需求側(cè)管理的目標。電價結(jié)構(gòu)包括:用電時間率、轉(zhuǎn)化率、季節(jié)率、可變服務水平、促銷率、非高峰期率等。需求響應計劃具體表現(xiàn)可選擇定價策略。

與其他運行方法相比，可選擇定價方案的主要優(yōu)點是供電商所需的現(xiàn)金成本很少或沒有現(xiàn)金費用，用戶得到經(jīng)濟獎勵，經(jīng)過數(shù)年時間后，執(zhí)行者能夠從其收益中獲得。選擇性定價方式也可能會產(chǎn)生一些不利的影響，如使用時間比和需求電量比，此外計量成本高，有時單位計量設備安裝成本可以達數(shù)百美元。

(6)正激勵

正激勵是通過減少購買者的設備購置凈現(xiàn)金費用或縮短投資回收期(如提高回報率)來增加成本控制/用戶選擇的短期市場滲透力，使得投資更具吸引力。在沒有驗證那些可能改變居住環(huán)境和生活方式的特性或選擇的情況下，激勵也減少了用戶對選擇的抵觸。正激勵包括:現(xiàn)金折扣、返還、回購計劃、計費信貸和低息或無息貸款等。另一種正激勵方式是免費或超額提供補貼、設備安裝或維修，這種方式與直接從電力或需求影響中獲利方式相比，供電方的成本更高，但能迅速增加用戶數(shù)，收集到有價值的經(jīng)驗性數(shù)據(jù)。

正激勵措施廣泛用于鼓勵用戶參與大量需求側(cè)管理計劃中。各種類型的正激勵措施主要用于進行成本控制或選擇特定計劃的許多用戶，它們通常混合使用，以提高用戶的接受度。但在開展正激勵計劃過程中，計劃實施者應意識到潛在的公平貿(mào)易或反壟斷問題。

根據(jù)市場執(zhí)行方法和用戶的不同特點，電力公司和供電商可以選擇其中的一種或多種方法相結(jié)合來實現(xiàn)市場執(zhí)行。

2 市場執(zhí)行方法的規(guī)劃

一旦選定了特定的市場執(zhí)行方法，就需要進一步規(guī)劃市場執(zhí)行方式，規(guī)劃內(nèi)容包括:一組明確定義、可衡量的和可完成的目標;編制可用于識別用戶對計劃的響應到計劃完成的整個實施進程的計劃邏輯圖。規(guī)劃市場執(zhí)行方法主要包括以下步驟。

(1)計劃管理

計劃執(zhí)行過程涉及許多不同的功能化實體，需要有周密的管理以確保有效的執(zhí)行。管理如此廣泛的活動，必須全面理解和協(xié)調(diào)計劃目標并明確職能權(quán)力和責任。

正在進行的計劃管理也相當重要，需進行成本計算、監(jiān)控員工工作效率和強調(diào)質(zhì)量保證和采用必要的激勵措施，嚴格控制計劃成本，不管什么原因，定期的狀態(tài)報告是必須的，報告內(nèi)容必須包含準確的輸入數(shù)據(jù)和關鍵績效指標。

(2)計劃保障

計劃的保障支持包括人員、設備、工具和培訓要求等。計劃執(zhí)行手冊是提供必要政策和計劃指導的有用工具，在執(zhí)行計劃的職責樣本列表中提供了一個包括類似活動的手冊。

配合大眾媒體和推廣活動(如傳單插入和使用直接郵件)的用戶采納計劃應仔細地綜合到執(zhí)行計劃中。通常與用戶建立和諧關系非常重要，在計劃規(guī)劃和執(zhí)行的各階段，用戶關心的問題都應引起重視。

(3)執(zhí)行過程

與“執(zhí)行”供電側(cè)計劃有關的所有步驟，包括開發(fā)、安裝和運行一個供電系統(tǒng)，需花很多年進行規(guī)劃和設計、嚴格分析建模、計算有關可靠性與維修、嚴格的施工安排等。執(zhí)行需求側(cè)選擇同樣需要嚴格方法。在執(zhí)行過程中涉及很多參與者，這就需要各部分之間進行認真協(xié)調(diào)。

執(zhí)行過程可分幾個階段進行，這些階段可能包括成立一個執(zhí)行項目小組，去完成先期試點和示范，最后擴展到全系統(tǒng)范圍內(nèi)執(zhí)行。這個“時間順序”過程可大大減少執(zhí)行過程中存在的問題，因為試點方案可用以解決全系統(tǒng)范圍內(nèi)執(zhí)行計劃之前的問題。

3 市場執(zhí)行方法的監(jiān)測和評估

正如有必要監(jiān)測供電側(cè)性能一樣，也有必要監(jiān)測節(jié)能計劃的市場執(zhí)行情況。該監(jiān)測計劃的最終目的是查明業(yè)績與預期的偏離情況，改善現(xiàn)有和規(guī)劃的節(jié)能計劃。監(jiān)測和評估計劃也可作為用戶行為和系統(tǒng)影響的主要信息來源，包括節(jié)能計劃中的先進規(guī)劃和組織，提供檢驗制定計劃的管理。

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

在需求側(cè)管理計劃性能監(jiān)測中，有兩個問題需強調(diào):①計劃是否在按計劃執(zhí)行?②計劃是否達到預期目標?

一旦采用常規(guī)監(jiān)測系統(tǒng)，第一個問題可能會比較容易回答。跟蹤和審查計劃成本、用戶接受程度和計劃轉(zhuǎn)折點，可以幫助確定需求側(cè)管理計劃是否已按計劃實施。

第二個問題可能更難回答。如前所述，根據(jù)負荷形狀變化，能更好描述需求側(cè)計劃目標。

因此，計劃成功性的評估開始于度量計劃對負荷形狀的影響，但是，這種度量可能會很困難，因為與需求側(cè)計劃無關的其他因素對用戶負荷的影響也很大。

3.2 監(jiān)測和評估方法

在監(jiān)測和評估需求側(cè)計劃的過程中，可以采用兩種通用方法。

①描述性方法——基本監(jiān)測包括計劃成本文件、已完成的活動、已提供的服務、接受度和計劃參與特點;

②實驗性方法——采用對比與控制團隊的方法，確定計劃參與者或非參與者的不同結(jié)果，或兩者同時參與的分析。

這兩種監(jiān)測方法往往針對不同的群體，因此，有必要將這兩種方法納入到計劃設計中。根據(jù)行政手續(xù)和目標人群的特點，用描述性方法，執(zhí)行者應了解項目的基本性能指標。單個計劃的服務成本、需求側(cè)設備的安裝頻率、參與者類型(單戶家庭或其他人口群體)，以及用戶投訴數(shù)量的信息有助于評估需求側(cè)計劃是否相對成功。記錄的保存和報告系統(tǒng)可幫助完成描述性評價。

描述性評價不足以充分評估系統(tǒng)需求側(cè)計劃對負荷形狀的影響。為了評估負荷形狀的影響，需要一個參考基準用于判定需求側(cè)管理改變的負荷形狀，該基準反映了這些負載的形狀變化是“自然產(chǎn)生的”，也就是說，這些變化與需求側(cè)計劃本身無關，這就是實驗性方法。

3.3 監(jiān)測計劃的有效性

監(jiān)測計劃試圖達到兩方面的成效:內(nèi)部有效性和外部有效性。內(nèi)部有效性是指能對需求側(cè)管理計劃參加者自身效果進行準確衡量的能力;外部有效性是指試驗結(jié)果推廣到所有人群的能力。例如，控制水熱技術可能減少某個參與者的高峰負荷，但不能保證對所有用戶能產(chǎn)生類似效果。

影響監(jiān)測有效性的因素通常有兩類:與隨機性有關的問題和與復雜影響因素有關的問題。隨機性是指用戶樣本正確反映需求側(cè)計劃涉及的所有群體的程度，也可以是指定用戶與試驗和控制群體的偏離程度。

復雜影響因素是指與計劃無關的變化，這些變化可能會增加或減少需求側(cè)計劃的影響。在某些情況下，這些與計劃無關的變化因素可能大于需求側(cè)計劃的影響。潛在的復雜影響是巨大的，包括天氣、通貨膨脹、個人收入的變化、工廠開業(yè)與關閉等。

3.4 數(shù)據(jù)和信息要求

數(shù)據(jù)和信息要求涉及數(shù)據(jù)采集、管理、驗證和監(jiān)測與估計過程中的數(shù)據(jù)分析等全過程。數(shù)據(jù)采集成本可能是評價過程最昂貴的部分，通過適當?shù)念A先規(guī)劃和足夠的歷史記錄以及報告制度可降低數(shù)據(jù)采集成本。評價數(shù)據(jù)的來源包括計劃記錄、電費單、電網(wǎng)計量和現(xiàn)場調(diào)查，通常情況下，電話調(diào)查用以完成實地調(diào)查。這些數(shù)據(jù)必須是有效的和可靠的。

3.5 管理問題

監(jiān)測和評估計劃需要重視管理問題，在監(jiān)測計劃的管理過程必須克服一些主要障礙，這些障礙包括:①確保有充分先進的規(guī)劃，在需求側(cè)活動中建立和執(zhí)行監(jiān)測與評估計劃;②認識到監(jiān)測和評估計劃是數(shù)據(jù)密集型和費時的工作，因此，評估計劃的費用必須與收益保持平衡;③為了規(guī)范和指導計劃執(zhí)行，需建立明確的責任和問責制度;④組織和報告評估計劃的結(jié)果，在清晰理解這些成果的基礎上進行管理;⑤建立一個強大的組織委員會，正確地規(guī)劃、協(xié)調(diào)和投資監(jiān)測計劃。

4 結(jié)語

節(jié)能計劃對解決資源緊缺、環(huán)境問題和經(jīng)濟發(fā)展都具有至關重要的意義。目前，包括需求響應的智能電網(wǎng)節(jié)能計劃已在多個國家獲得實施，并取得了顯著的節(jié)能效果。中國智能電網(wǎng)的建設正在如火如荼地進行，但對于其節(jié)能計劃的關注還不夠，為此，特對智能電網(wǎng)節(jié)能計劃的市場執(zhí)行方法、規(guī)劃和監(jiān)測評估進行了綜述，為智能電網(wǎng)節(jié)能計劃的實施提供一定的建議。事實上，智能電網(wǎng)節(jié)能計劃的實施不僅要求良好的市場運行方案還包括高效的用電技術等，其本身是一項復雜工程，需要進一步深入研究。

［1]昊坤.電力能效對減排生死攸關［J］.電氣技術，2009(12):1.

［2]European Commission.European Technology Platform Smart Grids:Vision and Strategy for Europe’s Electricity Networks of the Future［EB/OL］.［2008－10－10］http://ec europa.eu/research/energy/pdf/smartgrids_en.pdf.

［3]Research Reports International Understanding the Smart Grid［R］.Research Reports International，2007.

［4]U.S.Department of Energy，National Energy Technology Laboratory.Modern Grid Benefits［EB/OL］.(2007 － 08－05)［2008 － 10 － 10］.http://www.net1.doe.gov/moderngrid/docs/.

［5]常康，薛峰，楊衛(wèi)東.中國智能電網(wǎng)基本特征及其技術進展評述［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，33(17):10－15.

［6]侯建朝，譚忠富，王綿斌.提高我國電力產(chǎn)業(yè)能效的系統(tǒng)規(guī)劃方法研究［J］.華北電力大學學報(社會科學版)，2008(4):1 －5.

［7]米建華.“十一五”電力能效影響因素分析［J］.中國電力企業(yè)管理，2006(4):31－33.

［8]張欽，王錫凡，王建學，等.電力市場下需求響應研究綜述［J］.電力系統(tǒng)自動化，2008，32(3):97 －106.

［9]Clark W.Gellings P.E.The Smart Grid:Enabling Energy Efficiency and Demand Response［M］.Fairmont Press，2009.

［10]余貽鑫.智能電網(wǎng)的技術組成和實現(xiàn)順序［J］.南方電網(wǎng)技術，2009，3(2):1 －5.

［11]余貽鑫，欒文鵬.智能電網(wǎng)［J］.電網(wǎng)與水力發(fā)電進展，2009，25(1):7 －11.

［12]陳樹勇，宋書芳，李蘭欣，等.智能電網(wǎng)技術綜述［J］.電網(wǎng)技術，2009，33(8):1 －7.

［13]王蓓蓓，李揚，高賜威.智能電網(wǎng)框架下的需求側(cè)管理展望與思考［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，33(20):17－22.

［14]張欽，王錫凡，付敏，等.需求響應視角下的智能電網(wǎng)［J］.電力系統(tǒng)自動化，2009，33(17):49 －55.