需求響應機制對電力市場及用戶的影響分析

韓延民，陳　軍，肖明衛

（上海市電力需求響應試點課題組，上海　201804）

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需求響應機制對電力市場及用戶的影響分析

韓延民，陳軍，肖明衛

（上海市電力需求響應試點課題組，上海201804）

摘要：為深入了解需求響應機制對電力市場及用戶所產生的影響，上海市開展了需求響應試點工作。對參與用戶今后實施何種需求響應及市場驅動模式，通過發放問卷的形式進行了深入的調研，獲得了現階段用戶對需求響應的認識水平及關注要點，為制定電力需求響應相關政策提供必要的市場信息反饋。

關鍵詞：需求響應；問卷調查法；調研分析；市場機制

電力需求響應是一種在電力市場中能夠通過改變用戶的用電行為、快速有效地調節電力供應與需求矛盾的解決辦法。需求響應旨在確保電網穩定性、提高電力系統的資產利用率和運行效率、應對電網突發事件或間歇性發電波動、幫助電網提高系統節能減排的能力。

引入電力需求響應主要源于多個方面的因素，首先是電力高峰或峰谷差的增長仍在持續，同時極端天氣的頻次增加，電網更需要具備柔性調節的能力。其次是政府職能逐步向服務型轉變，作為電力高峰負荷時傳統的強制性有序用電、拉閘限電的管理模式已不適應社會的發展。當前空氣質量和碳排放已成為社會焦點，停止或減少位于城區內的發電容量、提高發電效率、減少碳排放已是不容置疑的發展趨勢。需求響應雖然不能解決以上所有問題，卻是被世界上許多國家反復證明能夠緩解這些問題的有效手段。

我國在2004年曾出現的嚴重電力短缺的局面表明，過去曾經實施的需求側管理（Demand side management，DSM）模式已不能完全適應當前的形勢，需求側管理作用、地位、評估方法、激勵機制、技術支持等有必要重新審視［1—3］。當前我國電力體制改革正在逐步推進，需求響應的政策支持和激勵模式并未完善，在此條件下，深入了解用戶對需求響應的理解和愿望是有效制定相關激勵政策、推進電力體制改革的基礎。

需求響應工作要協調政府、電網公司、企業用戶等諸多部門，通過推動需求響應平臺的建設，培訓需求響應用戶，調試負控終端設備，發布電網需求信息，組織用戶參與需求響應過程等，是一項龐大的系統工程。2014年初在美國能源基金會的資助下，上海市經信委聯合同濟大學、美國自然資源保護協會、上海電力科學研究院等多家單位，經國家發改委批準，在上海市第一次開展了電力需求響應試點工作。

1　需求響應用戶參與情況

上海的需求響應試點最初是向商業樓宇和工業企業用戶開展動員，其中商業樓宇中安裝分項計量系統的有80幢，經過2次用戶動員，確定參與需求響應的樓宇為30幢，約占總數的40%，可控負荷總量為54 MW。工業用戶中參與調研和動員的企業有50多家，最終有6家用戶同意參加需求響應試點，可控負荷總量在100 MW以上。

從2014年8月29日13：00至16：00，30幢商業樓宇用戶進行了歷時3 h的需求響應測試，其中自動需求響應1幢，計劃響應目標5 MW，實際最高負荷降幅達到約5.2 MW。有6個工業企業參與需求響應，時段為13：00至15：00，歷時2 h，最高負荷降幅約45 MW，期間沒有客戶抱怨。為了獲得對此次需求響應實驗的深入理解，對參與用戶進行了詳細的問卷調研。

2　需求響應參與用戶信息調研

2.1信息調研問卷設計

調查問卷說明部分簡要介紹了此次上海需求響應試點信息反饋的意義，并對今后逐步開展需求響應時，根據過去的運行經驗和歷史數據，從企業/樓宇潛在的削峰能力、電價補貼或激勵模式、快速響應能力、電力配套設備改造意愿、信息交互方式、需求響應效果評估等多個方面進行問題設計，設計了包括近20個選擇題用以涵蓋以上內容。這是上海實施第一次需求響應試點，此次回收的參與用戶有效的信息反饋報告（包括建筑類用戶）20份，企業用戶5份。下面通過數據分析用戶對需求響應的理解和發展預期。

2.2用戶反饋情況統計

·參與用戶類型

參與信息反饋的樓宇中，樓宇電力負荷容量在1 MW以下的樓宇占40%，1～2 MW之間的樓宇約占15%，2～3 MW的樓宇占20%，3 MW以上的樓宇約占25%，參與用戶的最大負荷總量約為35 MW。由于樓宇使用性質涉及到辦公和商業，近兩年最大負荷與最小負荷的比值在3以下的約占50%，介于3～5之間的占25%，超過5的占25%。最大負荷與最小負荷的比值在一定程度上反映了該樓宇潛在的負荷削減能力。

對于此次參與上海需求響應試點的用戶心態上，60%的用戶是為了“參加綠色上海建設，提升企業知名度”，30%的用戶是考慮“獲取補貼，節約成本”，而看中“維護政企關系”的用戶占約10%。參與用戶在電費的結算方式上，約75%的樓宇是“物業統一結算，向租戶再行收取”，10%的樓宇是采取“沒有物業，用戶分攤”，10%的樓宇是“自營模式，獨立結算”，還有極少數是“物業只承擔部分電費結算，比如空調等”。圖1為用戶參與需求響應試點的目的，圖2為電費結算方法。

圖1　參與需求響應試點的目的

圖2　電費結算方法

·補貼方式

對于補貼，在需求響應完成核實后，上海試點期間暫采用2元/kWh的執行標準。這樣的補貼標準，72.2%的用戶認為剛好，11.1%的用戶認為應該還可以增加，而16.7%的用戶認為已經夠高了。當被問到“如果把補貼標準增加到現在的3倍”時，在電力削減潛力方面，2/3的參與用戶認為不可能再增加了，而1/3的用戶認為還可以增加已申報容量的50%。若實施尖峰電價，尖峰電價由現在谷電價格的2倍提升至5倍，則2/3的用戶將會主動降低峰時用電，而1/3的用戶則表示不在意或者是從眾心態。如果和能源使用成本相比，參與需求響應用戶的綜合收益上，60%的用戶認為要超過5%，而20%的用戶認為要超過3%，另外認為超過1%和2%的用戶各占10%。圖3、圖4分別為補貼為2元/kWh及6元/kWh的響應負荷。圖5為采用尖峰電價補貼為10元/kWh的參與度。圖6為期望補貼占到用電費用的百分比。

圖3　當前補貼為2元/kWh所提供的響應負荷

圖4　當前補貼為6元/kWh所提供的響應負荷

圖5　若采用尖峰電價補貼為10元/kWh的參與度

圖6　期望補貼占到用電費用的百分比

·需求響應類型

自動需求響應（Auto demand response，ADR）是需求響應發展的重要方向。充分利用自動控制系統與需求響應平臺的聯動，通過控制系統預先設定的削減策略，當需求響應來臨時自動執行負荷削減，完成后再自動恢復。40%的參與用戶認為“很好，同意實施”，而55%的用戶“擔心出問題，人工操作更可靠”，5%的用戶認為“關系不大”。

把需求響應作為一種長效機制，如同建立了一個彈性的負荷調節資源，彈性負荷聚集起來就構成了“虛擬電廠”。“虛擬電廠”像實體電廠一樣可以參與整個電力系統的調度運行、節能減排，但響應的時間非常關鍵。不同的負荷削減響應時間給予的激勵/補貼不同，如果對于半小時以內快速響應的補貼是“提前一天通知”模式的3倍，那么可提供100 kW的快速響應的用戶占45%，300～500 kW的占35%，超過500 kW的占15%，還有5%認為沒有提供快速響應的能力。圖7為更傾向于何種方式操作響應設備。圖8為可用于快速需求響應的估計負荷。

圖7　更傾向于何種方式操作響應設備

圖8　可用于快速需求響應的估計負荷

·需求響應交易

當企業用電生產任務繁忙或者是樓宇負荷不斷增加的情況下，用電量要超過企業或樓宇的用電限額時，如果可以從需求響應市場交易平臺上購買“高峰負荷電力使用權”時，33%的用戶“不愿意支付額外的費用”參與交易，而45%的用戶認為愿意“參與高峰負荷電力使用權”的交易，而剩下超過20%的用戶則理性地認為能否參與交易取決于“交易的成本”。

對于長效機制的探索方面，若在夏季7—9月，每月補貼給用戶一定的費用，要求是當需求響應來臨時（約定可能的響應次數），用戶必須參與響應削減一定量的負荷時，超過60%的用戶表示“目前樓宇的硬件設施不滿足”，20%的用戶表示“可以參與”，另外10%的用戶表示“不能確定”。圖9為對需求響應市場交易的理解。圖10為固定需求響應。

圖9　對需求響應市場交易的理解

圖10　固定需求響應（3個月補貼5 000元用于滿足6次需求響應）

·需求響應評價及宣傳

對于此次上海需求響應試點的執行過程和效果方面，約，66.7%用戶認為“系統穩定無異常”，27.8%的用戶認為“舒適感/生產能力略有影響”，而10%的樓宇出現“有用戶投訴現象”。

對于需求響應的社會方面，72%的用戶接受通過“政府指導性文件”指導培訓，11%的用戶傾向于通過“行業研討會/網絡、培訓”的方式，約17%的用戶認為“社會責任宣傳標語”的效果更好。圖11為需求響應過程中的穩定性。圖12為社會宣傳需求響應的方法。

圖11　需求響應過程中的穩定性

圖12　社會宣傳需求響應的方法

2.3結果分析

近期電力體制改革的方案已經確定，核心內容是確定了電網企業新的盈利模式，按照政府核定的輸配電價收取過網費，放開配電側和售電側的增量部分。當電網末端市場放開以后，發電公司銷售部、電網公司的供電局、批發電力的供電商甚至能源管理公司等都可能成為售電服務商進入到電力需求側服務市場中去。

從參與客戶反饋的信息調研結果上看，建筑用戶平均具備5%～10%的需求響應能力，如果能挖掘出更多的削峰潛力，用戶參與需求響應的積極性會更高。補貼方面大多數用戶認為當前2元/kWh的試點標準尚可接受，但希望需求響應的收益能高于總用電成本的5%。若采用尖峰電價時，多數用戶還是會考慮主動避峰。對于自動需求響應，約一半的用戶支持，而另一半的用戶還心存用電安全的疑慮，而幾乎所有用戶都有參與快速需求響應的意愿。對于參與電力資源的市場交易，近一半的用戶有需求，在中短期的需求響應機制方面，多數用戶則沒有確定的把握給予支持。

調研信息也同時反映出當前存在的部分問題，用戶對自身的需求響應的潛力評估不足，這就需要在明確用戶基本負荷核算方法的基礎上，執行適合用戶負荷特征的有效響應策略，最后有必要對需求響應結果進行包括成本和收益在內的評估。

3　調研信息對需求響應機制的意義

我國電力市場中引入需求響應機制是實現節能環保、經濟協調發展的重要手段，需要逐步建立和培育需求響應市場要素。基于此次上海試點用戶的調研情況，對促進需求響應機制的形成有建設性意義，試點工作可在以下幾個方面進行更為深入的探索。

政策方面，需進一步開展基于電價和激勵的市場驅動機制，核算電價成本，研究合理的用戶補貼機制，建立需求響應的長效激勵模式。開發負荷集成商的服務功能，允許補貼資金由負荷集成商與需求響應用戶自行商議。建議設立財政專項資金，或由電費附加等方式設立需求響應公益計劃資金，將需求響應資源納入到輔助服務市場和遠期容量中。建立系統性的用電負荷認證機制，逐步允許通過認證的分項計量系統測量與認證需求響應結果，使用戶明晰自身的用能水平。

技術方面，通過負荷集成商整合需求響應資源，試點不同時間尺度上分布式發電的協調和整體資源的部署，研究用戶需求彈性和響應能力，通過安排合理的用電方案和響應策略，實現用戶和電網的需求共贏。

保障機制方面，鼓勵形成不同市場類型交易模式和市場監管，鼓勵需求側投標機制，需求資源保障機制，在發電、輸電、配電和售電各環節探索引入民營資本促進市場化的可能性，逐步建立需求響應的長效機制。

參考文獻：

［1］周明，李庚銀，倪以信.電力市場下電力需求側管理實施機制初探［J］.電網技術，2005，29（5）：5-11.

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［3］Gehring Ka L. Can yesterday’s demand-side management 1essons become tomorrow’s market so1ution?［J］. The E1ectricity Journa1，2002，15（5）：63-69.

Affection ana1ysis of demand response mechanism on power market and users

HAN Yan-min，CHEN Jun，XIAO Ming-wei
（Shanghai Demand Response Pi1ot Project Group，Shanghai 201804，China）

Abstract：In order to deep1y study the impact on power market and customers when imp1ementing demand response mechanism，with the support of Shanghai pi1ot project，we begin with surveying through the interview of user participation and questionnaire investigation. The current 1eve1 of know1edge on demand response and what the participator focusing on are obtained based on the feedback，which is necessary for power demand response po1icy making and market guiding.

Key Words：demand response；questionnaire investigation method；survey ana1ysis；market mechanism

收稿日期：2015-11-25

中圖分類號：F407.61；TK018

文獻標志碼：C