市場環(huán)境下我國電力需求響應實踐與探索

王 寶，葉 斌，朱劉柱，郝 潔，葉 彬，程清潔，高賜威

（1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司 經(jīng)濟技術(shù)研究院，合肥 230022；2.東南大學 電氣工程學院，南京 210096；3.國網(wǎng)安徽省電力有限公司，合肥 230061）

0 引言

新一輪能源綜合管理中，為保證電力供需平衡，將向可再生能源、儲能為代表的分布式能源動態(tài)組合優(yōu)化轉(zhuǎn)型［1］，實施需求響應（demand response，DR）以挖掘更多需求側(cè)資源［2］。DR具有價格信號可使需求側(cè)資源參與電力市場，售電側(cè)放開后特別是現(xiàn)貨市場下需求響應成為售電商的有力盈利點［3—4］，在歐美等國依托開放的電力市場實施DR項目多、種類全［5—6］，并著力發(fā)展電力現(xiàn)貨市場和自動需求響應（automatic demand response，ADR）。

目前我國正處于電力市場化改革的關(guān)鍵時期，既需要國家從整體長遠利益制定需求響應引導政策，又需要通過推進市場化實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展。對我國需求響應實施問題全面綜述［7—8］的文獻較多，但學者多是對政策和實踐簡單涉及而較少專門研究，并對政策和實施效果無詳實說明及差異對比。本文先從政策角度剖析政策對需求響應的引導支撐，并調(diào)研各地實施措施的異同及深層原因，為即將開展電力需求響應工作的地區(qū)提供政策和實踐參考。

1 我國電力需求響應政策沿革分析

1.1 國家政策

以政策推動能源改革，電力需求響應作為調(diào)節(jié)電力供需和消納可再生能源的重要手段是未來能源發(fā)展的重點領(lǐng)域之一。在“放開兩頭，管住中間”的電力改革總思路下，放開的供、需兩側(cè)在市場中直接交易增加了電價的靈活性，電力需求響應的參與提升了需求彈性，為形成良性活躍的市場提供條件。需求側(cè)資源作為市場新興資源，還需通過政策支持建立長效機制以提升需求側(cè)資源響應能力。目前出臺的主要政策如表1所示。

1.2 各省市需求響應政策特點及電力市場建設

根據(jù)國家政策引導，江蘇、上海、山東、天津、浙江、河南等地根據(jù)自身情況制定了實施DR及電力市場建設等政策，如表2所示。

表2 各地DR及電力市場建設政策Table 2 DR and electricity market construction policies in certain regions

在電力市場建設方面，江蘇中長期市場交易電量規(guī)模已達全社會總用電量的一半，2020年12月現(xiàn)貨市場建設方案已送審并公示，調(diào)峰輔助服務市場已正式試運行。上海于2020年12月出臺電力市場建設方案，中長期市場和現(xiàn)貨市場均處于規(guī)劃階段，力爭2021年底啟動試運行。山東于2020年11月出臺電力市場中的電價政策。浙江于2020年11月制定中長期電力交易的修訂版，進一步規(guī)范電力交易，制定現(xiàn)貨市場結(jié)算方案推進現(xiàn)貨市場建設。

2 市場中我國電力需求響應實施特點分析

電力市場中需求響應按照響應方式分為價格型和激勵型。為引導用戶用電，通過價格型需求響應改善中長期負荷特性，通過激勵型需求響應調(diào)整短時負荷波動。

2.1 價格型需求響應

價格型需求響應指用戶收到包括分時電價、尖峰電價及實時電價等價格信號后調(diào)整用電方式。全國大部分省市已實施峰谷分時電價，峰谷電價比約為3，長期未調(diào)整的峰谷時段和電價已不能真實反映負荷峰谷時段和發(fā)供電成本而適得其反。尖峰電價和雙蓄電價已有部分地區(qū)使用，適合省市可參考實施。

尖峰電價拉大了峰谷電價差有助于削峰填谷，各地使用況如表3所示，其中電價取各電壓等級均值。從中能夠看出，尖峰電價約為高峰電價1.1倍，增幅約0.1元/kWh。上海電價體系特殊，將13:00—15:00在夏季做平時段轉(zhuǎn)峰時段調(diào)整，在時段和電價上都有所調(diào)整以增強電價靈活性。

表3 季節(jié)性尖峰電價實施情況Table 3 Seasonal peak pricing implementation

2.2 激勵型需求響應

激勵型需求響應指以經(jīng)濟補償?shù)姆绞郊钣脩魠⑴c電力需求響應。從開展原因等方面介紹各地激勵型需求響應開展情況，如表4所示。

表4 各地激勵型DR實施情況Table 4 Implementation of incentive DR in certain regions

開展激勵型需求響應的地區(qū)中，上海、江蘇在規(guī)模、技術(shù)水平等方面突出。上海開展的虛擬電廠是推動需求側(cè)資源參與電力市場并穩(wěn)定電網(wǎng)安全的有效模式，是電力需求響應和電力市場建設的重要創(chuàng)新，既有效挖掘需求側(cè)資源又是ADR的嘗試。江蘇建設國內(nèi)首套源網(wǎng)荷友好互動系統(tǒng)，可實現(xiàn)毫秒級快精切負荷，為ADR做準備相關(guān)各省市積極培養(yǎng)了一批負荷聚合商，大大提升電力需求響應可行性。

3 各地區(qū)電力需求響應實踐分析

各地區(qū)以清潔能源消納為新主題，以移峰填谷為目標實施電力需求響應。實施方式分為約定式和實時式，功能上分為削峰式和填谷式。下面分別從實踐的異同點分別介紹。

3.1 各省市電力需求響應實踐共通性

需求響應實施中，各地區(qū)在運行機制、支撐技術(shù)、商業(yè)模式等方面大致相同，介紹如下。

在運行機制方面，按年度申報、網(wǎng)上簽約的方式組織開展。通過網(wǎng)站、短信等方式向接入需求側(cè)管理在線監(jiān)測平臺的用戶發(fā)出邀約，用戶以人工方式回應。邀約式自動化程度低人力成本高，響應實時性和可靠性不易保證，帶有行政指令的組織方式對用戶并不友好，需研究柔性無感式負控方法。江蘇、上海、山東在試點ADR，未來可通過專用調(diào)控系統(tǒng)實現(xiàn)需求響應常態(tài)化、自動化運行。

在支撐技術(shù)方面，通信、計量及控制技術(shù)構(gòu)建的高級量測體系，實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)從測量到分析應用的功能。通信技術(shù)目前多采用電力線、寬帶、無線電頻率網(wǎng)、系統(tǒng)專用公共網(wǎng)等方式通信，5G技術(shù)可用于終端和管理中心主站云端之間通信，通信規(guī)約也將使用國網(wǎng)標準DL/T1867—2018逐步取代OpenADR協(xié)議。先進的計量技術(shù)能實現(xiàn)更多功能如支持記錄和顯示瞬時負荷信息等。智能控制技術(shù)包括智能樓宇及家居、能量管理系統(tǒng)等。在未來電力需求響應深度參與電力市場，實現(xiàn)其實時化和自動化是必然選擇。

在商業(yè)模式方面，已有文獻作了與電力市場結(jié)合的方案［9］，但當前國內(nèi)并不具備實現(xiàn)條件。仍然是以政府主導、電網(wǎng)企業(yè)為實施主體、負荷集成商為中介、全社會共同參與的商業(yè)模式運作，各方功能總結(jié)如表5所示。該模式較依賴政府行政指令及電網(wǎng)激勵政策，并非成熟的商業(yè)模式。從全社會角度看，需求響應具有多重效益，但鑒于投資成本認定困難，使全社會效益難于分配至各利益主體，還需各方統(tǒng)籌協(xié)商達成一致。

表5 電力需求響應商業(yè)模式Table 5 Business model of the power demand respond

3.2 各地區(qū)電力需求響應實踐的差異化考慮

電力需求響應的實施過程中，各地區(qū)在資金來源、補貼標準等方面有較大不同，部分比較列入表6，其他對比如下所述。

表6 電力需求響應實施情況對比Table 6 Comparison of the power demand respond implementation

從資金來源看，江蘇、上海通過電價增收方式，資金量相對較穩(wěn)定充足，但在降低企業(yè)電價的氛圍中暫不易推廣；山東將緊急型DR與經(jīng)濟型DR資金來源作區(qū)分，分別為計入供電成本的輸配電價和跨省區(qū)可再生能源現(xiàn)貨市場結(jié)余；浙江資金來源于跨省區(qū)可再生能源現(xiàn)貨市場，存在資金不穩(wěn)定問題，未來現(xiàn)貨市場建成后資金有不存在的風險；河南是將電力需求響應成本核入輸配電價。上海資金管理最有特色，資金名義上依托具有一定政府職能的單位如上海市經(jīng)濟和信息化委員會，既確保資金規(guī)范使用，又方便不同部門溝通協(xié)調(diào)。

從補償標準看，江蘇、河南按響應次數(shù)補貼；山東創(chuàng)新雙市場即容量與電能量市場價格補償機制；上海雖是按年補貼但在計算最終補償金額時，依然折算到按次數(shù)補貼；浙江按電量補貼。河南、浙江的補償標準設置方式為約定補償，其他地方為設定報價上限的競價方式確定補償標準。在補貼方法上，上海、河南執(zhí)行電費退補方式，其他地方則直接發(fā)放給參與用戶。后者將負荷集成商視為單個用戶，自行協(xié)商與代理用戶利益分成，不同于電費退補方式，負荷集成商能從中直接盈利更能激發(fā)參與積極性。最終補償金額還與有效性認定、提前通知時間、響應量比例等因素相關(guān)。受限于資金池規(guī)模目前補償標準普遍較低，直接影響需求響應規(guī)模化開展。

從用戶類型看，以負荷集成商和工商業(yè)用戶為主，上海以商業(yè)樓宇為特色。儲能既可雙向調(diào)節(jié)源荷又配置靈活，是非常優(yōu)質(zhì)的電力需求響應資源。江蘇、上海、河南、浙江均有儲能參與，從江蘇的使用效果看，儲能設備削峰效果明顯。江蘇、上海均有居民負荷參加，但居民需要安裝量測裝置或控制設備，一般通過負荷集成商參與。熱電聯(lián)共系統(tǒng)參與綜合需求響應運營成本和能耗更低，未來用戶類型會更加多樣化。

除以上差異外，各地開展電力需求響應的啟動條件、參與有效性認定、申報條件、工作流程等方面也存在區(qū)別。

4 結(jié)束語

本文從電力需求響應政策及實施角度，分析目前執(zhí)行情況及存在問題并提出建議如下：

（1）政策助力電力需求響應市場化發(fā)展。趁電力改革之機釋放政策紅利，推動建立完善的電力需求響應市場環(huán)境，將電力需求響應從應急性實施拓展為常態(tài)化規(guī)模化實施。

（2）增強電價機制靈活性。可通過動態(tài)調(diào)整分時電價等方式增強靈活性，創(chuàng)造條件實現(xiàn)通過市場來定價的實時電價機制。

（3）電力需求響應參與主體多元化。從整體可調(diào)負荷看，儲能、電動汽車、非工空調(diào)、自備電廠等需求側(cè)資源潛力巨大，并且調(diào)整商業(yè)負荷對經(jīng)濟影響小。培育負荷集成商、售電公司、綜合能源公司、智能家電廠商等新興主體，支撐連接各類用戶參與DR項目，以增加負荷側(cè)在市場中的粘合度，并通過負荷相關(guān)性和確定性提高收益。培養(yǎng)以用戶為中心思維，用戶越多服務越好的公司越有競爭力。阿里、華為、美的等企業(yè)已布局其智慧能源業(yè)務，未來用戶資源將成為競爭熱點。

（4）電力需求響應項目交易市場化。目前的激勵是靠補貼，補貼標準各地自定，補貼過多造成不必要資金支出，補貼過少響應效果低于預期。建立電力需求響應市場化交易體系使電價市場化，用戶用電行為隨市場價格變動，并能在輔助服務等市場中交易DR項目，將補償機制逐步過渡到市場機制以解決項目經(jīng)濟成本問題。D