國內需求響應發展障礙分析及展望

張 贏 董立軍 黃 雯

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國內需求響應發展障礙分析及展望

張 贏1董立軍2黃 雯1

（1. 南京新聯電能云服務有限公司，南京 211100； 2. 南京新聯電子股份有限公司，南京 211100）

本文介紹了我國需求響應的實施背景，分析了我國近年各地需求響應試點概況并作出總結。首先分析我國目前需求響應的實施機制特點，從技術及政策兩個方面研究我國需求響應發展存在的障礙；然后分析了我國需求響應的基礎建設成本、實施機制、實施技術和激勵機制中存在的不足，進而提出我國需求響應發展的趨勢和建議。

需求響應；實時反饋；自動需求響應

為緩解電網出現電力不平衡、系統可靠性受到威脅的現象，需要引入需求響應。電力需求響應，簡單地說就是電力用戶根據價格信號或激勵措施，暫時改變其用電行為，減少（或增加）用電負荷，從而促進電力供需平衡、保障系統穩定運行的行 為[1]。與傳統的有序用電方案不同，電力需求響應使用市場手段，在電網負荷尖峰時段讓用戶自愿、臨時性采取措施來改變原有的用電模式，獲得補貼激勵或電費優惠。國外需求響應開展較早，我國是從2004年開始逐步啟動需求側管理工作的。我國需求側管理主要以有序用電管理為主，部分地區實行了峰谷分時電價或可中斷負荷項目。近年來，國家出臺相關政策推動需求響應的實施，從有序用電模式過渡到需求側響應模式[2]。需求響應對參與的電力用戶有直接的經濟效益，對電網有延緩建設投資、促進電力市場化改革的間接效益，對社會有優化資源配置的社會效益[3]。

“十二五”期間，電力供應由總體平衡、局部偏緊的狀態逐步轉向相對寬松、局部過剩。新能源快速發展的同時，部分地區棄風、棄光、棄水問題突出，局部地區電網調峰能力嚴重不足。我國電力發展“十三五”規劃中指出，應加強系統調峰能力的建設。需求響應作為一種低成本的調峰措施，通過錯峰、移峰等手段，在減少系統峰谷差、消納新能源等方面起到積極作用。

1 國內需求響應現狀

1.1 需求響應實施概況

我國從2004年開始啟動國家層面的需求側管理工作。經過十幾年的發展，我國需求側管理項目已發展多個種類，包括分時電價、能效電廠項目、移峰填谷項目和需求響應項目。需求響應作為需求側管理的一個重要組成部分，充分發揮了市場的調節作用，通過激勵引導用戶參與電網的負荷調控，維護電網的穩定運行。我國《電力需求側管理城市綜合試點項目類型及計算方法（試行）》將電力需求側管理項目分為能效電廠、移峰填谷和需求響應三大類。具體項目分類見表1。

表1　我國需求側管理項目分類

目前，我國已有多個省市開展了需求響應。佛山市作為首個開展需求響應的試點城市，通過數據平臺和用戶終端的配合，削減負荷4.2萬kW。天津為首個開展自動需求響應試點的城市。我國近年需求響應實施情況見表2。

表2　我國需求響應實施情況

從各地的需求響應情況看，參與用戶類型不斷增加，除了工商業用戶和負荷集成商外，樓宇、居民用戶也納入了需求響應資源，而需求響應執行模式也正在向自動化方向探索和發展[4]。

1.2 需求響應實施機制

1）制定合理的需求響應方案

目前國內開展的需求響應分為兩種：①約定需求響應，通過需求響應協議，在需求響應執行時間段按照約定量削減負荷；②臨時性需求響應，在電網缺電時，根據需求響應協議臨時性錯峰降負。需求響應基本由政府及電力公司主導，負荷集成商與電力用戶自愿參與。佛山、蘇州等地開展的需求響應均由經信委與電力公司、負荷集成商及電力用戶簽訂需求響應協議。上海地區則試點了用戶自主認購需求響應量的模式，充分發揮用戶的主動性。在天津還試點了辦公樓空調自動需求響應，為自動需求響應的發展提供了實踐經驗。

2）鼓勵多種類型的用戶參與

多地政策均鼓勵用戶或負荷集成商自愿參與需求響應，且優先考慮高耗能、“卡脖子”的工商業企業用戶。參與用戶類型包括工業企業、商場、酒店、辦公樓宇、綜合建筑等。北京、上海及江蘇試點了居民需求響應，通過空調智能控制、提前制冷等技術，將居民負荷納入需求響應用戶范圍，進一步擴大了需求響應資源的類型。

3）補貼及政策支持

專項資金來源包括從全省銷售電價附加征收的城市公用事業附加費、執行差別電價增加的電費收入以及其他資金。比如，江蘇的需求響應補貼資金由尖峰電價增收電費支付，佛山需求響應補貼資金從電力需求側試點的“調峰項目”實施專項資金中列支，北京市需求響應補貼資金來源為中央財政安排下達的專項獎勵資金和市財政安排的配套獎勵 資金。

除了資金補貼外，各地出臺了多種需求響應優惠政策，鼓勵用戶積極參與需求響應。例如，不將參與自動需求響應的企業納入錯峰序位表（即不安排該類型企業參與錯峰），優先安排參與需求響應并符合直購電相關文件規定的企業參與直購電，參與電力需求響應的企業將優先保障供電等。

總結各地區的需求響應實施情況，我國目前的需求響應工作有以下幾個特點。

1）用戶類型不斷增加，中小型用戶獲得參與電力系統調控的渠道。

2）專項資金政策、有序用電政策逐漸成熟，需求響應激勵機制不斷完善。

3）商業模式從簽訂協議、自主認購到自動響應，不斷創新。

2 需求響應發展的資金障礙分析

2.1 基礎建設成本高

隨著需求響應的不斷發展，需求響應基礎建設的重要性日益凸顯。需求響應的效果評估除了需要精確的計量，還需要準確的數據傳輸，計量設備和在線監測系統是需求響應的兩個重要技術支撐[5]。目前我國各地的需求響應在線監測設備由電網公司或負荷集成商投資為用戶安裝及維護，需求響應在線監測系統由政府和電網公司投資建設。隨著需求響應的推進和發展，建立和完善需求響應系統，仍需在計量設備的安裝及維護、數據的傳輸及維護方面投入大量資金成本。

2.2 補貼方式不到位

國家發改委于2012年印發《電力需求側管理城市綜合試點工作中央財政獎勵資金管理暫行辦法》，規定對通過需求響應臨時性減少的高峰電力負荷，每千瓦獎勵100元。各地制定的電力需求側管理專項資金使用管理辦法多以銷售電價附加征收的城市公用事業附加費、執行差別電價增加的電費收入以及其他資金作為需求響應補貼資金來源。補貼方式難以做到資源優化配置，且以獎勵為主，缺少罰款機制，對需求響應執行效果造成了一定的制約，不能體現需求響應的市場化本質。

對于計量設備的投資者，尤其是負荷集成商而言，其投資成本包含設備安裝維護、數據采集和管理的所有費用，但投資者并不是數據惟一的使用者。目前的需求響應激勵僅針對參與需求響應的用戶，目的是提高用戶的參與積極性，但對投資成本的補貼尚不明確[6]。需求響應的參與者除電力用戶和負荷集成商外，還包括政府部門和電力公司。需求響應涉及到負荷控制、效果判定、補貼分配等流程，參與者、執行者及收益獲得者之間存在利益分配不均的矛盾[7,15]。

3 需求響應發展的技術障礙分析

3.1 響應量預測技術欠缺

電網出現缺口時，啟動需求響應達到削峰填谷的效果。高質量的需求響應才能更好的保障電網的穩定運行。就目前國內的技術而言，因負荷的可調能力、用戶用電意愿以及響應過程中用戶出現中途退出、響應不到位等違約行為，導致響應量不符合預期效果，此類風險目前仍無法避免。除了從商業模式方面進行改進，增加罰款等控制機制外，還需進一步開展技術研發。目前國內已有負荷響應特性研究，包括基于用戶負荷彈性系數的需求響應分 析[8]、用電需求曲線建模[9]等，從負荷特性及電價兩方面考慮負荷的響應能力，但研究仍較為薄弱，沒有考慮用戶用電意愿等因素，且沒有實際應用。

3.2 實時反饋技術欠缺

從目前的需求響應實施流程來看，需求響應發起方根據電力用戶及負荷集成商提交的用戶信息制定需求響應方案，確定需求響應預期效果。負荷集成商負責轉發上級需求響應指令、整合部分電力用戶的需求響應資源，組織集成用戶參與需求響應。電力用戶為需求響應直接執行者。三者之間按照自上而下的順序執行需求響應。在實施過程中，用戶一方面無法及時獲取自己的響應效果信息，另一方面在出現特殊情況無法完成響應時，缺乏有效的向上反饋途徑。需求響應發起方雖然在響應過程中對用戶負荷進行監測，但當響應量沒有達到預期時，仍缺乏實時有效的動態調節途徑。實時反饋技術的缺乏導致響應效果與預期效果不一致。

3.3 自動化程度有待提高

美國已開發出適用于自動需求響應的通信架構openADR，美國、澳大利亞、日本等國已開展了相關的試點工程[10-11]，取得了初步成果，證明了自動需求響應的可操作性。我國已經開展了關于openADR的研究[12-13]，天津地區試點項目通過空調溫控器實現了對空調的自動需求響應，但我國的需求響應發展還處在半自動需求響應階段，需求響應的自動化還未真正實現。智能化終端、通信技術、自動需求響應系統等均有待進一步的研究和開發。

3.4 需求響應標準體系有待完善

隨著需求響應的推廣，將有更多資源參與需求響應，對需求響應相關的系統、終端設備及通信網絡提出了新的要求，急需建立統一標準。目前國際上除了美國的OpenADR標準外，還包括日本的《日本需求響應接口規范1.0》、歐洲的SEP 2.0和澳大利亞的AS4755等標準。歐洲相關組織對計量設備提出了詳盡的要求，包括用戶友好型接口、15min顆粒度數據采集、遠程采集、雙向交互、用戶數據自動傳輸、遠程控制、數據加密傳輸等[5]。我國的《電力需求側管理平臺建設技術規范（試行）》、《電力需求響應系統通用技術規范》規定了需求響應數據采集、傳輸、通信協議等技術要求。需求響應終端、系統、通信網絡等方面的標準仍有待完善。

4 需求響應發展的機制障礙分析

目前開展需求響應試點的省市均為經濟發達地區，電力供應緊張，季節性電力負荷（如冬季采暖負荷、夏季降溫負荷）形成電網高峰用電負荷，而據統計，我國電網夏季空調負荷已占尖峰負荷的30%左右[15]。因此需求響應的類型主要以削峰為主。由于我國大力發展新能源發電，所以近十年電力供給能力不斷增強。根據權威統計，中國風電和太陽能發電裝機在過去的5年分別增長了2.6倍和56倍，累計裝機達到114.61GW和28.05GW，分列世界第一和第二位[16]。電力發展“十三五”規劃中指出，我國的電力供應由總體平衡、局部偏緊的狀態逐步轉向相對寬松、局部過剩。部分地區存在嚴重的棄風、棄水現象，電力過剩且就地消納能力不足。需求響應的最終目的不僅是降低尖峰負荷，而且是降低系統峰谷差，實現電力平衡。因此，需求響應在“填谷”（尤其是消納新能源）方面的作用還有待 開發。

另外，需求響應的實施形式有待開發。目前執行的大部分需求響應項目以約定形式開展，部分實時需求響應也遠未達到自動化水平，對電網起到一定的削峰作用，但其響應速度慢、響應效果存在不確定性，調峰能力欠佳。

5 結論

本文對國內需求響應的現狀進行了分析，并提出了國內的需求響應發展的幾點建議和展望。

1）明確政府部門、電力公司、負荷集成商及電力用戶在需求響應中的職責與權利，制定合理的長效激勵機制，保證各方利益，提高各方參與積極性。隨著電力改革的不斷深化，電力市場環境逐漸成熟，需求響應將更加商業化。電網成為需求響應的真正需求方，政府部門行使監管職責，負荷集成商與電力用戶通過競爭的方式參與需求響應?；谡叩募顚⒅饾u退出，基于市場的激勵將成為需求響應發展的源動力。

2）隨著智能電網的持續發展以及需求響應的不斷推進，自動需求響應將得到更大的發展。在智能終端方面，提高智能化終端開發能力，使需求響應負荷有能力接收需求響應信號并自動執行。在系統功能方面，研究用戶的負荷特性，考慮用戶對電價或控制信號的響應特性、用戶用電意愿等因素，建立準確的響應量預測模型，提高需求響應的準確性和成功率。在通信方面，制定更詳盡的需求響應標準體系，規范需求響應各系統間的接口，實現信息交互標準化。

3）充分發揮需求響應的調峰能力，增強系統的靈活性和適應性。面對電力供需逐漸寬松、新能源供電能力不斷增強的電力發展形勢，新能源消納難題急需破解。分布式能源和電動汽車的發展為需求響應提供了更多的資源和條件，未來需求響應不僅有“削峰”作用，也逐漸向“填谷”發展。

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Analysis on Development Obstacles of Demand Response and its Outlook

Zhang Ying1Dong Lijun2Huang Wen1

(1. Nanjing Xinlian Electricity Cloud Service Co., Ltd, Nanjing 211100； 2. Nanjing Xinlian Electronics Co.,Ltd, Nanjing 211100)

In this paper, the implementation bankground and pilot situation of China's demand response in recent years are reviewed, as well as the implementation mechanism. Technical problems and policy barriers occurred during actual development of demand response are analyzed. Finally, as a forward looking thought, some measures are proposed taking reference to the analysis of basic construction cost, implementation mechanism, implementation technology and incentive mechanism.

demand response; real-time feedback; auto demand response

張 贏（1987-），女，江蘇省無錫市人，工程師，主要從事電力需求響應及電力系統自動化研究。