張 贏 董立軍 黃 雯

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國內(nèi)需求響應(yīng)發(fā)展障礙分析及展望

張 贏1董立軍2黃 雯1

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

本文介紹了我國需求響應(yīng)的實(shí)施背景，分析了我國近年各地需求響應(yīng)試點(diǎn)概況并作出總結(jié)。首先分析我國目前需求響應(yīng)的實(shí)施機(jī)制特點(diǎn)，從技術(shù)及政策兩個(gè)方面研究我國需求響應(yīng)發(fā)展存在的障礙；然后分析了我國需求響應(yīng)的基礎(chǔ)建設(shè)成本、實(shí)施機(jī)制、實(shí)施技術(shù)和激勵(lì)機(jī)制中存在的不足，進(jìn)而提出我國需求響應(yīng)發(fā)展的趨勢和建議。

需求響應(yīng)；實(shí)時(shí)反饋；自動(dòng)需求響應(yīng)

為緩解電網(wǎng)出現(xiàn)電力不平衡、系統(tǒng)可靠性受到威脅的現(xiàn)象，需要引入需求響應(yīng)。電力需求響應(yīng)，簡單地說就是電力用戶根據(jù)價(jià)格信號或激勵(lì)措施，暫時(shí)改變其用電行為，減少（或增加）用電負(fù)荷，從而促進(jìn)電力供需平衡、保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的行 為[1]。與傳統(tǒng)的有序用電方案不同，電力需求響應(yīng)使用市場手段，在電網(wǎng)負(fù)荷尖峰時(shí)段讓用戶自愿、臨時(shí)性采取措施來改變原有的用電模式，獲得補(bǔ)貼激勵(lì)或電費(fèi)優(yōu)惠。國外需求響應(yīng)開展較早，我國是從2004年開始逐步啟動(dòng)需求側(cè)管理工作的。我國需求側(cè)管理主要以有序用電管理為主，部分地區(qū)實(shí)行了峰谷分時(shí)電價(jià)或可中斷負(fù)荷項(xiàng)目。近年來，國家出臺相關(guān)政策推動(dòng)需求響應(yīng)的實(shí)施，從有序用電模式過渡到需求側(cè)響應(yīng)模式[2]。需求響應(yīng)對參與的電力用戶有直接的經(jīng)濟(jì)效益，對電網(wǎng)有延緩建設(shè)投資、促進(jìn)電力市場化改革的間接效益，對社會有優(yōu)化資源配置的社會效益[3]。

“十二五”期間，電力供應(yīng)由總體平衡、局部偏緊的狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)向相對寬松、局部過剩。新能源快速發(fā)展的同時(shí)，部分地區(qū)棄風(fēng)、棄光、棄水問題突出，局部地區(qū)電網(wǎng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。我國電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃中指出，應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)峰能力的建設(shè)。需求響應(yīng)作為一種低成本的調(diào)峰措施，通過錯(cuò)峰、移峰等手段，在減少系統(tǒng)峰谷差、消納新能源等方面起到積極作用。

1 國內(nèi)需求響應(yīng)現(xiàn)狀

1.1 需求響應(yīng)實(shí)施概況

我國從2004年開始啟動(dòng)國家層面的需求側(cè)管理工作。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，我國需求側(cè)管理項(xiàng)目已發(fā)展多個(gè)種類，包括分時(shí)電價(jià)、能效電廠項(xiàng)目、移峰填谷項(xiàng)目和需求響應(yīng)項(xiàng)目。需求響應(yīng)作為需求側(cè)管理的一個(gè)重要組成部分，充分發(fā)揮了市場的調(diào)節(jié)作用，通過激勵(lì)引導(dǎo)用戶參與電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控，維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。我國《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)項(xiàng)目類型及計(jì)算方法（試行）》將電力需求側(cè)管理項(xiàng)目分為能效電廠、移峰填谷和需求響應(yīng)三大類。具體項(xiàng)目分類見表1。

表1　我國需求側(cè)管理項(xiàng)目分類

目前，我國已有多個(gè)省市開展了需求響應(yīng)。佛山市作為首個(gè)開展需求響應(yīng)的試點(diǎn)城市，通過數(shù)據(jù)平臺和用戶終端的配合，削減負(fù)荷4.2萬kW。天津?yàn)槭讉€(gè)開展自動(dòng)需求響應(yīng)試點(diǎn)的城市。我國近年需求響應(yīng)實(shí)施情況見表2。

表2　我國需求響應(yīng)實(shí)施情況

從各地的需求響應(yīng)情況看，參與用戶類型不斷增加，除了工商業(yè)用戶和負(fù)荷集成商外，樓宇、居民用戶也納入了需求響應(yīng)資源，而需求響應(yīng)執(zhí)行模式也正在向自動(dòng)化方向探索和發(fā)展[4]。

1.2 需求響應(yīng)實(shí)施機(jī)制

1）制定合理的需求響應(yīng)方案

目前國內(nèi)開展的需求響應(yīng)分為兩種：①約定需求響應(yīng)，通過需求響應(yīng)協(xié)議，在需求響應(yīng)執(zhí)行時(shí)間段按照約定量削減負(fù)荷；②臨時(shí)性需求響應(yīng)，在電網(wǎng)缺電時(shí)，根據(jù)需求響應(yīng)協(xié)議臨時(shí)性錯(cuò)峰降負(fù)。需求響應(yīng)基本由政府及電力公司主導(dǎo)，負(fù)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(yīng)均由經(jīng)信委與電力公司、負(fù)荷集成商及電力用戶簽訂需求響應(yīng)協(xié)議。上海地區(qū)則試點(diǎn)了用戶自主認(rèn)購需求響應(yīng)量的模式，充分發(fā)揮用戶的主動(dòng)性。在天津還試點(diǎn)了辦公樓空調(diào)自動(dòng)需求響應(yīng)，為自動(dòng)需求響應(yīng)的發(fā)展提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2）鼓勵(lì)多種類型的用戶參與

多地政策均鼓勵(lì)用戶或負(fù)荷集成商自愿參與需求響應(yīng)，且優(yōu)先考慮高耗能、“卡脖子”的工商業(yè)企業(yè)用戶。參與用戶類型包括工業(yè)企業(yè)、商場、酒店、辦公樓宇、綜合建筑等。北京、上海及江蘇試點(diǎn)了居民需求響應(yīng)，通過空調(diào)智能控制、提前制冷等技術(shù)，將居民負(fù)荷納入需求響應(yīng)用戶范圍，進(jìn)一步擴(kuò)大了需求響應(yīng)資源的類型。

3）補(bǔ)貼及政策支持

專項(xiàng)資金來源包括從全省銷售電價(jià)附加征收的城市公用事業(yè)附加費(fèi)、執(zhí)行差別電價(jià)增加的電費(fèi)收入以及其他資金。比如，江蘇的需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金由尖峰電價(jià)增收電費(fèi)支付，佛山需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金從電力需求側(cè)試點(diǎn)的“調(diào)峰項(xiàng)目”實(shí)施專項(xiàng)資金中列支，北京市需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金來源為中央財(cái)政安排下達(dá)的專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)資金和市財(cái)政安排的配套獎(jiǎng)勵(lì) 資金。

除了資金補(bǔ)貼外，各地出臺了多種需求響應(yīng)優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)用戶積極參與需求響應(yīng)。例如，不將參與自動(dòng)需求響應(yīng)的企業(yè)納入錯(cuò)峰序位表（即不安排該類型企業(yè)參與錯(cuò)峰），優(yōu)先安排參與需求響應(yīng)并符合直購電相關(guān)文件規(guī)定的企業(yè)參與直購電，參與電力需求響應(yīng)的企業(yè)將優(yōu)先保障供電等。

總結(jié)各地區(qū)的需求響應(yīng)實(shí)施情況，我國目前的需求響應(yīng)工作有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

1）用戶類型不斷增加，中小型用戶獲得參與電力系統(tǒng)調(diào)控的渠道。

2）專項(xiàng)資金政策、有序用電政策逐漸成熟，需求響應(yīng)激勵(lì)機(jī)制不斷完善。

3）商業(yè)模式從簽訂協(xié)議、自主認(rèn)購到自動(dòng)響應(yīng)，不斷創(chuàng)新。

2 需求響應(yīng)發(fā)展的資金障礙分析

2.1 基礎(chǔ)建設(shè)成本高

隨著需求響應(yīng)的不斷發(fā)展，需求響應(yīng)基礎(chǔ)建設(shè)的重要性日益凸顯。需求響應(yīng)的效果評估除了需要精確的計(jì)量，還需要準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸，計(jì)量設(shè)備和在線監(jiān)測系統(tǒng)是需求響應(yīng)的兩個(gè)重要技術(shù)支撐[5]。目前我國各地的需求響應(yīng)在線監(jiān)測設(shè)備由電網(wǎng)公司或負(fù)荷集成商投資為用戶安裝及維護(hù)，需求響應(yīng)在線監(jiān)測系統(tǒng)由政府和電網(wǎng)公司投資建設(shè)。隨著需求響應(yīng)的推進(jìn)和發(fā)展，建立和完善需求響應(yīng)系統(tǒng)，仍需在計(jì)量設(shè)備的安裝及維護(hù)、數(shù)據(jù)的傳輸及維護(hù)方面投入大量資金成本。

2.2 補(bǔ)貼方式不到位

國家發(fā)改委于2012年印發(fā)《電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)工作中央財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》，規(guī)定對通過需求響應(yīng)臨時(shí)性減少的高峰電力負(fù)荷，每千瓦獎(jiǎng)勵(lì)100元。各地制定的電力需求側(cè)管理專項(xiàng)資金使用管理辦法多以銷售電價(jià)附加征收的城市公用事業(yè)附加費(fèi)、執(zhí)行差別電價(jià)增加的電費(fèi)收入以及其他資金作為需求響應(yīng)補(bǔ)貼資金來源。補(bǔ)貼方式難以做到資源優(yōu)化配置，且以獎(jiǎng)勵(lì)為主，缺少罰款機(jī)制，對需求響應(yīng)執(zhí)行效果造成了一定的制約，不能體現(xiàn)需求響應(yīng)的市場化本質(zhì)。

對于計(jì)量設(shè)備的投資者，尤其是負(fù)荷集成商而言，其投資成本包含設(shè)備安裝維護(hù)、數(shù)據(jù)采集和管理的所有費(fèi)用，但投資者并不是數(shù)據(jù)惟一的使用者。目前的需求響應(yīng)激勵(lì)僅針對參與需求響應(yīng)的用戶，目的是提高用戶的參與積極性，但對投資成本的補(bǔ)貼尚不明確[6]。需求響應(yīng)的參與者除電力用戶和負(fù)荷集成商外，還包括政府部門和電力公司。需求響應(yīng)涉及到負(fù)荷控制、效果判定、補(bǔ)貼分配等流程，參與者、執(zhí)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(yīng)發(fā)展的技術(shù)障礙分析

3.1 響應(yīng)量預(yù)測技術(shù)欠缺

電網(wǎng)出現(xiàn)缺口時(shí)，啟動(dòng)需求響應(yīng)達(dá)到削峰填谷的效果。高質(zhì)量的需求響應(yīng)才能更好的保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。就目前國內(nèi)的技術(shù)而言，因負(fù)荷的可調(diào)能力、用戶用電意愿以及響應(yīng)過程中用戶出現(xiàn)中途退出、響應(yīng)不到位等違約行為，導(dǎo)致響應(yīng)量不符合預(yù)期效果，此類風(fēng)險(xiǎn)目前仍無法避免。除了從商業(yè)模式方面進(jìn)行改進(jìn)，增加罰款等控制機(jī)制外，還需進(jìn)一步開展技術(shù)研發(fā)。目前國內(nèi)已有負(fù)荷響應(yīng)特性研究，包括基于用戶負(fù)荷彈性系數(shù)的需求響應(yīng)分 析[8]、用電需求曲線建模[9]等，從負(fù)荷特性及電價(jià)兩方面考慮負(fù)荷的響應(yīng)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(shí)際應(yīng)用。

3.2 實(shí)時(shí)反饋技術(shù)欠缺

從目前的需求響應(yīng)實(shí)施流程來看，需求響應(yīng)發(fā)起方根據(jù)電力用戶及負(fù)荷集成商提交的用戶信息制定需求響應(yīng)方案，確定需求響應(yīng)預(yù)期效果。負(fù)荷集成商負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)上級需求響應(yīng)指令、整合部分電力用戶的需求響應(yīng)資源，組織集成用戶參與需求響應(yīng)。電力用戶為需求響應(yīng)直接執(zhí)行者。三者之間按照自上而下的順序執(zhí)行需求響應(yīng)。在實(shí)施過程中，用戶一方面無法及時(shí)獲取自己的響應(yīng)效果信息，另一方面在出現(xiàn)特殊情況無法完成響應(yīng)時(shí)，缺乏有效的向上反饋途徑。需求響應(yīng)發(fā)起方雖然在響應(yīng)過程中對用戶負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)測，但當(dāng)響應(yīng)量沒有達(dá)到預(yù)期時(shí)，仍缺乏實(shí)時(shí)有效的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)途徑。實(shí)時(shí)反饋技術(shù)的缺乏導(dǎo)致響應(yīng)效果與預(yù)期效果不一致。

3.3 自動(dòng)化程度有待提高

美國已開發(fā)出適用于自動(dòng)需求響應(yīng)的通信架構(gòu)openADR，美國、澳大利亞、日本等國已開展了相關(guān)的試點(diǎn)工程[10-11]，取得了初步成果，證明了自動(dòng)需求響應(yīng)的可操作性。我國已經(jīng)開展了關(guān)于openADR的研究[12-13]，天津地區(qū)試點(diǎn)項(xiàng)目通過空調(diào)溫控器實(shí)現(xiàn)了對空調(diào)的自動(dòng)需求響應(yīng)，但我國的需求響應(yīng)發(fā)展還處在半自動(dòng)需求響應(yīng)階段，需求響應(yīng)的自動(dòng)化還未真正實(shí)現(xiàn)。智能化終端、通信技術(shù)、自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)等均有待進(jìn)一步的研究和開發(fā)。

3.4 需求響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系有待完善

隨著需求響應(yīng)的推廣，將有更多資源參與需求響應(yīng)，對需求響應(yīng)相關(guān)的系統(tǒng)、終端設(shè)備及通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，急需建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。目前國際上除了美國的OpenADR標(biāo)準(zhǔn)外，還包括日本的《日本需求響應(yīng)接口規(guī)范1.0》、歐洲的SEP 2.0和澳大利亞的AS4755等標(biāo)準(zhǔn)。歐洲相關(guān)組織對計(jì)量設(shè)備提出了詳盡的要求，包括用戶友好型接口、15min顆粒度數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程采集、雙向交互、用戶數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)萚5]。我國的《電力需求側(cè)管理平臺建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》、《電力需求響應(yīng)系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了需求響應(yīng)數(shù)據(jù)采集、傳輸、通信協(xié)議等技術(shù)要求。需求響應(yīng)終端、系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)等方面的標(biāo)準(zhǔn)仍有待完善。

4 需求響應(yīng)發(fā)展的機(jī)制障礙分析

目前開展需求響應(yīng)試點(diǎn)的省市均為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，電力供應(yīng)緊張，季節(jié)性電力負(fù)荷（如冬季采暖負(fù)荷、夏季降溫負(fù)荷）形成電網(wǎng)高峰用電負(fù)荷，而據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國電網(wǎng)夏季空調(diào)負(fù)荷已占尖峰負(fù)荷的30%左右[15]。因此需求響應(yīng)的類型主要以削峰為主。由于我國大力發(fā)展新能源發(fā)電，所以近十年電力供給能力不斷增強(qiáng)。根據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，中國風(fēng)電和太陽能發(fā)電裝機(jī)在過去的5年分別增長了2.6倍和56倍，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到114.61GW和28.05GW，分列世界第一和第二位[16]。電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃中指出，我國的電力供應(yīng)由總體平衡、局部偏緊的狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)向相對寬松、局部過剩。部分地區(qū)存在嚴(yán)重的棄風(fēng)、棄水現(xiàn)象，電力過剩且就地消納能力不足。需求響應(yīng)的最終目的不僅是降低尖峰負(fù)荷，而且是降低系統(tǒng)峰谷差，實(shí)現(xiàn)電力平衡。因此，需求響應(yīng)在“填谷”（尤其是消納新能源）方面的作用還有待 開發(fā)。

另外，需求響應(yīng)的實(shí)施形式有待開發(fā)。目前執(zhí)行的大部分需求響應(yīng)項(xiàng)目以約定形式開展，部分實(shí)時(shí)需求響應(yīng)也遠(yuǎn)未達(dá)到自動(dòng)化水平，對電網(wǎng)起到一定的削峰作用，但其響應(yīng)速度慢、響應(yīng)效果存在不確定性，調(diào)峰能力欠佳。

5 結(jié)論

本文對國內(nèi)需求響應(yīng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了國內(nèi)的需求響應(yīng)發(fā)展的幾點(diǎn)建議和展望。

1）明確政府部門、電力公司、負(fù)荷集成商及電力用戶在需求響應(yīng)中的職責(zé)與權(quán)利，制定合理的長效激勵(lì)機(jī)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(huán)境逐漸成熟，需求響應(yīng)將更加商業(yè)化。電網(wǎng)成為需求響應(yīng)的真正需求方，政府部門行使監(jiān)管職責(zé)，負(fù)荷集成商與電力用戶通過競爭的方式參與需求響應(yīng)。基于政策的激勵(lì)將逐漸退出，基于市場的激勵(lì)將成為需求響應(yīng)發(fā)展的源動(dòng)力。

2）隨著智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展以及需求響應(yīng)的不斷推進(jìn)，自動(dòng)需求響應(yīng)將得到更大的發(fā)展。在智能終端方面，提高智能化終端開發(fā)能力，使需求響應(yīng)負(fù)荷有能力接收需求響應(yīng)信號并自動(dòng)執(zhí)行。在系統(tǒng)功能方面，研究用戶的負(fù)荷特性，考慮用戶對電價(jià)或控制信號的響應(yīng)特性、用戶用電意愿等因素，建立準(zhǔn)確的響應(yīng)量預(yù)測模型，提高需求響應(yīng)的準(zhǔn)確性和成功率。在通信方面，制定更詳盡的需求響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范需求響應(yīng)各系統(tǒng)間的接口，實(shí)現(xiàn)信息交互標(biāo)準(zhǔn)化。

3）充分發(fā)揮需求響應(yīng)的調(diào)峰能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。面對電力供需逐漸寬松、新能源供電能力不斷增強(qiáng)的電力發(fā)展形勢，新能源消納難題急需破解。分布式能源和電動(dòng)汽車的發(fā)展為需求響應(yīng)提供了更多的資源和條件，未來需求響應(yīng)不僅有“削峰”作用，也逐漸向“填谷”發(fā)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(yīng)及電力系統(tǒng)自動(dòng)化研究。