能源互聯(lián)網(wǎng)下的綜合需求側(cè)響應

能源互聯(lián)網(wǎng)下的綜合需求側(cè)響應

蘇娟，中國農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院副教授

綜合需求側(cè)響應是能源互聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)用戶深度參與系統(tǒng)調(diào)控，傳遞能源市場價格信號，參與能源市場的重要切入點。

隨著化石能源枯竭和環(huán)境污染問題加重，傳統(tǒng)能源發(fā)展結(jié)構(gòu)與人類社會發(fā)展需求之間的矛盾日益尖銳，世界范圍內(nèi)對能源供給與結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的需求愈發(fā)強烈。能源、互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展，促進了能源在生產(chǎn)、傳輸、消費等各環(huán)節(jié)的革命。2015 年的政府工作報告中，李克強總理明確指出并制定了“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，把“互聯(lián)網(wǎng)+智慧能源”列為重點行動領(lǐng)域之一。

能源互聯(lián)網(wǎng)正是能源和互聯(lián)網(wǎng)深度融合的產(chǎn)物，已經(jīng)成為當前國際學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的新焦點，也是能源行業(yè)繼智能電網(wǎng)后又一前沿發(fā)展方向和重要課題。在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，傳統(tǒng)的電力需求側(cè)響應將逐步向綜合需求側(cè)響應方向發(fā)展。綜合需求側(cè)響應是能源互聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)用戶深度參與系統(tǒng)調(diào)控，傳遞能源市場價格信號，參與能源市場的重要切入點。

綜合需求側(cè)響應的概念

綜合需求響應（Integrated demand response，簡稱IDR）的概念由傳統(tǒng)電力需求側(cè)響應衍生而來，與能源互聯(lián)網(wǎng)中多能源互聯(lián)網(wǎng)絡以及多能源市場具有強伴生關(guān)系，是電力需求側(cè)響應理論在能源互聯(lián)網(wǎng)中的擴展。IDR是指終端用戶利用用戶側(cè)的多能源智能管理系統(tǒng)，根據(jù)電力市場、天然氣市場、碳交易市場等多個能源市場的價格水平和激勵措施主動發(fā)生的日常用能模式的改變。是一種能源互聯(lián)網(wǎng)中供需雙側(cè)資源協(xié)調(diào)優(yōu)化，提高用戶用能的可替代性，約束能源供應側(cè)的市場力，平抑未來分散化能源市場中的價格波動，提高能源互聯(lián)網(wǎng)中多能源系統(tǒng)以及多能源市場的運行穩(wěn)定性和運行效率的機制和手段。

綜合需求響應的機遇與挑戰(zhàn)

能源互聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)理念融合到傳統(tǒng)能源行業(yè)，其發(fā)展思路是建立能源共享平臺，從而調(diào)動大眾參與，最終最大限度地開發(fā)利用可再生／清潔能源。這種能源行業(yè)新的變革為用戶側(cè)帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。

第一，多能互補提高能源利用率與用戶靈活性。能源互聯(lián)網(wǎng)建立能源共享網(wǎng)絡，能源以電能為基本形式，允許多種能源形式的互聯(lián)互通和綜合應用。未來用戶側(cè)的用能形式將打破現(xiàn)有固定模式，用戶可以根據(jù)需要、經(jīng)濟性、環(huán)保需求等多方面的因素任意選擇用能模式，增加了用戶用能的靈活性。用戶的多能源互補協(xié)同利用，降低了系統(tǒng)的運行成本，實現(xiàn)用戶與運營主體之間的雙贏和更大范圍的能源綜合利用。同時，多種能源互補，也增強了能源系統(tǒng)的可靠性，在一種類型能源網(wǎng)絡出現(xiàn)故障或者局部、個別時段的能源短缺時，IDR 能夠激勵用戶在不同時段通過不同類型能源轉(zhuǎn)換的方式進行能量補充。

但是，多種能源互聯(lián)也受到能源物理屬性的約束，如傳輸距離與容量與損耗有相應的優(yōu)化關(guān)系；無法精確追溯所用能源由哪一個供應方提供等，使得IDR在調(diào)度優(yōu)化和成本分攤等方面存在一些技術(shù)難題。另外，技術(shù)方面，用戶側(cè)多種能源智能管理系統(tǒng)、能源集線器等技術(shù)也是未來研究的關(guān)鍵。

第二，多種角色切換提高用戶參與度。在能源互聯(lián)網(wǎng)中每個用戶／應用都是該網(wǎng)絡的參與建設者，即同時具有能源消費者、儲存者、提供者三重角色。這種以互聯(lián)網(wǎng)方式大眾開發(fā)、利用能源的方式，使得終端用戶變被動為主動，提高了用戶在系統(tǒng)運行和能源市場中的參與程度，充分挖掘用戶需求側(cè)的調(diào)節(jié)潛力。多類型的能源存儲設備使得在需求側(cè)能夠以較低的成本實現(xiàn)能量存儲，平抑高比例可再生能源能源系統(tǒng)中能源供給的波動性，實現(xiàn)可再生能源的充分利用。

但是，用戶的多角色切換，是一種多方主體的利益博弈。對用戶而言，如何在有限的信息下確定自身用能策略，獲得利益最大化是一項重要的挑戰(zhàn)；對于系統(tǒng)而言，用戶行為多變，如何對用戶行為進行建模，考慮用戶不同能源需求之間的可替代性等問題，建立綜合能源優(yōu)化運行控制策略需要進一步深入研究。

第三，互聯(lián)商業(yè)機制營造市場環(huán)境。能源互聯(lián)網(wǎng)在能源共享平臺基礎(chǔ)上，存在類似互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)機制，允許用戶之間以及用戶與平臺之間進行靈活的能量交易。在能源消費側(cè)，用戶關(guān)于不同形式能源的需求是可調(diào)整、可轉(zhuǎn)化的；在能源供應側(cè)，將出現(xiàn)多家競爭性的能源服務供應商，甚至用戶本身也可以成為能量供應者。能源互聯(lián)網(wǎng)將以互聯(lián)網(wǎng)信息為紐帶，營造市場環(huán)境，孕育出多樣化的商業(yè)主體，如能源聚合商、平臺運營商、虛擬電廠等。從而產(chǎn)生新的商業(yè)模式，如“電、熱、冷、氣”多能互補能源套餐、能源金融交易、低碳交易等用戶個性化增值服務。豐富的商業(yè)模式使用戶側(cè)從原有單一單次服務向持續(xù)滿足并激發(fā)新需求轉(zhuǎn)變，大幅度提升用戶需求的滿足程度。一方面，創(chuàng)新服務商的出現(xiàn)使原有分散的用戶資源集中化，形成具有一定規(guī)模、互動調(diào)節(jié)和博弈能力的市場參與主體，使IDR更能發(fā)揮其資源調(diào)節(jié)的作用，提升了能源互聯(lián)網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力；另一方面，多種商業(yè)模式的闡述，使綜合需求側(cè)管理的手段與內(nèi)涵變得更加豐富，實施和參與需求側(cè)管理的主體也逐漸多元化， 形成對社會、企業(yè)和用戶多方共贏的局面。

完善的多能源市場運營機制是IDR能夠有效實施的關(guān)鍵，為用戶提供以IDR為核心的綜合能源服務將是未來能源供應商的重要盈利模式。因此，多能源市場運營模式、市場價格機制、激勵機制、能源輔助服務市場機制等研究也將是未來研究的重點。

能源互聯(lián)網(wǎng)將以互聯(lián)網(wǎng)信息為紐帶，營造市場環(huán)境，孕育出多樣化的商業(yè)主體。豐富的商業(yè)模式使用戶側(cè)從原有單一單次服務向持續(xù)滿足并激發(fā)新需求轉(zhuǎn)變，大幅度提升用戶需求的滿足程度。

實施綜合需求響應建議

IDR是推動能源綜合利用的重要手段，有效實施綜合需求響應需要從以下幾個方面進行推動。

第一，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進步推動IDR順利實施。能源互聯(lián)網(wǎng)是實施IDR的載體，通過能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的完善，推動IDR技術(shù)支持系統(tǒng)的構(gòu)建。如標準化即插即用接口技術(shù)、能源轉(zhuǎn)化和綜合利用技術(shù)、控制和調(diào)度技術(shù)、儲能技術(shù)、用戶智能能源管理技術(shù)等。

第二，多能源市場運營模式創(chuàng)新。完善的市場機制，是需求響應實施的條件。整合電力、油氣、可再生能源等能源市場，建立各能源形式的耦合關(guān)系，還原能源的商品屬性，形成統(tǒng)一交易的綜合能源市場模式或服務模式。鼓勵新的市場主體參與市場，提供創(chuàng)新綜合能源服務。

第三，頂層設計，建設試點分步推進。從全國布局，做好頂層設計并推進綜合需求側(cè)管理的實施，加大中央和地方政府投入，建設IDR試點。通過多種試點的建設，積累IDR實施經(jīng)驗。從家庭型綜合需求側(cè)響應、逐步實現(xiàn)建筑型、社區(qū)型、城市型、國家型需求側(cè)響應機制。

電力需求側(cè)響應隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，逐漸衍生出來新的形態(tài)和模式，形成了綜合需求側(cè)響應。結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵特征，分析綜合需求側(cè)響應面臨的機遇和技術(shù)上需要解決的問題，并提出發(fā)展實施建議，將為能源互聯(lián)網(wǎng)下的綜合需求側(cè)響應實施與發(fā)展提供參考。