北京市需求響應(yīng)試點實施分析

王 思，李希南，王 琤，于軍亮

（1.中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，北京 100022；2.北京節(jié)能環(huán)保中心，北京 100029）

◆能效與負(fù)荷管理◆

北京市需求響應(yīng)試點實施分析

王 思1，李希南2，王 琤1，于軍亮1

（1.中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，北京 100022；2.北京節(jié)能環(huán)保中心，北京 100029）

電力需求響應(yīng)作為及時反饋電力供需關(guān)系的重要手段，對提高電力系統(tǒng)運行效率和維護(hù)電力穩(wěn)定運行具有重要意義。介紹北京市開展需求響應(yīng)的背景情況，闡述需求響應(yīng)的實施模式，啟動條件，平臺建設(shè)，服務(wù)商培育，補貼標(biāo)準(zhǔn)及核算原則。具體分析了北京市需求響應(yīng)的實施情況，分析資源潛力以及當(dāng)前存在的問題。對今后需求響應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展提出了改進(jìn)措施

需求響應(yīng)；補貼標(biāo)準(zhǔn)；需求響應(yīng)平臺建設(shè)

1 實施背景

北京市電網(wǎng)夏季高峰負(fù)荷主要發(fā)生在11：00-13：00和16：00-17：00之間，冬季高峰負(fù)荷主要發(fā)生在17：00-18：00之間。因夏季制冷負(fù)荷與基本用電負(fù)荷疊加，冬季采暖用電負(fù)荷加大，冬夏2季最大電力負(fù)荷保持高位運行。2015年北京市最大電力負(fù)荷3次刷新歷史最大值，夏季最高達(dá)到1 856萬kW，同比增長5%，冬季最大電力負(fù)荷達(dá)到1 656萬kW，同比增長5%。從2010年至2015年電網(wǎng)運行歷史數(shù)據(jù)來看，達(dá)到最大負(fù)荷98%以上的高峰負(fù)荷持續(xù)小時數(shù)分別僅為8 h、6 h、6 h、11 h、15 h和12 h。北京市尖高峰電力負(fù)荷呈增長快、持續(xù)短的特點，給首都城市電網(wǎng)，特別是負(fù)荷重載區(qū)電網(wǎng)、設(shè)備的安全穩(wěn)定運行帶來了較大的壓力，僅通過建廠、增發(fā)、調(diào)電和限電等措施來支撐短時用電需求的方式難以為繼。同時，北京市夏季用電高峰、高溫悶熱和霧霾天氣重疊出現(xiàn)存在可能，冬季重度空氣污染天氣出現(xiàn)也較為頻繁，可以需求響應(yīng)為手段，結(jié)合電網(wǎng)調(diào)度工作調(diào)整北京及周邊省市火電機組發(fā)電出力，在緩解高峰用電壓力的同時減少區(qū)域供需雙側(cè)污染物排放。

2 實施模式

北京市需求響應(yīng)試點工作主要采用負(fù)荷集成商規(guī)?；?、系統(tǒng)性整合電力用戶資源，各用戶主動參與的需求響應(yīng)運作模式。鼓勵能源信息化水平高、用能管理能力強的大用戶獨立參與需求響應(yīng)。以北京市電力需求側(cè)管理綜合服務(wù)平臺需求響應(yīng)功能模塊為基礎(chǔ)，實現(xiàn)響應(yīng)數(shù)據(jù)的上傳和響應(yīng)事件的下達(dá)。通過協(xié)議簽訂、事件發(fā)布、負(fù)荷分配、響應(yīng)反饋、實施與監(jiān)測、核證與認(rèn)定6個步驟實施需求響應(yīng)。同時，探索以政府為主導(dǎo)和以電力公司為主導(dǎo)實施需求響應(yīng)項目的雙路徑，建立以電力運行保障和以空氣質(zhì)量保障為觸發(fā)點的需求響應(yīng)新模式。

3 啟動條件

圖1為需求響應(yīng)執(zhí)行流程。在考慮電力運行情況的同時，將空氣污染納入需求響應(yīng)啟動條件，明確在預(yù)測全市最大電力負(fù)荷達(dá)到1 800萬kW及以上或全市發(fā)布空氣污染黃色預(yù)警（即預(yù)警三級，空氣污染持續(xù)2天以上）及以上的情況下，在預(yù)測存在供電缺口或在電網(wǎng)安全及可靠性受到影響的情況下，可以啟動執(zhí)行需求響應(yīng)。

圖1 需求響應(yīng)執(zhí)行流程

4 平臺建設(shè)

北京市電力需求側(cè)管理綜合服務(wù)平臺設(shè)需求響應(yīng)功能模塊，對各負(fù)荷集成商進(jìn)行入圍和接入管理，以15 min為間隔實時監(jiān)測企業(yè)用電情況，響應(yīng)日前由平臺制定響應(yīng)方案，根據(jù)響應(yīng)承諾量分配應(yīng)執(zhí)行響應(yīng)負(fù)荷量，按提前通知要求向各負(fù)荷集成商下發(fā)方案，并要求反饋預(yù)測執(zhí)行信息。針對可能出現(xiàn)的反饋響應(yīng)負(fù)荷量低于分配量的情況，可根據(jù)實際需求再次調(diào)整分配響應(yīng)量，直到滿足調(diào)用負(fù)荷需求。至響應(yīng)執(zhí)行時間，平臺執(zhí)行響應(yīng)方案，并自動向各負(fù)荷集成商發(fā)出執(zhí)行信息，實時監(jiān)測響應(yīng)執(zhí)行情況。至執(zhí)行時間終止，響應(yīng)方案自動計算響應(yīng)負(fù)荷量和基準(zhǔn)線，并展示需求響應(yīng)執(zhí)行完成情況。針對可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)不完整或數(shù)據(jù)錯誤的情況，平臺可2次重新計算響應(yīng)基準(zhǔn)線和實際響應(yīng)完成量，給各負(fù)荷集成商修正和調(diào)整機會。

5 服務(wù)商培育

通過征集評審，北京市確認(rèn)36家單位為“2015年北京市電力需求側(cè)管理城市綜合試點需求響應(yīng)負(fù)荷集成商”，可輔助用戶落實需求響應(yīng)能力建設(shè)工作。負(fù)荷集成商主要負(fù)責(zé)開發(fā)管理用戶并代理其參與需求響應(yīng)項目，承諾需求響應(yīng)能力，協(xié)助用戶實現(xiàn)控制、計量改造，制定需求響應(yīng)策略并指導(dǎo)用戶執(zhí)行需求響應(yīng)事件，記錄改造前用電基準(zhǔn)參數(shù)、過程參數(shù)和結(jié)果參數(shù)等工作，為用戶提供需求響應(yīng)全過程服務(wù)。經(jīng)過2015年需求響應(yīng)實踐，一批掌握需求響應(yīng)技術(shù)應(yīng)用、具備用戶資源整合能力的需求響應(yīng)負(fù)荷集成商得到了培育，能夠服務(wù)北京市需求響應(yīng)乃至整個電力需求側(cè)管理工作。

6 補貼標(biāo)準(zhǔn)

對參與需求響應(yīng)項目實施的負(fù)荷集成商和電力用戶，按照提前30 min通知項目、提前4 h通知項目和提前24 h通知項目分別予以120元/kW、100元/kW和80元/kW的獎勵資金支持，并鼓勵以市場化手段自行確定獎勵資金分享比例。針對新增承諾負(fù)荷量較大的負(fù)荷集成商制定激勵政策，可先期撥付前期資源建設(shè)費，以推進(jìn)大負(fù)荷集成商搭建需求響應(yīng)實施能力。

7 核算原則

需求響應(yīng)承諾協(xié)議明確2015年全年響應(yīng)調(diào)度累計不超過10次，不超過20 h，每次調(diào)用響應(yīng)量原則上不超過負(fù)荷集成商各類項目承諾響應(yīng)能力之和，對于發(fā)布的需求響應(yīng)調(diào)度指令，負(fù)荷集成商應(yīng)全部參加執(zhí)行。獎勵資金根據(jù)每小時實際響應(yīng)情況單獨核算，不同響應(yīng)項目類別單獨核算。夏季、冬季響應(yīng)項目單獨核算（目的在于盡快下發(fā)獎勵資金予以支持），冬季響應(yīng)結(jié)束后根據(jù)全年執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)一清算。具體補貼核算辦法為

小時負(fù)荷容量獎勵費=對應(yīng)項目獎勵標(biāo)準(zhǔn)/本年度計劃調(diào)度總小時數(shù)

小時負(fù)荷完成率=實際完成量/響應(yīng)事件調(diào)度量×100%

小時核算獎勵費用=小時負(fù)荷完成率×小時負(fù)荷容量獎勵費

表1為每小時獎勵資金核算原則。

表1 每小時獎勵資金核算原則

需求響應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷量依照國家發(fā)改委公布的計算方法計算，并以北京市電力需求側(cè)管理綜合服務(wù)平臺數(shù)據(jù)和現(xiàn)場核查數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，根據(jù)第三方核證結(jié)果，認(rèn)定轉(zhuǎn)移負(fù)荷量，并按照《獎勵辦法》規(guī)定，計算和撥付需求響應(yīng)獎勵資金。

項目臨時性削減電力需求認(rèn)定公式

式中：ER為實施需求響應(yīng)時段內(nèi)（報告期）用戶負(fù)荷實測電量，kWh；EB為實施需求響應(yīng)時段內(nèi)基準(zhǔn)線用戶負(fù)荷耗電量，kWh；T為本地區(qū)電網(wǎng)高峰時段小時數(shù)，h。

基準(zhǔn)線能耗選取原則：①從需求響應(yīng)期開始前2天至12天的10天歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，剔除其中不具典型的時間（如周末、節(jié)假日），補足10天；②再從10天中選擇日用電負(fù)荷最大的5天的平均值作為基準(zhǔn)。

對大負(fù)荷集成商（承諾完成新開發(fā)5萬kW及以上可削減負(fù)荷量或接入50個及以上電力用戶且對應(yīng)削減負(fù)荷量不低于3萬kW的負(fù)荷集成商）增設(shè)資源建設(shè)費獎勵，具體核算方法為：

負(fù)荷完成率大于等于60%小于80%的，根據(jù)公式（2）、公式（3），按實際負(fù)荷完成率計算并退回已發(fā)資源建設(shè)費。負(fù)荷完成率在60%以下的，全額退回已發(fā)資源建設(shè)費。不同類型項目分別獨立核算并退回資源建設(shè)費用。

8 需求響應(yīng)實施分析

8.1 實施情況

（1）參與高負(fù)荷時段電力運行保障

2015年夏季，北京市電網(wǎng)最大電力負(fù)荷3次刷新歷史最大值，8月12日和8月13日，先后組織17家負(fù)荷集成商、74個用戶參與需求響應(yīng)項目執(zhí)行，經(jīng)核證實現(xiàn)一次最高削減電力負(fù)荷5.7萬kW。

（2）參與重大活動保障

8月20日至9月2日，世界反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年紀(jì)念活動和世界田徑錦標(biāo)賽2項重大活動舉辦期間，在做好供應(yīng)側(cè)運行優(yōu)化調(diào)整的同時，組織各負(fù)荷集成商和電力用戶在用電高峰期執(zhí)行需求響應(yīng)，降低全市減排壓力。10個工作日內(nèi)，每日執(zhí)行持續(xù)時間為2～3 h，各小時累計削減電力負(fù)荷約43萬kW。

（3）參與日?？諝赓|(zhì)量保障

在2015年冬季北京市多次發(fā)布空氣重度污染預(yù)警的情況下，從12月1日起，組織19家負(fù)荷集成商和136家電力用戶實施了7次14 h需求響應(yīng)，初步估計實現(xiàn)了單次最大削減電力負(fù)荷約17萬kW。負(fù)荷削減情況見圖2。

圖2 負(fù)荷削減示意圖

8.2 用戶分析

2015年參與需求響應(yīng)的用戶主要為工業(yè)用戶、公建用戶和居民用戶。按全年累計響應(yīng)量計算，工業(yè)用戶響應(yīng)量占全年總響應(yīng)量的93%，主要有制造業(yè)和采礦業(yè)兩類用戶參與了項目執(zhí)行，其中制造業(yè)用戶響應(yīng)量約占工業(yè)用戶總響應(yīng)量的96%，水泥制造業(yè)用戶響應(yīng)量最大，其響應(yīng)量占工業(yè)用戶總響應(yīng)量的62%；公建樓宇主要包括辦公樓宇、酒店、商業(yè)建筑、運動場館4種用戶類型，其響應(yīng)量占全年總響應(yīng)負(fù)荷量的7%，商業(yè)建筑用戶執(zhí)行響應(yīng)量最大，約占公建用戶總響應(yīng)量的61%。居民用戶參與數(shù)量和響應(yīng)量都較小，2015年居民用戶累積響應(yīng)量僅占總響應(yīng)量的0.4%，但整合居民側(cè)響應(yīng)資源的試點成果對北京市開展需求響應(yīng)工作具有重要示范意義。

8.3 響應(yīng)策略

在需求響應(yīng)實施過程中，工業(yè)用戶參與響應(yīng)的主要設(shè)備為生產(chǎn)設(shè)備，除生產(chǎn)設(shè)備外，部分用戶通過調(diào)節(jié)空調(diào)、照明、風(fēng)機等非生產(chǎn)設(shè)備參與了需求響應(yīng)，一用戶還采用微網(wǎng)加儲能的調(diào)節(jié)方式參與了需求響應(yīng)；公建用戶則主要采用停用空調(diào)和照明設(shè)備、溫度控制和提前蓄能的方式參與了需求響應(yīng)，這也符合公建用戶的用電特點；共有3家負(fù)荷集成商通過整合居民用戶資源參與了需求響應(yīng)，其中一家負(fù)荷集成商采用提前制冷（熱）和保溫控制的方式組織小區(qū)全體居民和商業(yè)用戶參與了響應(yīng)，另外2家負(fù)荷集成商通過智能終端對居民家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，將分散的用能設(shè)備集合管理，在響應(yīng)事件執(zhí)行期間對空調(diào)、熱水器、飲水機等電器設(shè)備進(jìn)行運行控制，使零散的用戶資源得以整合，規(guī)?；Ч兴w現(xiàn)。

通常參與需求響應(yīng)的策略還主要包括以下幾個方面：①供能系統(tǒng)：提高本地微網(wǎng)系統(tǒng)出力、投切備用電源等；②儲能系統(tǒng)：投切蓄冷蓄熱設(shè)備、電池儲電設(shè)備等；③用能系統(tǒng)：主要為調(diào)節(jié)暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等的設(shè)備；④其他：對于辦公、生產(chǎn)、實驗設(shè)備的調(diào)節(jié)，如調(diào)整辦公計劃、調(diào)整生產(chǎn)作業(yè)計劃、調(diào)整實驗計劃等。

9 潛力分析及存在問題

根據(jù)2015年需求響應(yīng)執(zhí)行情況，依據(jù)北京市行業(yè)用電數(shù)據(jù)，初步分析最佳場景下工業(yè)領(lǐng)域的響應(yīng)潛力規(guī)模可達(dá)22萬kW，公共建筑領(lǐng)域響應(yīng)潛力規(guī)模可達(dá)15萬kW。居民生活用電較為分散，試點階段居民用戶執(zhí)行響應(yīng)量也較小，但隨著智能家居等物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和應(yīng)用，通過智能化集成管理，分散的居民用電負(fù)荷參與需求響應(yīng)的效果會逐漸顯現(xiàn)，初步推測分析北京市居民用戶可挖掘響應(yīng)潛力約27萬kW（以上分析結(jié)果僅指用戶可挖掘調(diào)峰潛力，一次最大削減電力負(fù)荷能力還需考慮同時率等因素）。

未來5年，若以搭建60萬kW（預(yù)計每年增長速度為9萬～15萬kW）的需求響應(yīng)資源庫為目標(biāo)，考慮同時率等因素，可實現(xiàn)一次最大削減電力負(fù)荷約48萬kW。全年3%左右的尖峰電力負(fù)荷可得到削減，減緩電力系統(tǒng)一次性建設(shè)投資約33億元。減少北京市電廠全年約20 h尖峰發(fā)電出力，為尖高峰時段壓減本地電廠發(fā)電創(chuàng)造48萬kW負(fù)荷優(yōu)化調(diào)整空間。

目前，需求響應(yīng)工作還是以試點實施為主，執(zhí)行過程中仍存在一些不足和挑戰(zhàn)。①執(zhí)行管理相對粗放。負(fù)荷集成商和用戶落實需求響應(yīng)實施的手段比較單一，手動關(guān)停為主要參與方式，信息自動化手段未得到充分應(yīng)用。②項目參與度有待提升。一方面響應(yīng)承諾協(xié)議并未設(shè)定約束條款，僅對無法達(dá)到需求響應(yīng)執(zhí)行目標(biāo)完成量的負(fù)荷集成商和用戶，不予以當(dāng)次獎勵資金支持，導(dǎo)致部分用戶履行承諾的意識欠缺。另一方面用戶對此項工作的認(rèn)知程度較弱，未把此項工作視為城市運行應(yīng)急管理的重要手段，參與項目的積極性有待提升。③工作軟件薄弱。需求響應(yīng)工作尚處于基礎(chǔ)能力搭建和試點實施階段，一方面要把電網(wǎng)企業(yè)納入工作體系，另一方面還要不斷優(yōu)化平臺需求響應(yīng)功能模塊，完善需求響應(yīng)工作體系和實施流程，以確保供需兩側(cè)實時平衡的效果得到充分體現(xiàn)。

10 措施建議

10.1 優(yōu)化管理制度

嚴(yán)格啟動條件。在全面搭建資源庫且響應(yīng)流程完善的情況下，將嚴(yán)格按照全年高峰負(fù)荷預(yù)測時間和預(yù)測值啟動實施需求響應(yīng)，即在當(dāng)年最大電力負(fù)荷預(yù)測值減去最大響應(yīng)能力值之上的電力負(fù)荷下全部執(zhí)行需求響應(yīng)事件，并根據(jù)電網(wǎng)需求確定響應(yīng)執(zhí)行持續(xù)時間，可確保需求響應(yīng)調(diào)峰減排效果在保障工作中得到充分顯現(xiàn)。

加強執(zhí)行約束。在市場主體參與穩(wěn)定且具備一定風(fēng)險控制能力的情況下，承諾協(xié)議將明確規(guī)定啟動條件和時間，并對各次無法完成目標(biāo)調(diào)度響應(yīng)量的負(fù)荷集成商進(jìn)行嚴(yán)格約束，以進(jìn)一步規(guī)范需求響應(yīng)實施，保證削減負(fù)荷量得到落實。

10.2 保障長效發(fā)展支持

按現(xiàn)有獎勵資金標(biāo)準(zhǔn)計算，未來5年落實60萬kW需求響應(yīng)實施工作需約2億元資金支持。可優(yōu)先利用需求側(cè)試點財政獎勵資金對需求響應(yīng)進(jìn)行支持，并加快研究長效資金支持方案，研究將尖峰電價收入用于需求響應(yīng)項目實施，確保此項工作可以長期開展。

10.3 發(fā)揮各方協(xié)同作用

北京市已經(jīng)形成了由市發(fā)展改革委牽頭組織實施，北京節(jié)能環(huán)保中心具體執(zhí)行，相關(guān)國際國內(nèi)機構(gòu)支撐，各負(fù)荷集成商、電力用戶主動參與，第三方核證機構(gòu)監(jiān)管核查的需求響應(yīng)組織架構(gòu)。未來，①建立空氣質(zhì)量保障聯(lián)調(diào)聯(lián)控機制。與相關(guān)單位協(xié)同配合，共同確定空氣重度污染情況下需求響應(yīng)減排工作啟動條件，發(fā)揮需求響應(yīng)減少污染物排放的作用。②支持供應(yīng)側(cè)優(yōu)化減發(fā)空間。系統(tǒng)性整合需求響應(yīng)臨時性調(diào)峰資源和蓄能永久性調(diào)峰資源，明確年度可降負(fù)荷空間，為相關(guān)部門壓減北京市燃?xì)怆姀S發(fā)電量提供參考依據(jù)。③鼓勵電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)入組織架構(gòu)。將電網(wǎng)企業(yè)納入工作體系，由其主導(dǎo)以電網(wǎng)運行壓力為觸發(fā)點的全市和局部區(qū)域需求響應(yīng)實施工作，并根據(jù)清潔能源發(fā)電情況，主導(dǎo)實施需求響應(yīng)參與的清潔能源消納，使需求響應(yīng)真正反饋電網(wǎng)所需。

10.4 做好技術(shù)支撐

完善需求響應(yīng)平臺功能模塊，形成電網(wǎng)企業(yè)-政府-負(fù)荷集成商-用戶相互關(guān)聯(lián)的信息鏈，使需求響應(yīng)實施真正反饋電網(wǎng)所需，保證需求響應(yīng)效果可監(jiān)測和可驗證，對已有平臺及監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行整合，減輕負(fù)荷集成商和用戶二次投入支出。發(fā)揮儲能等關(guān)鍵技術(shù)的內(nèi)在優(yōu)勢，創(chuàng)新參與需求響應(yīng)實施的手段，推動電動汽車作為儲能單元參與調(diào)峰，并以需求響應(yīng)實施為契機推動相關(guān)技術(shù)應(yīng)用和市場化發(fā)展，也為電力體制改革創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

10.5 推廣需求響應(yīng)應(yīng)用

繼續(xù)落實需求響應(yīng)各項能力建設(shè)工作，拓展宣傳培訓(xùn)工作的廣度和深度，提升此項工作的社會認(rèn)知度和激勵效果，以進(jìn)一步擴大“電力需求側(cè)管理需求響應(yīng)應(yīng)急調(diào)峰減排資源庫”資源范圍；同時，將電力需求響應(yīng)工作經(jīng)驗向其他能源領(lǐng)域推廣，以此為鑒推進(jìn)能源需求側(cè)管理工作的開展，搭建能源需求側(cè)管理工作體系，保障首都能源安全穩(wěn)定運行。D

Analysis of pilot demand response in Beijing

WANG Si1,LI Xi?nan2,WANG Cheng1,YU Jun?liang1

（1.China Energy Storage Alliance,Beijing 100022,China；2.Beijing Conservation and Environmental Protection Center,Beijing 100029,China）

電力需求響應(yīng)作為及時反饋電力供需關(guān)系的重要手段，對提高電力系統(tǒng)運行效率和維護(hù)電力穩(wěn)定運行具有重要意義。通過2015年需求響應(yīng)試點實施，北京市已初步建立起了“電力需求側(cè)管理需求響應(yīng)應(yīng)急調(diào)峰減排資源庫”，未來將逐步以市場化方式調(diào)動用戶主動參與電力安全運行保障，助力首都空氣污染防治。

Electric power demand response as an important means of timely feeding?back power supply and demand relationship,is of great significance to improve the efficiency of power system operation and maintenance of the power stable operation.The article introduces the background of the demand response,expounds the implementation of the demand response mode,start conditions,platform construction, service providers,subsidies standards and principles of accounting.The implementation of the demand response in Beijing is analyzed in detail, resource potential and existing problems are analyzed.The further development of demand response improvement measures is put forward.

demand response;subsidy standards;demand response platform construction

10.3969/j.issn.1009-1831.2016.06.007

F407.61，TK018

C

2016-08-29