能源互聯網下的綜合需求側響應

能源互聯網下的綜合需求側響應

蘇娟，中國農業大學信息與電氣工程學院副教授

綜合需求側響應是能源互聯網中實現用戶深度參與系統調控，傳遞能源市場價格信號，參與能源市場的重要切入點。

隨著化石能源枯竭和環境污染問題加重，傳統能源發展結構與人類社會發展需求之間的矛盾日益尖銳，世界范圍內對能源供給與結構轉變的需求愈發強烈。能源、互聯網、智能電網等技術的快速發展，促進了能源在生產、傳輸、消費等各環節的革命。2015 年的政府工作報告中，李克強總理明確指出并制定了“互聯網+”行動計劃，把“互聯網+智慧能源”列為重點行動領域之一。

能源互聯網正是能源和互聯網深度融合的產物，已經成為當前國際學術界和產業界關注的新焦點，也是能源行業繼智能電網后又一前沿發展方向和重要課題。在能源互聯網背景下，傳統的電力需求側響應將逐步向綜合需求側響應方向發展。綜合需求側響應是能源互聯網中實現用戶深度參與系統調控，傳遞能源市場價格信號，參與能源市場的重要切入點。

綜合需求側響應的概念

綜合需求響應（Integrated demand response，簡稱IDR）的概念由傳統電力需求側響應衍生而來，與能源互聯網中多能源互聯網絡以及多能源市場具有強伴生關系，是電力需求側響應理論在能源互聯網中的擴展。IDR是指終端用戶利用用戶側的多能源智能管理系統，根據電力市場、天然氣市場、碳交易市場等多個能源市場的價格水平和激勵措施主動發生的日常用能模式的改變。是一種能源互聯網中供需雙側資源協調優化，提高用戶用能的可替代性，約束能源供應側的市場力，平抑未來分散化能源市場中的價格波動，提高能源互聯網中多能源系統以及多能源市場的運行穩定性和運行效率的機制和手段。

綜合需求響應的機遇與挑戰

能源互聯網將互聯網技術與互聯網理念融合到傳統能源行業，其發展思路是建立能源共享平臺，從而調動大眾參與，最終最大限度地開發利用可再生／清潔能源。這種能源行業新的變革為用戶側帶來了新的機遇與挑戰。

第一，多能互補提高能源利用率與用戶靈活性。能源互聯網建立能源共享網絡，能源以電能為基本形式，允許多種能源形式的互聯互通和綜合應用。未來用戶側的用能形式將打破現有固定模式，用戶可以根據需要、經濟性、環保需求等多方面的因素任意選擇用能模式，增加了用戶用能的靈活性。用戶的多能源互補協同利用，降低了系統的運行成本，實現用戶與運營主體之間的雙贏和更大范圍的能源綜合利用。同時，多種能源互補，也增強了能源系統的可靠性，在一種類型能源網絡出現故障或者局部、個別時段的能源短缺時，IDR 能夠激勵用戶在不同時段通過不同類型能源轉換的方式進行能量補充。

但是，多種能源互聯也受到能源物理屬性的約束，如傳輸距離與容量與損耗有相應的優化關系；無法精確追溯所用能源由哪一個供應方提供等，使得IDR在調度優化和成本分攤等方面存在一些技術難題。另外，技術方面，用戶側多種能源智能管理系統、能源集線器等技術也是未來研究的關鍵。

第二，多種角色切換提高用戶參與度。在能源互聯網中每個用戶／應用都是該網絡的參與建設者，即同時具有能源消費者、儲存者、提供者三重角色。這種以互聯網方式大眾開發、利用能源的方式，使得終端用戶變被動為主動，提高了用戶在系統運行和能源市場中的參與程度，充分挖掘用戶需求側的調節潛力。多類型的能源存儲設備使得在需求側能夠以較低的成本實現能量存儲，平抑高比例可再生能源能源系統中能源供給的波動性，實現可再生能源的充分利用。

但是，用戶的多角色切換，是一種多方主體的利益博弈。對用戶而言，如何在有限的信息下確定自身用能策略，獲得利益最大化是一項重要的挑戰；對于系統而言，用戶行為多變，如何對用戶行為進行建模，考慮用戶不同能源需求之間的可替代性等問題，建立綜合能源優化運行控制策略需要進一步深入研究。

第三，互聯商業機制營造市場環境。能源互聯網在能源共享平臺基礎上，存在類似互聯網的商業機制，允許用戶之間以及用戶與平臺之間進行靈活的能量交易。在能源消費側，用戶關于不同形式能源的需求是可調整、可轉化的；在能源供應側，將出現多家競爭性的能源服務供應商，甚至用戶本身也可以成為能量供應者。能源互聯網將以互聯網信息為紐帶，營造市場環境，孕育出多樣化的商業主體，如能源聚合商、平臺運營商、虛擬電廠等。從而產生新的商業模式，如“電、熱、冷、氣”多能互補能源套餐、能源金融交易、低碳交易等用戶個性化增值服務。豐富的商業模式使用戶側從原有單一單次服務向持續滿足并激發新需求轉變，大幅度提升用戶需求的滿足程度。一方面，創新服務商的出現使原有分散的用戶資源集中化，形成具有一定規模、互動調節和博弈能力的市場參與主體，使IDR更能發揮其資源調節的作用，提升了能源互聯網的調節能力；另一方面，多種商業模式的闡述，使綜合需求側管理的手段與內涵變得更加豐富，實施和參與需求側管理的主體也逐漸多元化， 形成對社會、企業和用戶多方共贏的局面。

完善的多能源市場運營機制是IDR能夠有效實施的關鍵，為用戶提供以IDR為核心的綜合能源服務將是未來能源供應商的重要盈利模式。因此，多能源市場運營模式、市場價格機制、激勵機制、能源輔助服務市場機制等研究也將是未來研究的重點。

能源互聯網將以互聯網信息為紐帶，營造市場環境，孕育出多樣化的商業主體。豐富的商業模式使用戶側從原有單一單次服務向持續滿足并激發新需求轉變，大幅度提升用戶需求的滿足程度。

實施綜合需求響應建議

IDR是推動能源綜合利用的重要手段，有效實施綜合需求響應需要從以下幾個方面進行推動。

第一，能源互聯網技術進步推動IDR順利實施。能源互聯網是實施IDR的載體，通過能源互聯網技術的完善，推動IDR技術支持系統的構建。如標準化即插即用接口技術、能源轉化和綜合利用技術、控制和調度技術、儲能技術、用戶智能能源管理技術等。

第二，多能源市場運營模式創新。完善的市場機制，是需求響應實施的條件。整合電力、油氣、可再生能源等能源市場，建立各能源形式的耦合關系，還原能源的商品屬性，形成統一交易的綜合能源市場模式或服務模式。鼓勵新的市場主體參與市場，提供創新綜合能源服務。

第三，頂層設計，建設試點分步推進。從全國布局，做好頂層設計并推進綜合需求側管理的實施，加大中央和地方政府投入，建設IDR試點。通過多種試點的建設，積累IDR實施經驗。從家庭型綜合需求側響應、逐步實現建筑型、社區型、城市型、國家型需求側響應機制。

電力需求側響應隨著能源互聯網技術的發展，逐漸衍生出來新的形態和模式，形成了綜合需求側響應。結合能源互聯網的關鍵特征，分析綜合需求側響應面臨的機遇和技術上需要解決的問題，并提出發展實施建議，將為能源互聯網下的綜合需求側響應實施與發展提供參考。