北京市需求響應試點實施分析

王 思，李希南，王 琤，于軍亮

（1.中關村儲能產業技術聯盟，北京 100022；2.北京節能環保中心，北京 100029）

◆能效與負荷管理◆

北京市需求響應試點實施分析

王 思1，李希南2，王 琤1，于軍亮1

（1.中關村儲能產業技術聯盟，北京 100022；2.北京節能環保中心，北京 100029）

電力需求響應作為及時反饋電力供需關系的重要手段，對提高電力系統運行效率和維護電力穩定運行具有重要意義。介紹北京市開展需求響應的背景情況，闡述需求響應的實施模式，啟動條件，平臺建設，服務商培育，補貼標準及核算原則。具體分析了北京市需求響應的實施情況，分析資源潛力以及當前存在的問題。對今后需求響應的進一步發展提出了改進措施

需求響應；補貼標準；需求響應平臺建設

1 實施背景

北京市電網夏季高峰負荷主要發生在11：00-13：00和16：00-17：00之間，冬季高峰負荷主要發生在17：00-18：00之間。因夏季制冷負荷與基本用電負荷疊加，冬季采暖用電負荷加大，冬夏2季最大電力負荷保持高位運行。2015年北京市最大電力負荷3次刷新歷史最大值，夏季最高達到1 856萬kW，同比增長5%，冬季最大電力負荷達到1 656萬kW，同比增長5%。從2010年至2015年電網運行歷史數據來看，達到最大負荷98%以上的高峰負荷持續小時數分別僅為8 h、6 h、6 h、11 h、15 h和12 h。北京市尖高峰電力負荷呈增長快、持續短的特點，給首都城市電網，特別是負荷重載區電網、設備的安全穩定運行帶來了較大的壓力，僅通過建廠、增發、調電和限電等措施來支撐短時用電需求的方式難以為繼。同時，北京市夏季用電高峰、高溫悶熱和霧霾天氣重疊出現存在可能，冬季重度空氣污染天氣出現也較為頻繁，可以需求響應為手段，結合電網調度工作調整北京及周邊省市火電機組發電出力，在緩解高峰用電壓力的同時減少區域供需雙側污染物排放。

2 實施模式

北京市需求響應試點工作主要采用負荷集成商規模化、系統性整合電力用戶資源，各用戶主動參與的需求響應運作模式。鼓勵能源信息化水平高、用能管理能力強的大用戶獨立參與需求響應。以北京市電力需求側管理綜合服務平臺需求響應功能模塊為基礎，實現響應數據的上傳和響應事件的下達。通過協議簽訂、事件發布、負荷分配、響應反饋、實施與監測、核證與認定6個步驟實施需求響應。同時，探索以政府為主導和以電力公司為主導實施需求響應項目的雙路徑，建立以電力運行保障和以空氣質量保障為觸發點的需求響應新模式。

3 啟動條件

圖1為需求響應執行流程。在考慮電力運行情況的同時，將空氣污染納入需求響應啟動條件，明確在預測全市最大電力負荷達到1 800萬kW及以上或全市發布空氣污染黃色預警（即預警三級，空氣污染持續2天以上）及以上的情況下，在預測存在供電缺口或在電網安全及可靠性受到影響的情況下，可以啟動執行需求響應。

圖1 需求響應執行流程

4 平臺建設

北京市電力需求側管理綜合服務平臺設需求響應功能模塊，對各負荷集成商進行入圍和接入管理，以15 min為間隔實時監測企業用電情況，響應日前由平臺制定響應方案，根據響應承諾量分配應執行響應負荷量，按提前通知要求向各負荷集成商下發方案，并要求反饋預測執行信息。針對可能出現的反饋響應負荷量低于分配量的情況，可根據實際需求再次調整分配響應量，直到滿足調用負荷需求。至響應執行時間，平臺執行響應方案，并自動向各負荷集成商發出執行信息，實時監測響應執行情況。至執行時間終止，響應方案自動計算響應負荷量和基準線，并展示需求響應執行完成情況。針對可能出現的數據不完整或數據錯誤的情況，平臺可2次重新計算響應基準線和實際響應完成量，給各負荷集成商修正和調整機會。

5 服務商培育

通過征集評審，北京市確認36家單位為“2015年北京市電力需求側管理城市綜合試點需求響應負荷集成商”，可輔助用戶落實需求響應能力建設工作。負荷集成商主要負責開發管理用戶并代理其參與需求響應項目，承諾需求響應能力，協助用戶實現控制、計量改造，制定需求響應策略并指導用戶執行需求響應事件，記錄改造前用電基準參數、過程參數和結果參數等工作，為用戶提供需求響應全過程服務。經過2015年需求響應實踐，一批掌握需求響應技術應用、具備用戶資源整合能力的需求響應負荷集成商得到了培育，能夠服務北京市需求響應乃至整個電力需求側管理工作。

6 補貼標準

對參與需求響應項目實施的負荷集成商和電力用戶，按照提前30 min通知項目、提前4 h通知項目和提前24 h通知項目分別予以120元/kW、100元/kW和80元/kW的獎勵資金支持，并鼓勵以市場化手段自行確定獎勵資金分享比例。針對新增承諾負荷量較大的負荷集成商制定激勵政策，可先期撥付前期資源建設費，以推進大負荷集成商搭建需求響應實施能力。

7 核算原則

需求響應承諾協議明確2015年全年響應調度累計不超過10次，不超過20 h，每次調用響應量原則上不超過負荷集成商各類項目承諾響應能力之和，對于發布的需求響應調度指令，負荷集成商應全部參加執行。獎勵資金根據每小時實際響應情況單獨核算，不同響應項目類別單獨核算。夏季、冬季響應項目單獨核算（目的在于盡快下發獎勵資金予以支持），冬季響應結束后根據全年執行情況進行統一清算。具體補貼核算辦法為

小時負荷容量獎勵費=對應項目獎勵標準/本年度計劃調度總小時數

小時負荷完成率=實際完成量/響應事件調度量×100%

小時核算獎勵費用=小時負荷完成率×小時負荷容量獎勵費

表1為每小時獎勵資金核算原則。

表1 每小時獎勵資金核算原則

需求響應轉移負荷量依照國家發改委公布的計算方法計算，并以北京市電力需求側管理綜合服務平臺數據和現場核查數據為準，根據第三方核證結果，認定轉移負荷量，并按照《獎勵辦法》規定，計算和撥付需求響應獎勵資金。

項目臨時性削減電力需求認定公式

式中：ER為實施需求響應時段內（報告期）用戶負荷實測電量，kWh；EB為實施需求響應時段內基準線用戶負荷耗電量，kWh；T為本地區電網高峰時段小時數，h。

基準線能耗選取原則：①從需求響應期開始前2天至12天的10天歷史負荷數據，剔除其中不具典型的時間（如周末、節假日），補足10天；②再從10天中選擇日用電負荷最大的5天的平均值作為基準。

對大負荷集成商（承諾完成新開發5萬kW及以上可削減負荷量或接入50個及以上電力用戶且對應削減負荷量不低于3萬kW的負荷集成商）增設資源建設費獎勵，具體核算方法為：

負荷完成率大于等于60%小于80%的，根據公式（2）、公式（3），按實際負荷完成率計算并退回已發資源建設費。負荷完成率在60%以下的，全額退回已發資源建設費。不同類型項目分別獨立核算并退回資源建設費用。

8 需求響應實施分析

8.1 實施情況

（1）參與高負荷時段電力運行保障

2015年夏季，北京市電網最大電力負荷3次刷新歷史最大值，8月12日和8月13日，先后組織17家負荷集成商、74個用戶參與需求響應項目執行，經核證實現一次最高削減電力負荷5.7萬kW。

（2）參與重大活動保障

8月20日至9月2日，世界反法西斯戰爭勝利70周年紀念活動和世界田徑錦標賽2項重大活動舉辦期間，在做好供應側運行優化調整的同時，組織各負荷集成商和電力用戶在用電高峰期執行需求響應，降低全市減排壓力。10個工作日內，每日執行持續時間為2～3 h，各小時累計削減電力負荷約43萬kW。

（3）參與日常空氣質量保障

在2015年冬季北京市多次發布空氣重度污染預警的情況下，從12月1日起，組織19家負荷集成商和136家電力用戶實施了7次14 h需求響應，初步估計實現了單次最大削減電力負荷約17萬kW。負荷削減情況見圖2。

圖2 負荷削減示意圖

8.2 用戶分析

2015年參與需求響應的用戶主要為工業用戶、公建用戶和居民用戶。按全年累計響應量計算，工業用戶響應量占全年總響應量的93%，主要有制造業和采礦業兩類用戶參與了項目執行，其中制造業用戶響應量約占工業用戶總響應量的96%，水泥制造業用戶響應量最大，其響應量占工業用戶總響應量的62%；公建樓宇主要包括辦公樓宇、酒店、商業建筑、運動場館4種用戶類型，其響應量占全年總響應負荷量的7%，商業建筑用戶執行響應量最大，約占公建用戶總響應量的61%。居民用戶參與數量和響應量都較小，2015年居民用戶累積響應量僅占總響應量的0.4%，但整合居民側響應資源的試點成果對北京市開展需求響應工作具有重要示范意義。

8.3 響應策略

在需求響應實施過程中，工業用戶參與響應的主要設備為生產設備，除生產設備外，部分用戶通過調節空調、照明、風機等非生產設備參與了需求響應，一用戶還采用微網加儲能的調節方式參與了需求響應；公建用戶則主要采用停用空調和照明設備、溫度控制和提前蓄能的方式參與了需求響應，這也符合公建用戶的用電特點；共有3家負荷集成商通過整合居民用戶資源參與了需求響應，其中一家負荷集成商采用提前制冷（熱）和保溫控制的方式組織小區全體居民和商業用戶參與了響應，另外2家負荷集成商通過智能終端對居民家用電器進行遠程控制，將分散的用能設備集合管理，在響應事件執行期間對空調、熱水器、飲水機等電器設備進行運行控制，使零散的用戶資源得以整合，規模化效果有所體現。

通常參與需求響應的策略還主要包括以下幾個方面：①供能系統：提高本地微網系統出力、投切備用電源等；②儲能系統：投切蓄冷蓄熱設備、電池儲電設備等；③用能系統：主要為調節暖通空調系統、照明系統、給排水系統等的設備；④其他：對于辦公、生產、實驗設備的調節，如調整辦公計劃、調整生產作業計劃、調整實驗計劃等。

9 潛力分析及存在問題

根據2015年需求響應執行情況，依據北京市行業用電數據，初步分析最佳場景下工業領域的響應潛力規模可達22萬kW，公共建筑領域響應潛力規模可達15萬kW。居民生活用電較為分散，試點階段居民用戶執行響應量也較小，但隨著智能家居等物聯網的快速發展和應用，通過智能化集成管理，分散的居民用電負荷參與需求響應的效果會逐漸顯現，初步推測分析北京市居民用戶可挖掘響應潛力約27萬kW（以上分析結果僅指用戶可挖掘調峰潛力，一次最大削減電力負荷能力還需考慮同時率等因素）。

未來5年，若以搭建60萬kW（預計每年增長速度為9萬～15萬kW）的需求響應資源庫為目標，考慮同時率等因素，可實現一次最大削減電力負荷約48萬kW。全年3%左右的尖峰電力負荷可得到削減，減緩電力系統一次性建設投資約33億元。減少北京市電廠全年約20 h尖峰發電出力，為尖高峰時段壓減本地電廠發電創造48萬kW負荷優化調整空間。

目前，需求響應工作還是以試點實施為主，執行過程中仍存在一些不足和挑戰。①執行管理相對粗放。負荷集成商和用戶落實需求響應實施的手段比較單一，手動關停為主要參與方式，信息自動化手段未得到充分應用。②項目參與度有待提升。一方面響應承諾協議并未設定約束條款，僅對無法達到需求響應執行目標完成量的負荷集成商和用戶，不予以當次獎勵資金支持，導致部分用戶履行承諾的意識欠缺。另一方面用戶對此項工作的認知程度較弱，未把此項工作視為城市運行應急管理的重要手段，參與項目的積極性有待提升。③工作軟件薄弱。需求響應工作尚處于基礎能力搭建和試點實施階段，一方面要把電網企業納入工作體系，另一方面還要不斷優化平臺需求響應功能模塊，完善需求響應工作體系和實施流程，以確保供需兩側實時平衡的效果得到充分體現。

10 措施建議

10.1 優化管理制度

嚴格啟動條件。在全面搭建資源庫且響應流程完善的情況下，將嚴格按照全年高峰負荷預測時間和預測值啟動實施需求響應，即在當年最大電力負荷預測值減去最大響應能力值之上的電力負荷下全部執行需求響應事件，并根據電網需求確定響應執行持續時間，可確保需求響應調峰減排效果在保障工作中得到充分顯現。

加強執行約束。在市場主體參與穩定且具備一定風險控制能力的情況下，承諾協議將明確規定啟動條件和時間，并對各次無法完成目標調度響應量的負荷集成商進行嚴格約束，以進一步規范需求響應實施，保證削減負荷量得到落實。

10.2 保障長效發展支持

按現有獎勵資金標準計算，未來5年落實60萬kW需求響應實施工作需約2億元資金支持。可優先利用需求側試點財政獎勵資金對需求響應進行支持，并加快研究長效資金支持方案，研究將尖峰電價收入用于需求響應項目實施，確保此項工作可以長期開展。

10.3 發揮各方協同作用

北京市已經形成了由市發展改革委牽頭組織實施，北京節能環保中心具體執行，相關國際國內機構支撐，各負荷集成商、電力用戶主動參與，第三方核證機構監管核查的需求響應組織架構。未來，①建立空氣質量保障聯調聯控機制。與相關單位協同配合，共同確定空氣重度污染情況下需求響應減排工作啟動條件，發揮需求響應減少污染物排放的作用。②支持供應側優化減發空間。系統性整合需求響應臨時性調峰資源和蓄能永久性調峰資源，明確年度可降負荷空間，為相關部門壓減北京市燃氣電廠發電量提供參考依據。③鼓勵電網企業進入組織架構。將電網企業納入工作體系，由其主導以電網運行壓力為觸發點的全市和局部區域需求響應實施工作，并根據清潔能源發電情況，主導實施需求響應參與的清潔能源消納，使需求響應真正反饋電網所需。

10.4 做好技術支撐

完善需求響應平臺功能模塊，形成電網企業-政府-負荷集成商-用戶相互關聯的信息鏈，使需求響應實施真正反饋電網所需，保證需求響應效果可監測和可驗證，對已有平臺及監測設備進行整合，減輕負荷集成商和用戶二次投入支出。發揮儲能等關鍵技術的內在優勢，創新參與需求響應實施的手段，推動電動汽車作為儲能單元參與調峰，并以需求響應實施為契機推動相關技術應用和市場化發展，也為電力體制改革創造基礎條件。

10.5 推廣需求響應應用

繼續落實需求響應各項能力建設工作，拓展宣傳培訓工作的廣度和深度，提升此項工作的社會認知度和激勵效果，以進一步擴大“電力需求側管理需求響應應急調峰減排資源庫”資源范圍；同時，將電力需求響應工作經驗向其他能源領域推廣，以此為鑒推進能源需求側管理工作的開展，搭建能源需求側管理工作體系，保障首都能源安全穩定運行。D

Analysis of pilot demand response in Beijing

WANG Si1,LI Xi?nan2,WANG Cheng1,YU Jun?liang1

（1.China Energy Storage Alliance,Beijing 100022,China；2.Beijing Conservation and Environmental Protection Center,Beijing 100029,China）

電力需求響應作為及時反饋電力供需關系的重要手段，對提高電力系統運行效率和維護電力穩定運行具有重要意義。通過2015年需求響應試點實施，北京市已初步建立起了“電力需求側管理需求響應應急調峰減排資源庫”，未來將逐步以市場化方式調動用戶主動參與電力安全運行保障，助力首都空氣污染防治。

Electric power demand response as an important means of timely feeding?back power supply and demand relationship,is of great significance to improve the efficiency of power system operation and maintenance of the power stable operation.The article introduces the background of the demand response,expounds the implementation of the demand response mode,start conditions,platform construction, service providers,subsidies standards and principles of accounting.The implementation of the demand response in Beijing is analyzed in detail, resource potential and existing problems are analyzed.The further development of demand response improvement measures is put forward.

demand response;subsidy standards;demand response platform construction

10.3969/j.issn.1009-1831.2016.06.007

F407.61，TK018

C

2016-08-29