唐 楠，李藝豐，王蓓蓓，孔 林

（東南大學 電氣工程學院，南京 210096）

隨著電力市場的不斷發(fā)展與完善，電力系統(tǒng)中的利益主體逐步多元化，需求側(cè)資源在競爭市場中的作用正在被重新認識。在電力市場競爭中引入需求響應，通過價格信號和激勵機制來發(fā)揮需求側(cè)資源在市場中的作用，并將供應側(cè)和需求側(cè)的資源進行綜合資源規(guī)劃，這將是適應電力市場發(fā)展的必然要求。

需求響應（demand response，DR）強調(diào)電力用戶直接根據(jù)市場情況主動做出調(diào)整負荷需求的行為，將負荷高峰時段的電力需求轉(zhuǎn)移到負荷低谷時段，這將有效地避免或推遲使用率較低的“峰值發(fā)電廠”的建設，并起到降低電力成本，提高輸電線路、變電站和電廠等電網(wǎng)資產(chǎn)的效用。

美國是實施需求響應項目最早的國家，其電力市場環(huán)境開放，也是世界上實施需求響應項目最多、種類最齊全的國家。目前，美國加州、PJM（Pennsylvania-New Jersey-Maryland，PJM）和新英格蘭等7個地區(qū)電力系統(tǒng)，以及美國PG&E和SCE等電力公司都已建立了基于市場運作的需求響應項目。根據(jù)各個ISO（independent system operators,ISO）/RTO（regional transmission organizations,RTO）的統(tǒng)計，2006年夏季高峰負荷時期，通過實施DR降低了系統(tǒng)1.4%～4.1%的高峰負荷［1］。另據(jù)統(tǒng)計，2000年全美高峰削減量達到22 901 MW，2010年全美高峰削減量達到32 845 MW，增長42%［2］。根據(jù)調(diào)查，美國現(xiàn)行的電力需求響應項目削減負荷的總潛力可達37 500 MW［3］。

政府政策一直是推動需求響應發(fā)展的重要力量。美國需求響應起步早，相關政策相對完備［4］。另外，新的需求響應關鍵技術能夠顯著提高用戶參與DR項目的積極性，進一步挖掘DR資源的潛力。美國長期致力于需求響應關鍵技術研究，并將相關成果應用于DR項目，推動了需求響應項目在全國范圍內(nèi)的實施。

目前，我國需求響應項目的實施進程緩慢，相關需求響應關鍵技術的研究存在不足。在此背景下，本文對美國需求響應項目推行中采用的使能技術、電網(wǎng)友好設備和能量管理系統(tǒng)平臺等關鍵支撐技術進行了梳理，從市場占有率層面對主流廠商的相關產(chǎn)品進行概述，為我國電力需求響應項目中關鍵支撐技術的研究工作開拓視野，提供參考，以促進需求響應項目在我國高效、有序地開展。

1 使能技術

使能技術是指幫助電力用戶更方便靈活地參與需求響應項目的一系列關鍵技術。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展和需求響應項目的普及，用戶側(cè)需要配套的技術支撐來充分調(diào)動用戶主動調(diào)整用電的積極性，更好地配合需求響應項目的開展。美國的需求響應起步較早，也是世界上實施需求響應項目最多的國家，其十分重視使能技術的發(fā)展。2003年，加利福尼亞能源委員會與加州大學伯克利校區(qū)的跨學科研究團隊簽署合同，開展了需求響應使能技術開發(fā)項目（demand response enabling technology development,DRETD）［5—6］，致力于恒溫控制器、無線通信設備、計量和傳感器等的研究與開發(fā)。目前在這方面做得比較好的公司有Comverge，Atmel，Ambiant，LOXONE等。其中，Comverge是一個智能能源管理解決方案供應商，該公司于2013年2月4日推出了DirectLink系列產(chǎn)品，并憑借此系列產(chǎn)品獲得了TMCnet網(wǎng)站頒發(fā)的2014年智能電網(wǎng)產(chǎn)品年度大獎［7］。下面對部分使能技術予以介紹。

1.1 智能控制開關

控制開關是一種能夠控制電氣設備開斷的裝置。傳統(tǒng)控制開關結(jié)構(gòu)簡單，功能單一。與傳統(tǒng)控制開關相比，智能控制開關新增了許多功能。以Comverge公司為例，其DirectLink智能控制開關產(chǎn)品新增的功能主要如下：利用已有的寬帶網(wǎng)絡替代復雜的網(wǎng)關；能夠單獨控制多臺設備；用戶可以提前對DR事件進行編程；其內(nèi)置ZigBee通信允許戶外遠程測試等［7—9］。

新增的功能使智能控制開關能夠在需求響應項目中更智能地控制用電設備，進一步幫助用戶節(jié)省電費、優(yōu)化負荷曲線。運用已有的寬帶網(wǎng)絡有利于電力公司利用雙向通信實施自動定價或者高級負荷控制等DR項目；單獨控制多臺設備的功能能夠節(jié)省項目周期的硬件成本和安裝成本。另外，對DR事件提前預編程的功能有助于自動定價項目的實施。

1.2 智能溫控器

恒溫控制器一般裝于熱水器、暖通、空調(diào)等設備上，用以對這些設備進行恒定的溫度控制。在傳統(tǒng)恒溫控制器的基礎上，智能溫控器新增了許多功能。以Comverge公司為例，其DirectLink智能溫控器產(chǎn)品的功能［10—11］主要包括：①允許用戶事先對其編程；②能夠基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet protocol，IP）不斷地進行遙測并提供近乎實時的信息反饋；③內(nèi)置用戶可更換的通信模塊，大大提高了通信的靈活性；④能夠記錄并剖析事件，形成溫控器的遙測報告，包括壓縮機的運行時間、溫度設定值、室溫等。

其中，近乎實時的信息反饋的功能使電力公司更加清晰地了解實時負荷及DR事件中的削減負荷情況；預編程的功能使得用戶能夠根據(jù)電價信息提前對被控設備的溫度進行設定，在接收電力公司發(fā)布的電價信息后，智能溫控器通過已經(jīng)編好的程序來調(diào)節(jié)設備的溫度設定值，及時地對電價作出響應，從而便于設備自動參與基于電價的需求響應項目；剖析和事件記錄功能便于事故診斷或根據(jù)用戶的偏好設定、外界激勵強弱對需求響應效果的影響進行數(shù)據(jù)挖掘［12］。

1.3 家庭電能顯示器

家庭電能顯示器（in-home display，IHD）是一種交互設備，它能通過安全的無線網(wǎng)絡從智能電能表收集并顯示用戶的用電數(shù)據(jù)。各國開展的相關試驗已經(jīng)表明，室內(nèi)顯示器能夠幫助用戶節(jié)省5%到15%的用電量［13］。目前，IHD發(fā)展較快，從簡單的分段式LCD顯示器到具有薄膜晶體管顯示屏和觸摸屏的顯示器，復雜程度不一。以Atmel公司的室內(nèi)顯示裝置為例，該公司的顯示器經(jīng)由家庭局域網(wǎng)從智能計量表獲取信息，而不像傳統(tǒng)顯示器那樣通過內(nèi)置傳感器來獲取電能消費信息［14］，從而簡化了信息傳送的過程，縮短了信息延遲的時間。另外，顯示器不僅可以顯示用電信息，而且能夠顯示電力供應商提供的合理用電建議。

信息延遲時間的縮短提高了電價等信息的準確度。另外，參與DR項目的用戶能夠根據(jù)家庭電能顯示器顯示的電力消費實時數(shù)據(jù)和用電建議在必要的時刻改變用電習慣，及時對DR事件信號作出響應。

1.4 能量球

能量球［13］是一個簡單的技術設備，它不能提供大量的用電信息，但能夠通過發(fā)出不同顏色的光來提醒用戶電網(wǎng)負荷所處的水平。這項技術的優(yōu)勢在于，用戶不需靠近顯示表查看電價變化，就可以遠距離了解某時刻電網(wǎng)負荷達到何種水平，確定是否關閉非必要的電器設備。另外，由于能量球不能顯示數(shù)字化信息，所以這項使能技術一般不會單獨使用，而需要與個性化的簡報、電子郵件以及上面提到的家庭電能顯示器等設備配合使用。

目前，美國許多電力公司已經(jīng)在居民和商業(yè)需求響應項目中采用了能量球，例如：PG&E以及南加州愛迪生公司。項目中應用最多的是Ambiant設備公司生產(chǎn)的能量球產(chǎn)品［16］。它可以通過提供電力消費的實時數(shù)據(jù)來幫助用戶在必要的時候改變使用習慣，從而配合DR項目的實施。例如：如果能量球發(fā)出綠光，說明負荷需求較低；發(fā)出黃光，表明負荷需求適中；發(fā)出紅光，表明負荷需求較高，提醒用戶電網(wǎng)過負載的幾率增大。接收到紅光信號后，有轉(zhuǎn)移負荷潛力的用戶通過削減該時段非必要的負荷，給電網(wǎng)提供某種形式的輔助服務，從而達到提高電網(wǎng)可靠性的目的。

1.5 智能插座

目前市場上出現(xiàn)的普通插座從功能上劃分主要有5種，即漏電保護型插座、定時型插座、主路控制型插座、遙控型插座以及計量型插座。這些插座功能單一，難以滿足用戶多樣性要求。智能插座是智能家居的重要組成部分，是將計算機、通信、控制和測量技術應用于一體的新一代插座產(chǎn)品，具有智能化、節(jié)能化、便捷化等特點。其中較典型的智能插座設備是LOXONE公司生產(chǎn)的SMART SOCKET AIR。SMART SOCKET AIR［17］可以通過無線插頭方便地控制家用電器，包括洗衣機、電視機、燈具等。該插座能夠精確地告知用戶家用電器的功率消耗量，并每隔5 min更新一次電能和功率信息。

智能插座能夠利用無線電遙控方式實現(xiàn)對電器的遠程控制，這將便于參與DR項目的用戶根據(jù)DR事件信號在家中或戶外對家用電器進行控制［18—19］，及時對DR事件作出響應。另外，智能插座不僅能夠測量電器的用電情況及電器使用時間，而且可以通過設置，自動將電器用電量按電價換算成電費，讓用戶輕松獲知電器運行中耗費的電能，以及需要支付的電費。

2 電網(wǎng)友好型用電設備

傳統(tǒng)的終端用電設備，如：空調(diào)、熱水器、冰箱以及照明燈具等，功能單一，不能滿足智能電網(wǎng)需求響應項目的要求。而電網(wǎng)友好型用電設備是在傳統(tǒng)用電設備的基礎上加以改造并能夠與電網(wǎng)靈活互動、根據(jù)實際所需自動地控制負荷的終端用電設備。

電網(wǎng)友好型用電設備能夠與電網(wǎng)進行雙向信息交換。用電設備接收電網(wǎng)發(fā)出的事件通知和電價信息后，根據(jù)這些信息自行調(diào)節(jié)運行模式，從而有效地避免了電網(wǎng)過載或供用電負荷不平衡的情況。用戶可以利用計算機、移動電話或家電產(chǎn)品自帶的裝置，了解住宅的電力消費狀況以及產(chǎn)品運行狀態(tài)，并根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)對用電方案進行及時調(diào)整。

下面以使用頻率較高、耗電量占電網(wǎng)總負荷比重較大的照明燈具、空調(diào)、熱水器、冰箱為例予以介紹。

2.1 智能照明燈具

照明設備是最為常見的終端用電設備。與其他終端相比，單個居民用戶的照明負荷相對較低，但晚間隨著照明需求的增大及用戶的增多，用戶側(cè)照明負荷將顯著增加，在某些時段可能會出現(xiàn)用電高峰。商業(yè)用戶也有類似的特點，且照明用電量比居民大得多，這將進一步加重電網(wǎng)在夜間的供電負擔。因此，在照明終端設備實施需求響應，對于電網(wǎng)的削峰填谷具有重要的作用。

傳統(tǒng)照明設備功能單一，靈活性差，不能與智能電網(wǎng)進行互動。而智能照明設備，即智能發(fā)光二極管（light-emitting diode，LED）燈具，在性能方面有了很大的改善，具有更多的功能。以Digital Lumens公司推出的智能LED燈具為例［20］，主要功能如下：①具有智能集成在場感應的能力，在檢測到特定區(qū)域有人在場時打開燈具，無人時自動關閉或調(diào)暗；②設有獨立定位的LED燈條，每個燈條都可以旋轉(zhuǎn)（在每個方向旋轉(zhuǎn)10°～40°），以便在需要時發(fā)出直射光；③能夠感應日光并估算可用日光強度，根據(jù)可用日光調(diào)節(jié)燈具的輸出；④能夠基于DR信號調(diào)整燈具亮度，更好地參與需求響應項目；⑤能夠記錄燈具的功耗、小時數(shù)、在場事件以及通過日光采集節(jié)約的電能等。其中，新增功能①、②、③使得智能照明燈具能夠根據(jù)外界環(huán)境靈活地調(diào)整燈具強度，實現(xiàn)節(jié)能的目的；新增功能④使得智能照明燈具能夠靈活地參與DR項目；新增功能⑤不僅有助于用戶了解燈具的使用情況，而且方便電力公司對DR項目的效果進行數(shù)據(jù)挖掘。

2.2 智能空調(diào)

隨著空調(diào)在商業(yè)建筑和居民用戶中使用率的增加，空調(diào)負荷占總負荷的比重日益增大，在空調(diào)需求較大的冬季和夏季更為顯著。研究表明，空調(diào)負荷越是集中，其啟停對當?shù)仉娋W(wǎng)的影響越大。因此，空調(diào)終端也可以作為電網(wǎng)削峰填谷和負荷整形的設備。近來，美國的一項調(diào)查表明，在對空調(diào)負荷實施控制后，峰荷時段的居民空調(diào)負荷削減量在0.3～1.5 kW之間。與傳統(tǒng)空調(diào)相比，智能空調(diào)增設了遠程控制模塊、傳感器模塊及與智能插座友好接入的模塊等，因而具備了更多的功能。例如：能夠感知外部溫度，自動控制空調(diào)開關；能夠連接無線網(wǎng)絡，用戶可在任何地方通過手機或電腦對其進行控制；能夠感知用電高峰時電價的上漲，并自動調(diào)整設備使用時間，更好地參與DR項目；能夠根據(jù)用戶的電費預算和天氣預報向用戶提供空調(diào)設置建議；擁有多種冷卻模式和多種風扇速度，方便用戶根據(jù)實際情況進行切換等［21—22］。

新增的功能不僅使智能空調(diào)具有了節(jié)能和控制靈活的特點，而且其感知電價上漲的特性可以使智能空調(diào)更好地參與到DR項目中。若智能空調(diào)用戶選擇參與DR項目，在接收峰時電價信號后，智能空調(diào)會自動縮短運行時間以對電價信號作出響應，從而削減峰時負荷。另外，智能空調(diào)還可以根據(jù)天氣預報，對可能的高峰負荷時段進行預測并事先對空調(diào)的運行進行設置，從而有效地避開峰荷。

2.3 智能熱水器

熱水器是另一種負荷占比較大的用電設備［23］，其負荷曲線沒有明顯的季節(jié)性特征，較為平滑。美國能源信息署報告稱，熱水器耗電量占一個典型家庭電能消費總量的17.7%。傳統(tǒng)熱水器的儲水箱中存儲的水需要一直保持較高的溫度，即當恒溫器檢測到水溫低于預設值時，會觸發(fā)加熱元件重新對水進行加熱，這對于僅在早上和晚上用熱水器的用戶來說，顯然是不經(jīng)濟的。而智能熱水器［24—25］裝有按需加熱器，即僅在需要熱水的時候?qū)λM行加熱，這克服了上述傳統(tǒng)熱水器不經(jīng)濟的缺點。除此之外，智能熱水器還具有以下優(yōu)點：具有多種用戶可選的運行模式，包括節(jié)能模式、假期模式和正常模式等，并能夠根據(jù)用戶所選的模式自動進行調(diào)整；能夠遠程監(jiān)視和控制熱水器的溫度、加熱持續(xù)時間及功率水平等。

智能熱水器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目的，而且可以方便其在DR項目中根據(jù)DR事件信號作出相應的響應。例如：在需要削減負荷的DR事件中，用戶可以選擇較為節(jié)能的運行模式以對DR信號作出響應，從而實現(xiàn)削峰的目的。

2.4 智能冰箱

冰箱是日常生活中普及率較高的家用電器。正常運行時，冰箱的控制系統(tǒng)通過啟動和關停壓縮機來調(diào)整其內(nèi)部的溫度。與傳統(tǒng)冰箱相比，智能冰箱新增了以下功能［26—27］：具有多種調(diào)節(jié)模式，能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)箱內(nèi)溫度，以降低冰箱能耗；采用電力線通信（power line communication，PLC）智能遠程控制技術，在電力信號中加入網(wǎng)絡信號，實現(xiàn)冰箱與互聯(lián)網(wǎng)的連接，使用戶能夠通過手機、平板電腦等移動終端控制冰箱；內(nèi)置動態(tài)需求控制器，即在傳統(tǒng)冰箱的基礎上增加一個動態(tài)的需求控制器，該控制器能夠在分時電價下，根據(jù)預置程序自動調(diào)節(jié)冰箱的運行模式和運行狀態(tài)。

新增的功能可以方便用戶通過移動終端靈活地查看和控制冰箱的運行狀態(tài)。另外內(nèi)置的動態(tài)需求控制器使得智能冰箱能夠更好地參與DR項目。例如：若智能冰箱能夠與當?shù)仉娏具M行通信，在收到電力公司發(fā)出的尖峰電價信號后，智能冰箱中內(nèi)置的動態(tài)需求控制器將會對壓縮機的運行進行合理控制，使得冰箱在滿足箱內(nèi)各區(qū)域必要溫度要求的前提下盡量避免類似除霜之類的高耗能運行或?qū)⒏吆哪苓\行推遲到電網(wǎng)負荷低谷時段運行，從而實現(xiàn)削峰填谷和節(jié)約電費的目的。

2.5 電動汽車

電動汽車作為正在培育和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，已成為新能源汽車發(fā)展的主要方向，也將成為21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ慕煌üぞ撸?8—29］?？梢灶A計，隨著未來電動汽車的普及，將有大量電動汽車接入電網(wǎng)進行充放電，這將對電力系統(tǒng)的運行與規(guī)劃產(chǎn)生不利的影響。為了應對這種不利影響，使電動汽車和智能電網(wǎng)更為有效地融合，美國市場上出現(xiàn)了新一代電動汽車［30—31］。

新型電動汽車將常規(guī)通信結(jié)構(gòu)應用在電動汽車中，實現(xiàn)了電動汽車與電網(wǎng)設施之間的通信，從而使電動汽車參與DR項目成為了可能。若電動汽車用戶報名參與了DR項目，在電網(wǎng)需要降低充電負載以緩解用電高峰電力緊張的情況下，充電站將發(fā)出DR信號詢問電動汽車用戶是否允許停止充電操作或者適度降低充電功率。用戶將根據(jù)接收的信號作出選擇，若允許，充電站會停止對電動車充電或降低充電功率以削減高峰時段的負荷。同時，電力公司會給那些在DR事件中削減負荷的電動汽車用戶一定額度的補貼?？梢?，新型電動汽車不僅可以有效地避免電動車大量接入對電網(wǎng)可靠性、穩(wěn)定性造成的負面影響，而且降低了電動汽車用戶的充電費用。

3 能量管理系統(tǒng)平臺

在需求響應項目中，用戶根據(jù)電價或激勵信號改變原有的用電模式，從而實現(xiàn)節(jié)省電費、改善負荷曲線的目的。在節(jié)能和轉(zhuǎn)移電能方面，用戶側(cè)的潛力巨大，若想進一步挖掘用戶改善負荷曲線的潛力，電網(wǎng)公司需要借助先進的能量管理系統(tǒng)平臺來監(jiān)測、控制和優(yōu)化電能的使用［32］，這將給電網(wǎng)本身和用戶自身帶來更大的效益。需要說明的是，這里的能量管理系統(tǒng)平臺是一個廣義的概念，不同于能量管理系統(tǒng)（energy management system,EMS）。美國的第三方公司，例如：Honeywell、Digital Lumens、Melrok、Siemens，相繼推出了不同的能量管理系統(tǒng)平臺。這些能量管理系統(tǒng)平臺能夠借助前面敘述的使能技術和電網(wǎng)友好型用電設備，更加高效地挖掘DR潛力，最大化DR價值。

3.1 自動需求響應系統(tǒng)

自動需求響應系統(tǒng)（automated demand response，ADR）能夠根據(jù)電力公司發(fā)出的DR事件信號自動地對用戶側(cè)負荷進行控制。該系統(tǒng)主要針對大電力用戶（例如：負荷超過200 kW），并且允許用戶事先制定負荷控制策略。當從ADR網(wǎng)關獲得電力公司發(fā)出的電價信號和事件通知后，系統(tǒng)便使用這些控制策略自動對用戶負荷進行調(diào)整。ADR系統(tǒng)能夠幫助用戶改善每天的能效，降低電網(wǎng)在用電高峰時段的負荷，從而可以避免或推遲“峰值發(fā)電廠”的建設。

以Honeywell開發(fā)的 ADR 系統(tǒng)［33］為例予以說明。Honeywell的ADR系統(tǒng)由需求響應自動化服務器（demand response automation server，DRAS）驅(qū)動，并與用戶的能量管理系統(tǒng)相接。系統(tǒng)采用OpenADR通信協(xié)議實現(xiàn)DRAS、控制器和EMS之間的信息傳遞。該系統(tǒng)參與DR項目的具體過程如下：首先電力公司發(fā)出即將到來的DR事件信號，這些信號被DRAS接收并進行處理，然后DRAS向安裝在用戶設備上的控制器發(fā)出信號。由于控制器與EMS相連，EMS相繼獲得信號并按用戶預先選定的負荷削減優(yōu)先級列表對負荷進行削減。

Coastal pacific foods distributors（CPFD）在 DR項目中采用了Honeywell的ADR系統(tǒng)，取得了顯著的成果。其中，所有參與用戶每月總電費減少了35 000美元到50 000美元不等，并且在DR事件中的峰荷削減量達110 kW。

3.2 智能LED系統(tǒng)

智能 LED 照明系統(tǒng)［34—35］能夠?qū)τ脩舭惭b的LED燈具進行全面的控制，不僅能夠幫助用戶節(jié)能，而且還能夠參與需求響應項目，有效地降低電力負荷，緩解電力系統(tǒng)供電不足的情況。若智能LED照明系統(tǒng)參與DR項目，用戶需要事先在智能LED照明系統(tǒng)中定義需求響應“配置文件”，當發(fā)生DR事件時，把某種環(huán)境下的LED燈具的亮度控制在某種強度之下；在DR事件觸發(fā)時，智能LED照明系統(tǒng)能夠根據(jù)需求響應“配置文件”對燈具的光照強度進行靈活地控制，從而有效地削減高峰負荷。

以Digital Lumens公司研發(fā)的智能LED系統(tǒng)為例予以說明。該系統(tǒng)起初不支持OpenADR通信協(xié)議，在參與DR項目過程中，用戶收到DR通知后需手動地將系統(tǒng)切換到預先設置的“配置文件”，來調(diào)節(jié)和控制燈具光照強度。隨著系統(tǒng)的不斷升級，智能LED系統(tǒng)具有了支持OpenADR通信協(xié)議的特性，這使得系統(tǒng)能夠根據(jù)DR信號自動地作出響應，即收到電力信號后，智能照明系統(tǒng)能自動調(diào)用相應的照明配置文件而不需用戶手動操作，這大大簡化了需求響應的過程，提高了用戶側(cè)的響應速率。

3.3 智能建筑節(jié)能系統(tǒng)

智能建筑以建筑物為平臺，采用計算機技術和通信技術對建筑物中的設備進行自動監(jiān)控，并對信息資源進行管理［36］。智能建筑節(jié)能系統(tǒng)是一類能夠?qū)χ悄芙ㄖ械恼彰飨到y(tǒng)、制冷/熱系統(tǒng)、通風系統(tǒng)及其他能耗系統(tǒng)進行集中控制和綜合優(yōu)化管理的系統(tǒng)。另外，該系統(tǒng)還能與電網(wǎng)進行雙向信息交互，可以在接收電網(wǎng)發(fā)出的動態(tài)電價信號后改變原有的用電模式，自動參與需求響應［37］項目。

以Melrok公司為例，該公司推出的EnergiStream系統(tǒng)能有效地解決建筑物能源成本飛漲這一問題。該系統(tǒng)能夠從分散在建筑物中的傳感器上收集數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與其他相關資源（如：天氣信息和定價信息）相結(jié)合，轉(zhuǎn)化為可操作的簡潔信息，然后以流的形式傳送到基于云的遠程服務器；系統(tǒng)還內(nèi)置了與電力用戶相連的ADR客戶端，用戶可以通過客戶端獲得DR事件的通知和定價信息，并根據(jù)獲得的通知信息自動地做出響應。EnergiStream系統(tǒng)已成功運用于許多DR項目，包括美國能源部在加利福尼亞州的智能電網(wǎng)示范項目和美國綠色建筑委員會的需求響應合作項目［38—39］，取得了巨大的成效。

3.4 電力公司/ISO需求響應資源調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)

前面介紹的系統(tǒng)旨在幫助用戶有效地參與需求響應項目，而本節(jié)提出的優(yōu)化系統(tǒng)則有助于電力公司/ISO更高效地管理需求響應項目（特別是在用電高峰期），最大化每個DR資源的價值，最小化DR的運行成本，更有效、更可靠地利用DR資源。

電力公司/ISO需求響應資源調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)能夠充分利用智能電網(wǎng)現(xiàn)有的投資設施來幫助電力公司全面管理需求響應項目。此類優(yōu)化系統(tǒng)能夠?qū)上鳒p負荷進行精確的預測，方便電力公司對DR事件前參與用戶的負荷水平進行了解；能夠自動執(zhí)行原先需手動操作的繁瑣的需求響應流程，有效地避免人為誤差；能夠完整地報告DR事件的執(zhí)行情況，便于電力公司在事件后查看各參與用戶的負荷削減情況。

以西門子公司推出的需求響應管理系統(tǒng)（demand response management system，DRMS）［40—41］為例，對此類優(yōu)化系統(tǒng)的執(zhí)行流程予以說明。DRMS能夠幫助電力公司管理任何針對商業(yè)和工業(yè)用戶的DR項目。管理DR項目的過程分為事件前、事件中、事件后，各過程執(zhí)行的內(nèi)容如下。

（1）事件發(fā)生前。DRMS對單一負荷或聚合后的負荷進行負荷和失負荷預測，并對參與用戶是否獲得DR事件通知、獲取通知后是否愿意參與DR事件等情況進行近乎實時的反饋，以方便電力公司了解參與用戶在事件發(fā)生前的情況，減少不確定性。

（2）事件發(fā)生過程中。DRMS能夠通過實時測量裝置反饋的信息對實時事件進行監(jiān)測。通過這些信息，運行人員能夠判斷目標負荷削減量是否滿足，是否需要調(diào)用額外的資源。

（3）事件發(fā)生后。DRMS能夠自動形成報表并根據(jù)報表計算負荷基線和負荷削減量等關鍵數(shù)據(jù)。這種自動化操作能夠避免人工計算過程帶來的誤差，從而提高了運行效率和效果。

DRMS具有可靠、可擴展、開箱即用的功能。DRMS已經(jīng)成功被用于Wabash Valley Power Association（WVPA）需求響應項目。在DRMS的幫助下，WVPA實施的需求響應項目取得了成功，總DR事件數(shù)削減了70%以上，并且避免了新調(diào)峰機組的建設，節(jié)約了成本［42—43］。

4 結(jié)束語

需求響應關鍵支撐技術在需求響應的發(fā)展過程中起著重要的作用，先進的支撐技術不僅能夠挖掘DR潛力、提高DR響應速度，而且可以優(yōu)化DR項目的管理等。本文詳細分析了美國需求響應項目中的使能技術、電網(wǎng)友好設備和能量管理系統(tǒng)平臺等關鍵支撐技術。研究表明，我國應借鑒美國需求響應的經(jīng)驗，加大對研發(fā)關鍵技術的投資并鼓勵相關機構(gòu)在使能技術、智能用電設備和能量管理系統(tǒng)平臺等方面做出創(chuàng)新，積極推進相關技術試點項目的開展以促進需求響應項目在我國高效、有序地開展。

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