需求響應(yīng)機(jī)制對(duì)電力市場(chǎng)及用戶的影響分析

韓延民，陳　軍，肖明衛(wèi)

（上海市電力需求響應(yīng)試點(diǎn)課題組，上海　201804）

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需求響應(yīng)機(jī)制對(duì)電力市場(chǎng)及用戶的影響分析

韓延民，陳軍，肖明衛(wèi)

（上海市電力需求響應(yīng)試點(diǎn)課題組，上海201804）

摘要：為深入了解需求響應(yīng)機(jī)制對(duì)電力市場(chǎng)及用戶所產(chǎn)生的影響，上海市開(kāi)展了需求響應(yīng)試點(diǎn)工作。對(duì)參與用戶今后實(shí)施何種需求響應(yīng)及市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)模式，通過(guò)發(fā)放問(wèn)卷的形式進(jìn)行了深入的調(diào)研，獲得了現(xiàn)階段用戶對(duì)需求響應(yīng)的認(rèn)識(shí)水平及關(guān)注要點(diǎn)，為制定電力需求響應(yīng)相關(guān)政策提供必要的市場(chǎng)信息反饋。

關(guān)鍵詞：需求響應(yīng)；問(wèn)卷調(diào)查法；調(diào)研分析；市場(chǎng)機(jī)制

電力需求響應(yīng)是一種在電力市場(chǎng)中能夠通過(guò)改變用戶的用電行為、快速有效地調(diào)節(jié)電力供應(yīng)與需求矛盾的解決辦法。需求響應(yīng)旨在確保電網(wǎng)穩(wěn)定性、提高電力系統(tǒng)的資產(chǎn)利用率和運(yùn)行效率、應(yīng)對(duì)電網(wǎng)突發(fā)事件或間歇性發(fā)電波動(dòng)、幫助電網(wǎng)提高系統(tǒng)節(jié)能減排的能力。

引入電力需求響應(yīng)主要源于多個(gè)方面的因素，首先是電力高峰或峰谷差的增長(zhǎng)仍在持續(xù)，同時(shí)極端天氣的頻次增加，電網(wǎng)更需要具備柔性調(diào)節(jié)的能力。其次是政府職能逐步向服務(wù)型轉(zhuǎn)變，作為電力高峰負(fù)荷時(shí)傳統(tǒng)的強(qiáng)制性有序用電、拉閘限電的管理模式已不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。當(dāng)前空氣質(zhì)量和碳排放已成為社會(huì)焦點(diǎn)，停止或減少位于城區(qū)內(nèi)的發(fā)電容量、提高發(fā)電效率、減少碳排放已是不容置疑的發(fā)展趨勢(shì)。需求響應(yīng)雖然不能解決以上所有問(wèn)題，卻是被世界上許多國(guó)家反復(fù)證明能夠緩解這些問(wèn)題的有效手段。

我國(guó)在2004年曾出現(xiàn)的嚴(yán)重電力短缺的局面表明，過(guò)去曾經(jīng)實(shí)施的需求側(cè)管理（Demand side management，DSM）模式已不能完全適應(yīng)當(dāng)前的形勢(shì)，需求側(cè)管理作用、地位、評(píng)估方法、激勵(lì)機(jī)制、技術(shù)支持等有必要重新審視［1—3］。當(dāng)前我國(guó)電力體制改革正在逐步推進(jìn)，需求響應(yīng)的政策支持和激勵(lì)模式并未完善，在此條件下，深入了解用戶對(duì)需求響應(yīng)的理解和愿望是有效制定相關(guān)激勵(lì)政策、推進(jìn)電力體制改革的基礎(chǔ)。

需求響應(yīng)工作要協(xié)調(diào)政府、電網(wǎng)公司、企業(yè)用戶等諸多部門，通過(guò)推動(dòng)需求響應(yīng)平臺(tái)的建設(shè)，培訓(xùn)需求響應(yīng)用戶，調(diào)試負(fù)控終端設(shè)備，發(fā)布電網(wǎng)需求信息，組織用戶參與需求響應(yīng)過(guò)程等，是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程。2014年初在美國(guó)能源基金會(huì)的資助下，上海市經(jīng)信委聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、美國(guó)自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)、上海電力科學(xué)研究院等多家單位，經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)，在上海市第一次開(kāi)展了電力需求響應(yīng)試點(diǎn)工作。

1　需求響應(yīng)用戶參與情況

上海的需求響應(yīng)試點(diǎn)最初是向商業(yè)樓宇和工業(yè)企業(yè)用戶開(kāi)展動(dòng)員，其中商業(yè)樓宇中安裝分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的有80幢，經(jīng)過(guò)2次用戶動(dòng)員，確定參與需求響應(yīng)的樓宇為30幢，約占總數(shù)的40%，可控負(fù)荷總量為54 MW。工業(yè)用戶中參與調(diào)研和動(dòng)員的企業(yè)有50多家，最終有6家用戶同意參加需求響應(yīng)試點(diǎn)，可控負(fù)荷總量在100 MW以上。

從2014年8月29日13：00至16：00，30幢商業(yè)樓宇用戶進(jìn)行了歷時(shí)3 h的需求響應(yīng)測(cè)試，其中自動(dòng)需求響應(yīng)1幢，計(jì)劃響應(yīng)目標(biāo)5 MW，實(shí)際最高負(fù)荷降幅達(dá)到約5.2 MW。有6個(gè)工業(yè)企業(yè)參與需求響應(yīng)，時(shí)段為13：00至15：00，歷時(shí)2 h，最高負(fù)荷降幅約45 MW，期間沒(méi)有客戶抱怨。為了獲得對(duì)此次需求響應(yīng)實(shí)驗(yàn)的深入理解，對(duì)參與用戶進(jìn)行了詳細(xì)的問(wèn)卷調(diào)研。

2　需求響應(yīng)參與用戶信息調(diào)研

2.1信息調(diào)研問(wèn)卷設(shè)計(jì)

調(diào)查問(wèn)卷說(shuō)明部分簡(jiǎn)要介紹了此次上海需求響應(yīng)試點(diǎn)信息反饋的意義，并對(duì)今后逐步開(kāi)展需求響應(yīng)時(shí)，根據(jù)過(guò)去的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)，從企業(yè)/樓宇潛在的削峰能力、電價(jià)補(bǔ)貼或激勵(lì)模式、快速響應(yīng)能力、電力配套設(shè)備改造意愿、信息交互方式、需求響應(yīng)效果評(píng)估等多個(gè)方面進(jìn)行問(wèn)題設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了包括近20個(gè)選擇題用以涵蓋以上內(nèi)容。這是上海實(shí)施第一次需求響應(yīng)試點(diǎn)，此次回收的參與用戶有效的信息反饋報(bào)告（包括建筑類用戶）20份，企業(yè)用戶5份。下面通過(guò)數(shù)據(jù)分析用戶對(duì)需求響應(yīng)的理解和發(fā)展預(yù)期。

2.2用戶反饋情況統(tǒng)計(jì)

·參與用戶類型

參與信息反饋的樓宇中，樓宇電力負(fù)荷容量在1 MW以下的樓宇占40%，1～2 MW之間的樓宇約占15%，2～3 MW的樓宇占20%，3 MW以上的樓宇約占25%，參與用戶的最大負(fù)荷總量約為35 MW。由于樓宇使用性質(zhì)涉及到辦公和商業(yè)，近兩年最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的比值在3以下的約占50%，介于3～5之間的占25%，超過(guò)5的占25%。最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的比值在一定程度上反映了該樓宇潛在的負(fù)荷削減能力。

對(duì)于此次參與上海需求響應(yīng)試點(diǎn)的用戶心態(tài)上，60%的用戶是為了“參加綠色上海建設(shè)，提升企業(yè)知名度”，30%的用戶是考慮“獲取補(bǔ)貼，節(jié)約成本”，而看中“維護(hù)政企關(guān)系”的用戶占約10%。參與用戶在電費(fèi)的結(jié)算方式上，約75%的樓宇是“物業(yè)統(tǒng)一結(jié)算，向租戶再行收取”，10%的樓宇是采取“沒(méi)有物業(yè)，用戶分?jǐn)偂保?0%的樓宇是“自營(yíng)模式，獨(dú)立結(jié)算”，還有極少數(shù)是“物業(yè)只承擔(dān)部分電費(fèi)結(jié)算，比如空調(diào)等”。圖1為用戶參與需求響應(yīng)試點(diǎn)的目的，圖2為電費(fèi)結(jié)算方法。

圖1　參與需求響應(yīng)試點(diǎn)的目的

圖2　電費(fèi)結(jié)算方法

·補(bǔ)貼方式

對(duì)于補(bǔ)貼，在需求響應(yīng)完成核實(shí)后，上海試點(diǎn)期間暫采用2元/kWh的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。這樣的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)，72.2%的用戶認(rèn)為剛好，11.1%的用戶認(rèn)為應(yīng)該還可以增加，而16.7%的用戶認(rèn)為已經(jīng)夠高了。當(dāng)被問(wèn)到“如果把補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)增加到現(xiàn)在的3倍”時(shí)，在電力削減潛力方面，2/3的參與用戶認(rèn)為不可能再增加了，而1/3的用戶認(rèn)為還可以增加已申報(bào)容量的50%。若實(shí)施尖峰電價(jià)，尖峰電價(jià)由現(xiàn)在谷電價(jià)格的2倍提升至5倍，則2/3的用戶將會(huì)主動(dòng)降低峰時(shí)用電，而1/3的用戶則表示不在意或者是從眾心態(tài)。如果和能源使用成本相比，參與需求響應(yīng)用戶的綜合收益上，60%的用戶認(rèn)為要超過(guò)5%，而20%的用戶認(rèn)為要超過(guò)3%，另外認(rèn)為超過(guò)1%和2%的用戶各占10%。圖3、圖4分別為補(bǔ)貼為2元/kWh及6元/kWh的響應(yīng)負(fù)荷。圖5為采用尖峰電價(jià)補(bǔ)貼為10元/kWh的參與度。圖6為期望補(bǔ)貼占到用電費(fèi)用的百分比。

圖3　當(dāng)前補(bǔ)貼為2元/kWh所提供的響應(yīng)負(fù)荷

圖4　當(dāng)前補(bǔ)貼為6元/kWh所提供的響應(yīng)負(fù)荷

圖5　若采用尖峰電價(jià)補(bǔ)貼為10元/kWh的參與度

圖6　期望補(bǔ)貼占到用電費(fèi)用的百分比

·需求響應(yīng)類型

自動(dòng)需求響應(yīng)（Auto demand response，ADR）是需求響應(yīng)發(fā)展的重要方向。充分利用自動(dòng)控制系統(tǒng)與需求響應(yīng)平臺(tái)的聯(lián)動(dòng)，通過(guò)控制系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的削減策略，當(dāng)需求響應(yīng)來(lái)臨時(shí)自動(dòng)執(zhí)行負(fù)荷削減，完成后再自動(dòng)恢復(fù)。40%的參與用戶認(rèn)為“很好，同意實(shí)施”，而55%的用戶“擔(dān)心出問(wèn)題，人工操作更可靠”，5%的用戶認(rèn)為“關(guān)系不大”。

把需求響應(yīng)作為一種長(zhǎng)效機(jī)制，如同建立了一個(gè)彈性的負(fù)荷調(diào)節(jié)資源，彈性負(fù)荷聚集起來(lái)就構(gòu)成了“虛擬電廠”?！疤摂M電廠”像實(shí)體電廠一樣可以參與整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行、節(jié)能減排，但響應(yīng)的時(shí)間非常關(guān)鍵。不同的負(fù)荷削減響應(yīng)時(shí)間給予的激勵(lì)/補(bǔ)貼不同，如果對(duì)于半小時(shí)以內(nèi)快速響應(yīng)的補(bǔ)貼是“提前一天通知”模式的3倍，那么可提供100 kW的快速響應(yīng)的用戶占45%，300～500 kW的占35%，超過(guò)500 kW的占15%，還有5%認(rèn)為沒(méi)有提供快速響應(yīng)的能力。圖7為更傾向于何種方式操作響應(yīng)設(shè)備。圖8為可用于快速需求響應(yīng)的估計(jì)負(fù)荷。

圖7　更傾向于何種方式操作響應(yīng)設(shè)備

圖8　可用于快速需求響應(yīng)的估計(jì)負(fù)荷

·需求響應(yīng)交易

當(dāng)企業(yè)用電生產(chǎn)任務(wù)繁忙或者是樓宇負(fù)荷不斷增加的情況下，用電量要超過(guò)企業(yè)或樓宇的用電限額時(shí)，如果可以從需求響應(yīng)市場(chǎng)交易平臺(tái)上購(gòu)買“高峰負(fù)荷電力使用權(quán)”時(shí)，33%的用戶“不愿意支付額外的費(fèi)用”參與交易，而45%的用戶認(rèn)為愿意“參與高峰負(fù)荷電力使用權(quán)”的交易，而剩下超過(guò)20%的用戶則理性地認(rèn)為能否參與交易取決于“交易的成本”。

對(duì)于長(zhǎng)效機(jī)制的探索方面，若在夏季7—9月，每月補(bǔ)貼給用戶一定的費(fèi)用，要求是當(dāng)需求響應(yīng)來(lái)臨時(shí)（約定可能的響應(yīng)次數(shù)），用戶必須參與響應(yīng)削減一定量的負(fù)荷時(shí)，超過(guò)60%的用戶表示“目前樓宇的硬件設(shè)施不滿足”，20%的用戶表示“可以參與”，另外10%的用戶表示“不能確定”。圖9為對(duì)需求響應(yīng)市場(chǎng)交易的理解。圖10為固定需求響應(yīng)。

圖9　對(duì)需求響應(yīng)市場(chǎng)交易的理解

圖10　固定需求響應(yīng)（3個(gè)月補(bǔ)貼5 000元用于滿足6次需求響應(yīng)）

·需求響應(yīng)評(píng)價(jià)及宣傳

對(duì)于此次上海需求響應(yīng)試點(diǎn)的執(zhí)行過(guò)程和效果方面，約，66.7%用戶認(rèn)為“系統(tǒng)穩(wěn)定無(wú)異?！?，27.8%的用戶認(rèn)為“舒適感/生產(chǎn)能力略有影響”，而10%的樓宇出現(xiàn)“有用戶投訴現(xiàn)象”。

對(duì)于需求響應(yīng)的社會(huì)方面，72%的用戶接受通過(guò)“政府指導(dǎo)性文件”指導(dǎo)培訓(xùn)，11%的用戶傾向于通過(guò)“行業(yè)研討會(huì)/網(wǎng)絡(luò)、培訓(xùn)”的方式，約17%的用戶認(rèn)為“社會(huì)責(zé)任宣傳標(biāo)語(yǔ)”的效果更好。圖11為需求響應(yīng)過(guò)程中的穩(wěn)定性。圖12為社會(huì)宣傳需求響應(yīng)的方法。

圖11　需求響應(yīng)過(guò)程中的穩(wěn)定性

圖12　社會(huì)宣傳需求響應(yīng)的方法

2.3結(jié)果分析

近期電力體制改革的方案已經(jīng)確定，核心內(nèi)容是確定了電網(wǎng)企業(yè)新的盈利模式，按照政府核定的輸配電價(jià)收取過(guò)網(wǎng)費(fèi)，放開(kāi)配電側(cè)和售電側(cè)的增量部分。當(dāng)電網(wǎng)末端市場(chǎng)放開(kāi)以后，發(fā)電公司銷售部、電網(wǎng)公司的供電局、批發(fā)電力的供電商甚至能源管理公司等都可能成為售電服務(wù)商進(jìn)入到電力需求側(cè)服務(wù)市場(chǎng)中去。

從參與客戶反饋的信息調(diào)研結(jié)果上看，建筑用戶平均具備5%～10%的需求響應(yīng)能力，如果能挖掘出更多的削峰潛力，用戶參與需求響應(yīng)的積極性會(huì)更高。補(bǔ)貼方面大多數(shù)用戶認(rèn)為當(dāng)前2元/kWh的試點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)尚可接受，但希望需求響應(yīng)的收益能高于總用電成本的5%。若采用尖峰電價(jià)時(shí)，多數(shù)用戶還是會(huì)考慮主動(dòng)避峰。對(duì)于自動(dòng)需求響應(yīng)，約一半的用戶支持，而另一半的用戶還心存用電安全的疑慮，而幾乎所有用戶都有參與快速需求響應(yīng)的意愿。對(duì)于參與電力資源的市場(chǎng)交易，近一半的用戶有需求，在中短期的需求響應(yīng)機(jī)制方面，多數(shù)用戶則沒(méi)有確定的把握給予支持。

調(diào)研信息也同時(shí)反映出當(dāng)前存在的部分問(wèn)題，用戶對(duì)自身的需求響應(yīng)的潛力評(píng)估不足，這就需要在明確用戶基本負(fù)荷核算方法的基礎(chǔ)上，執(zhí)行適合用戶負(fù)荷特征的有效響應(yīng)策略，最后有必要對(duì)需求響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行包括成本和收益在內(nèi)的評(píng)估。

3　調(diào)研信息對(duì)需求響應(yīng)機(jī)制的意義

我國(guó)電力市場(chǎng)中引入需求響應(yīng)機(jī)制是實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要手段，需要逐步建立和培育需求響應(yīng)市場(chǎng)要素?；诖舜紊虾Ｔ圏c(diǎn)用戶的調(diào)研情況，對(duì)促進(jìn)需求響應(yīng)機(jī)制的形成有建設(shè)性意義，試點(diǎn)工作可在以下幾個(gè)方面進(jìn)行更為深入的探索。

政策方面，需進(jìn)一步開(kāi)展基于電價(jià)和激勵(lì)的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，核算電價(jià)成本，研究合理的用戶補(bǔ)貼機(jī)制，建立需求響應(yīng)的長(zhǎng)效激勵(lì)模式。開(kāi)發(fā)負(fù)荷集成商的服務(wù)功能，允許補(bǔ)貼資金由負(fù)荷集成商與需求響應(yīng)用戶自行商議。建議設(shè)立財(cái)政專項(xiàng)資金，或由電費(fèi)附加等方式設(shè)立需求響應(yīng)公益計(jì)劃資金，將需求響應(yīng)資源納入到輔助服務(wù)市場(chǎng)和遠(yuǎn)期容量中。建立系統(tǒng)性的用電負(fù)荷認(rèn)證機(jī)制，逐步允許通過(guò)認(rèn)證的分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)測(cè)量與認(rèn)證需求響應(yīng)結(jié)果，使用戶明晰自身的用能水平。

技術(shù)方面，通過(guò)負(fù)荷集成商整合需求響應(yīng)資源，試點(diǎn)不同時(shí)間尺度上分布式發(fā)電的協(xié)調(diào)和整體資源的部署，研究用戶需求彈性和響應(yīng)能力，通過(guò)安排合理的用電方案和響應(yīng)策略，實(shí)現(xiàn)用戶和電網(wǎng)的需求共贏。

保障機(jī)制方面，鼓勵(lì)形成不同市場(chǎng)類型交易模式和市場(chǎng)監(jiān)管，鼓勵(lì)需求側(cè)投標(biāo)機(jī)制，需求資源保障機(jī)制，在發(fā)電、輸電、配電和售電各環(huán)節(jié)探索引入民營(yíng)資本促進(jìn)市場(chǎng)化的可能性，逐步建立需求響應(yīng)的長(zhǎng)效機(jī)制。

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Affection ana1ysis of demand response mechanism on power market and users

HAN Yan-min，CHEN Jun，XIAO Ming-wei
（Shanghai Demand Response Pi1ot Project Group，Shanghai 201804，China）

Abstract：In order to deep1y study the impact on power market and customers when imp1ementing demand response mechanism，with the support of Shanghai pi1ot project，we begin with surveying through the interview of user participation and questionnaire investigation. The current 1eve1 of know1edge on demand response and what the participator focusing on are obtained based on the feedback，which is necessary for power demand response po1icy making and market guiding.

Key Words：demand response；questionnaire investigation method；survey ana1ysis；market mechanism

收稿日期：2015-11-25

中圖分類號(hào)：F407.61；TK018

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C