（电气工程专业论文）电力需求回应的利益、规划与实施研究.pdf

摘要 多数电力用户感受到的电费支出是基于平均电力成本，很少有人会将电价和随着 时间变动而发生的电力真实生产成本之间进行联系。需求回应是通过电价或项目设置 ( 安排) 来推动电力使用行为变化，引导用户在电力使用过程中对电力价格在时间上 的变化作出回应，或通过经济激励( 给予激励报酬) 以促使当出现电力市场价格较高 或出现电力可靠性危险时减少用户电力使用。其中，价格型需求回应提供用户们时变 电价，它反映不同时候段电力价值和成本。这个信息使得用户面对高电价时段时倾向 于使用更少的电力。激励型需求回应项目由项目发起方支付报酬给参与用户以减少负 荷，通常是针对电网可靠性问题或在高电力价格情形下。 本文对浙江施行分时电价绩效的跟踪观察，发现居民用户对分时电价能够作出典 型地价格型需求回应，据万户居民用户监测结果，居民用电谷电系数从之前的0 2 7 9 4 提高到0 3 9 6 5 ，上升了1 1 7 1 个百分点。峰谷电量由原来的8 5 ：1 5 减少为5 7 ：4 3 ，效 果明显。同时，研究表明，分时电价的费率设计直接影响需求侧的回应，尤其对工业 用户来说十分关键。浙江于2 0 0 0 年1 月开始执行两时段两费率的峰谷分时电价，但因 峰谷电价价差偏小，实际执行情况一般。2 0 0 3 年7 月之后调整为三费率六时段的峰谷 计量，峰低谷电价比拉大，移峰填谷效果明显。而激励型( i n c e n t i v e 咄a s e d ) 需求回 应项目则相对局限于特定行( 企) 业，因为谷段用电比重大等原因而导致本地区的负 荷曲线峰谷倒置等不利后果，要通过协商予以电费补偿、折扣以便激励其增加非谷段 用电，承担有序用电任务。另外，在季节性用电紧张时期，也针对一般商业用户，激 励高峰时段自备电源发电。 需求回应最重要的利益是改善电力生产的资源效率，因为用户会因此在电力使用 上进行更合理更有效的安排。这个效率提高创造了一个多元的利益，可分成四个部 分： ( 1 ) 参与者的经济利益。是指由用户通过调整电力需求以回应时变电价或参与激 励型项目，所获得的电费支出的节省和激励报酬。( 2 ) 整个电力市场范围的经济利 益。更低的趸售市场价格、降低系统总的容量要求。它让负荷服务实体( 电力公司或 可能的其它供电方) 发展新的供电能力，最终这些都能够让多数零售用户节省电费支 出。( 3 ) 可靠性利益。是电网运营的安全和充足储备。需求回应能够降低和减少被动 ( 强制) 停电的可能性和后果，也就减轻或避免了由此可能导致经济成本的上升和对 用户不便。( 4 ) 市场绩效利益。指需求回应在减弱供给方操纵市场的能力时所具备的 价值，它能阻止电力供给方随意将电价提高，甚至明显超过生产成本。 就如何量化需求回应的利益问题，本文回顾了对需求回应利益进行了量化研究的 新近十项较有代表性的成果，发现在需求回应究竟应该如何被计量的问题上存在较大 的分歧。不论是基于实例的分析、基于综合资源规划的研究，还是进行项目绩效的评 估。迄今为止，在定量需求回应利益问题上只有达成很少部分的一致。基于这个回 顾，本文认为，到目前为止，给定用户参与和回应水平、给定市场特征，评估需求回 应的利益主要受量化方法所左右。也还没有公认一致接受的分析方法，而且量化需求 回应的国民利益可能是做不到的。况且，市场设计、运行和资源平衡方面的地区差异 很关键且必须被纳入计算，因而需求回应利益的评估最好限于某个地区，因为大量潜 在利益与当地电力系统状况直接有关( 比如有否存在供给约束，需求增长率，以及满 足需求增长的长期资源规划) 。 关于鼓励需求回应的策略，我们提供如下建议： ( 1 ) 培育价格型需求回应。通过 做有效的时变定价计划，让用户控制电力成本。更有效的零售电力服务定价是最关键 的。 ( 2 ) 改善激励型需求回应。开拓为增强可靠性和电力系统运营效率的负荷管理方 法，激励型需求回应项目可以帮助改善电网运营，提高可靠性，实现成本节约。( 3 ) 加强需求回应分析和测算评估。以便项目设计者，政策制定者和用户能预期需求回应 影响和利益。需求回应项目管理者和监督者能够测量需求回应方案的净收益，以确定 在它们提供所需要的需求削减是有效率的，同时在成本上也是合算的。( 4 ) 将需求回 应纳入资源规划。以便实现需求回应的全部影响和最大利益。帮助建立需求回应短期 的和长期价值的期待，认识需求回应的贡献，在有其它选择的情形之下，让电力公司 以及其它利益相关方来比较需求回应方案。 ( 5 ) 采用基础技术。在给定在通信、控制 和计算技术革新前提下，实现在现有基础上管理使用中存在的全部潜力。监控和负荷 调节创新是目前正在进展中的一批新技术，它们将实实在在地使得所有用户的需求回 应达到更高的水平。( 6 ) 加强政府在推动需求回应活动中的作用。利用现有的渠道来 发布信息，提供技术援助，为公一私协作扩大机会。在那些提供新产品和服务以及将使 用这些产品和服务的有关各方之间加强合作是非常重要的。 关键字 电力市场需求侧管理需求回应需求回应资源能源 a b s t r a c t m o s te l e c t r i c i t yc u s t o m e r ss e ee l e c t r i c i t yr a t e st h a ta r eb a s e do na v e r a g ee l e c t r i c i t yc o s t s a n db e a rl i t t l er e l a t i o nt ot h et r u ep r o d u c t i o nc o s t so fe l e c t r i c i t ya st h e yv a r yo v e rt i m e d e m a n dr e s p o n s ei sat a r i f fo rp r o g r a me s t a b l i s h e dt om o t i v a t ec h a n g e si ne l e c t r i cu s eb ye n d - u s ec u s t o m e r si nr e s p o n s et oc h a n g e si nt h ep i n eo fe l e c t r i c i t yo v e rt i m e ，o rt og i v ei n c e n t i v e p a y m e n t sd e s i g n e dt oi n d u c el o w e re l e c t r i c i t yu s e a tt i m e so fh i g hm a r k e tp r i c e so rw h e ng r i d r e l i a b i l i t yi sj e o p a r d i z e d p r i c e - b a s e dd e m a n dr e s p o n s eg i v e sc u s t o m e r st i m e - v a r y i n gr a t e st h a tr e f l e c tt h ev a l u e a n dc o s to fe l e c t r i c i t yi nd i f f e r e n tt i m ep e f i o & a r m e d 晰t l lt h i si n f o r m a t i o n ，c u s t o m e r st e n d t ou s el e s se l e c t r i c i t ya tt i m e sw h e ne l e c t r i c i t yp r i c e sa r eh i g l l i n c e n t i v e - b a s e dd e m a n d r e s p o n s ep r o g r a m sp a yp a r t i c i p a t i n gc u s t o m e r st or e d u c et h e i rl o a d sa tt i m e sr e q u e s t e db yt h e p r o g r a ms p o n s o r ，t r i g g e r e de i t h e rb yag n dr e l i a b i l i t yp r o b l e m o rh i g he l e c t r i c i t yp r i c e s b a s eo nt h eo b s e r v a t i o no fp e r f o r m a n c eo ft i m e - v a r y i n gr a t e s ，t h ep a p e rf o u n dt h a t r e s i d e n t sw o u l dm a k e 曩t y p i c a lr e s p o n s et op r i c e - b a s e dd e m a n d f 0 晦t i m e - v a r y i n gr a t e s a c c o r d i n gt om o n i t o r i n gr e s u l t so f1 0 ，0 0 0r e s i d e n ts a m p l e s 。t h ev a l l e yc o o 仿c i e n ti n c r e a s e d f r o m0 2 7 9 4t o0 3 9 6 5 a ni n c r e a s eo f1 1 71p e r c e n t a g ep o i n t s p e a k - v a l l e yr a t i ow a sr e d u c e d f r o m8 5 ：1 5t o5 7 ：4 3 a tt h es a n l et i m e i ts h o w st h a tt i m e - v a r y i n gr a t e sa f f e c tt h ed e m a n ds i d e r e s p o n s ed i r e c t l y , e s p e c i a l l yf o ri n d u s t r i a lc u s t o m e r s ，w h i c ha r ec r u c i a lf a c t o r z h e j i a n gp r o v i n c ei m p l e m e n t e dt h et w os e s s i o n s t w ot a r i f fr a t e si i lj a n u a r y2 0 0 0 b u t t h er a t e sg a po fp o a k - v a l l e yt o os m a l lt og e ta n yb e t t e rp e r f o r m a n c e a f t e rj u l y2 0 0 3t h er a t e s p o l i c yh a db e e na d j u s t e df o rt h es i xs e s s i o n s - t h r e et a f t f fr a t e s , w h i c hh e l pl o a ds h i f tf r o m p e a kt i m et ov a l l e yt i m e t h ei n c e n t i v e - b a s e dd e m a n dr e s p o n s e sa r er e l a t i v e l yl i m i t e dt o s p e c i f i ci n d u s t r yt h a tm a ym a k et h er e g i o n sp e a kl o a dc h iv ei n v e r s i o nf o rah i g hl o a da t v a l l e yt i m e s oi ti sn e c e s s a r yt oi n c e n t i v em o r ec o n s u m p t i o na tn o n - v a l l e yt i m ea n d c o m m i t m e n tt oa l lo r d e r l yt a s kt h r o u g hm o n e yc o m p e n s a t i o n , t a r i f fr a t e sd i s c o u n te t c i n a d d i t i o n ，i nt h es e a s o n a lt e n s i o nt i m e s ，o f f e r i n gb u s i n e s sc u s t o m e r si n c e n t i v e - b a s e dp o l i c yf o r e n c o u r a g i n gt h e mu s eo w n e dg e n e r a t i o ni l lp e a kp c n o d s t h em o s ti m p o r t a n tb e n e f i to fd e m a n dr e s p o n s ei si m p r o v e dr e s o u r c e - e f f i c i e n c yo f e l e c t r i c i t yp r o d u c t i o nd u et oc l o s e ra l i g n m e n tb e t w e e nc u s t o m e r s e l e c t r i c i t yp r i c e sa n dt h e v a l u et h e yp l a c eo ne l e c t r i c i t y m si n c r e a s e de 伍c i e n c yc r e a t e sav a r i e t yo fb e n e f i t s w h i c h f a l li n t of o u rg r o u p s ：( 1 ) p a r t c i p a n tf i n a n c i a lb e n e f i t sa r et h eb i l ls a v i n g sa n di n c e n t i v e p a y m e n t se a r n e db yc u s t o m e r st h a ta d j u s tt h e i re l e c t r i c i t yd e m a n di nr e s p o n s et ot i m e v a r y i n g e l e c t r i c i t yr a t e so ri n c e n t i v e - b a s e dp r o g r a m s ( 2 ) m a r k e t - w i d ef m a n c i a lb e n e f i t sa r et h el o w e r w h o l e s a l em a r k e tp r i c e st h a tr e s u l tb e c a u s ed e m a n dr e s p o n s ea v e r t st h en e e dt ou s et h em o s t c o s t l y - t o - r u np o w e rp l a n t sd u r i n gp e r i o d so fo t h e r w i s eh i g hd e m a n d ，d r i v i n gp r o d u c t i o nc o s t s a n dp r i c e sd o w nf o ra l lw h o l e s a l ee l e c t r i c i t yp u r c h a s e r s o v e rt h el o n g e r t e r m , s u s t a i n e d d e m a n dr e s p o n s el o w e r sa g g r e g a t es y s t e mc a p a c i t yr e q u i r e m e n t s ，a l l o w i n gl o a d s e r v i n g e n t i t i e s ( u t i l i t i e sa n do t h e rr e t a i ls u p p l i e r s ) t op u r c h a s eo rb u i l dl e s sn e wc a p a c i t y e v e n t u a l l yt h e s es a v i n g sm a yb ep a s s e do n t om o s tr e t a i lc u s t o m e r sa sb i l ls a v i n g s ( 3 ) i 沁l i a b i l i t yb e n e f i t sa r et h eo p e r a t i o n a ls e c u r i t ya n da d e q u a c ys a v i n g st h a tr e s u l tb e c a u s e d e m a n dr e s p o n s el o w e r st h el i k e l i h o o da n dc o n s e q u e n c e so ff o r c e do u t a g e st h a ti m p o s e f i n a n c i a lc o s t sa n di n c o n v e n i e n c eo nc u s t o m e r s ( 4 ) m a r k e tp e r f o r m a n c eb e n e f i t sr e f e rt o d e m a n dr e s p o n s e sv a l u ei nm i t i g a t i n gs u p p l i e r s a b i l i t yt oe x e r c i s em a r k e tp o w e rb yr a i s i n g p o w e rp r i c e ss i g n i f i c a n t l ya b o v ep r o d u c t i o nc o s t s n ep a p e rr e v i e w e d 。r e c e n ts t u d i e st h a th a v eq u a n t i f i e dd e m a n dr e s p o n s eb e n e f i t sa n d a s s e s s e dt h ea n a l y t i c a lm e t h o d su s e da n da n a l y z e dt e ns t u d i e st h a te s t i m a t e dt h eb e n e f i t so f a c t u a l0 rp r o p o s e dd e m a n dr e s p o n s ei n i t i a t i v e sf o rs p e c i f i cr e g i o n s 1 1 忙r e s u l t sp o i n to u t i m p o r t a n ti n c o n s i s t e n c i e si nh o wd e m a n dr e s p o n s ei sc u r r e n t l ym e a s u r e d t od a t et h e r ei s l i t t l ec o n s i s t e n c yi nd e m a n dr e s p o n s eq u a n t i f i c a t i o n t h r e et y p e so fs t u d i e sh a v el o o k e da t d e m a n dr e s p o n s eb e n e f i t s ；t h et i m eh o r i z o n sa n dc a t e g o r i e so fb e n e f i t se x a m i n e dv a r y 、析d e l v i l l u s t r a t i v ea n a l y s e s ，i n t e g r a t e dr e s o u r c ep l a n n i n gs t u d i e s ，a n dp r o g r a mp e r f o r m n c e b a s e do nt h i sr e v i e w ，t h ee s t i m a t e db e n e f i t so fd e m a n dr e s p o n s ea r ed r i v e np r i m a r i l yb y t h eq u a n t i f i c a t i o nm e t h o d ，a s s u m p t i o n sr e g a r d i n gc u s t o m e rp a r t i c i p a t i o na n d r e s p o n s i v e n e s s ， a n dm a r k e tc h a r a c t e r i s t i e s w i t h o u ta c c e p t e da n a l y t i c a lm e t h o d s t h ep a p e ra l s of m d st h a ti ti s n o tp o s s i b l et oq u a n t i f yt h eb e n e f i t so fd e m a n dr e s p o n s e m o r e o v e r ，r e g i o n a ld i f f e r e n c e si n m a r k e td e s i g n ，o p e r a t i o n ，a n dr e s o u r c eb a l a n c ea r ei m p o r t a n ta n dm u s tb et a k e ni n t oa c c o u n t e s t i m a t e so fd e m a n dr e s p o n s eb e n e f i t sa l eb e s td o n ef o rs e r v i c et e r r i t o r i e s ，s t a t e s ，a n dr e g i o n s 。 b e c a u s et h em a g n i t u d eo f p o t e n t i a lb e n e f i t si st i e dd i r e c t l yt ol o c a le l e c t r i cs y s t e mc o n d i t i o n s t h er e c o m m e n d a t i o n st oe n c o u r a g ed e m a n dr e s p o n s en a t i o n - w i d e ，w h i c ha l eo r g a n i z e d a sf o l l o w s ：( 1 ) f o s t e r i n gp r i c e - b a s e dd e m a n dr e s p o n s e ( 2 ) i m p r o v i n gi n c e n t i v e - b a s e d d e m a n dr e s p o n s e ( 3 ) s t r e n g t h e n i n gd e m a n dr e s p o n s ea n a l y s i sa n dv a l u a t i o n ( 4 ) i n t e g r a t i n gd e m a n dr e s p o n s ei n t or e s o u r c ep l a n n i n g ( 5 ) a d o p t i n ge n a b l i n gt e c h n o l o g i e s ( 6 ) e n h a n c i n gd e m a n dr e s p o n s ea c t i o n s k e y w o r d s e l e c t r i cp o w e rm a r k e t ；d e m a n ds i d em a n a g e m e n t ( d s m ) d e m a n dr e s p o n s er e s o u r c e ；e n e r g y 第一章引言 1 1 电力市场近况 电力工业是国家重要的能源工业，电力工业发展水平不仅是一国现代工商 业成长的标志，也是人民生活水平提高的重要基础。电力作为商品有其特殊属 性，它影响到整个社会的生产和生活。中国目前虽然是仅次于美国的世界第二 大电力生产国，但与其它国家相比较，用电水平还相当低，特别是人均生活用 电水平比较低，还不到发达国家用电水平的1 1 0 。由于整个社会用电增长与国 民经济增长有着极为密切的关系，经济的快速增长意味着电力消费将持续增 长。综合考虑国民经济在未来较长一段时期保持持续高速增长的趋势，以及整 体经济结构优化、产业升级，城乡居民消费结构的升级换代、农村电网改造力 度的加大、电价制度的改革等一系列内外因素，可以预计在中长期时段内中国 电力需求仍将保持较高的增长速度。人均生活用电量以及社会用电量将呈现增 长趋势。鉴于电力供给增长的计划性和供给能力建设的周期性，在局部区域甚 至在全国范围内完全可能出现电力供需不平衡的状况，并由此引发电力系统可 靠性下降或供需矛盾的紧张化。 为应对电力供给紧张与电力系统稳定问题，自2 0 世纪8 0 年代开始，政府 在供给侧针对电力市场先后作了三次阶段性改革尝试。其一，政府鼓励所有投 资者参与电力生产( 1 9 8 0 1 9 9 6 年) ；其二，电力单位公司化推动市场竞争， 分离监管与经营职能，分离发电与输电，以及在部分省份( 上海、浙江、山 东、辽宁、吉林和黑龙江) 试点发电部分引入市场竞争( 1 9 9 7 - 2 0 0 1 年) ；其 三，重组电力部门，撤销了国家电力公司，成立国家电力监管委员会。( 2 0 0 2 年一) 。所有这些改革努力目标均围绕电力供给市场，希望在电力供给侧引入竞 争机制，鼓励多元电力投资进入，拓宽投融资渠道以缓解电力供给短缺的局 面。但是，从总体上看电力供求矛盾并无明显改观，反而日趋严峻。尤其是负 荷高峰时段电力供应缺口多年来持续扩大，并导致电力系统稳定供电问题已成 为当前突出的焦点。 1 2 需求侧管理基本概念及其发展 为有效降低高峰需求，舒解限电压力并达到节约能源目标，实施需求侧管 理( d e m a n d s i d em a n a g e m e n t ，d s m ) 1 已成为当前及未来的主要目标。电力需 求侧管理( d s m ) 简单地说就是指对用龟二方推行节电及负荷管理工作的一种模4 式。即通过有效的激励措施，引导电力用户注意到其电力需求的时间和大小， 修改其电力消耗模式和用电方式，高峰时少用电，低谷时多用电，提高终端用 电效率，优化资源配置，优化用电方式，实现最小成本电力服务所进行的用电 管理活动。实现在完成同样用电功能的情况下减少电量消耗和电力需求，达到 缓解电力紧张的目标。需求侧潜力开发被认为是与电源建设同等重要的资源。 电力需求侧管理强调用电效率。在提高用电效率的基础上取得节约用电和 经济收益。电力需求侧管理以构建供电企业与电力用户之间的伙伴关系为前 提，引导用户自觉自愿参与电力需求侧管理，坚持用户利益最大化的能源服务 价值观，促使用户主动改变用电方式和消费行为。 需求侧管理是为因应经济增长，延缓发、供电容量扩充压力，采取的措 施。在需求侧管理方面的投入能够减少电力总体投资支出，它们比兴建新的发 电厂更合算。减少用户的电力需求，或者转移用户在用电高峰时期的用电，节 约了用户电费支出，这从整个社会角度看是一个各方共赢的状况。无论是对政 府、社会，还是对电网企业、发电企业或用户而言，都达到多方受益的目的。 社会效益方面，可以缓解近期和中长期能源压力、环境压力，减少电力终端用 户在电网峰荷阶段电力需求。通过节约电量，可减少电力企业能源消耗；通过 节约电力，可减少或延缓新增发电装机。对社会而言，降低一次能源的消耗与 污染物的排放，缓解了环境的压力。电网企业方面。可改变电网负荷特性，提 高电网运行可靠性、安全性、经济性。可以削减高峰时段电网调峰的压力，提 高供电可靠性及服务水平，特别是在电力供需形势紧张的情况下，它可以大大 缓解拉闸限电的压力。需求侧管理为电网提供一个潜在虚拟的资源调峰电厂， 以缓解电网压力，达到电力供需平衡。发电企业方面。可提高发电机组利用小 时数，降低发电消耗，减少电力建设投资。而且减少机组启停次数，有利于机 组稳定运行。 电力需求侧管理起源于美国，在美国它的平均节电成本约1 6 美分千瓦 时，它的平均移峰成本约3 0 美元千瓦，大大低于其4 美分千瓦时的电力生 1 电力需求侧管理起源于美国，上个世纪9 0 年代初引进到国内来，已经被政府能源行政管理部 门、电力企业及用户所广泛接受。 2 产成本及5 0 0 美元千瓦的投资成本。2 在其它各国的实践中，需求侧管理在移 峰填谷和节能节电应用上也已取得了很好的经济效益及社会效益。需求侧管理 1 9 9 0 年代初引进到国内，目前已经被政府部门、能源机构和电力企业所广泛接 受。在过去的十多年中已应用于移峰填谷和节能节电领域，并取得了很大成 果。据有关统计，已累计节电1 3 0 4 亿千瓦时，移峰3 8 0 万千瓦，节煤5 8 6 0 万 吨，减少二氧化硫排放量1 3 3 万吨。不过，虽然从实践效果来看，加强电力需 求侧管理的确有效地缓解了电力供需矛盾，提高了电力供需效率。但是，传统 的需求侧管理内容也面临着越来越多的困难，比如，用户回应的积极性下降， 用电指标分配的争议，行政统筹协调的阻力等等。 目前，需求侧管理在美国等发达国家已经或正在经历一个代际性的转变， 从一种调节驱动机制到解决给定的社会目标，成为电力公司提高竞争利益和提高 对终端用户的服务水平的一种策略。d s m 项目被设计成电力公司提高终端效率 的项目。 第一代d s m 提出背后的理由是d s m 能被用来节约能源。电力公司可以利用 d s m 来减少它们全部的能源成本。第一代d s m 方案拥有广泛的技术性选择，从 经济激励到市场战略。内容包括能源听证、分时电价、新闻宣传、示范项目、 信息广告和其他机制，旨在转移，减少或提高需求。不过，因为电力一直被视 为追求社会性的目的“公共产品 ，强调非价格调节，人们对其追求效益存有 争议。因而，从结果上总体来说d s m 没有达到原先预期那么好。对于电力需求 方来说，不受任何监管，缺乏有力的经济激励，很难让电力用户对d a m 产生兴 趣。而且，如果电价定价过低完全可能让用户放弃对能源效率投资的努力( 在 电力价格完全市场化情形下，如果出现电力生产能力过剩则将导致较低的市场 价格也同样会出现这种情形) 。对于电力供应方也是如此，能源效率并不是电 力供应商首要考虑的部分，一旦电力供应商发现不能使从d s m 中获利，它们便 会放弃努力。在西方国家电力公司和用户在能源效率方面的消极反应刺激了政 府介入干预。政府希望通过建立一个有效的竞争性市场，让价格能反映供给和 需求的波动。 2 美国在过去2 0 年中，制定了许多法律法规及特殊政策，投入大量资金，取得了巨大成果。仅 2 0 0 0 年，美国投入约1 5 6 亿美元实施d s m 项目，节电5 3 7 亿千瓦时，减少高峰负荷2 2 0 0 万千 瓦。在加州电力危机时，州政府采取紧急措施，出台一系列需求侧管理的政策( 如系统效益收 费、节电设备补贴、及税收优惠等) ，2 0 0 1 年降低高峰负荷5 0 0 万千瓦，大大缓解了电力短缺 的局面，避免了由于停电可能造成的损失约2 0 0 亿美元。 3 越来越多的发达国家正在推动所谓的第二代d s m ，它被期待变成更多的依 靠用户推动，并且成为电力公司提供给用户一种成本最低的能源服务。新的项 目不仅实现了能源效率，而且推动低耗生产和环境保护。其中，需求回应正逐 渐被看成是电力公用事业产业为满足电力需求的一个重要工具。依多国电力系 统管理发展的经验，电力需求侧管理的重点从传统方式向需求回应转换已是大 势所趋。从本质上说，需求回应也还是一个终端用户能源解决方案一- d s m 宽泛 目录中的一个子集。这个解决方案评估需求回应冲击的可靠性，专注于高峰时 段需求的降低甚于整体的能源节约。 1 3 本文所作的工作 本文研究需求回应的利益，回应策略的规划设计与实施的相应对策措施， 试图为当前国内的电力需求侧管理提供思路意见与前瞻性的指导建议。从需求 回应的内容、目标、价值及其特征出发，分析了需求回应利益的性质、实现途 径，及其量化方法，给出实现需求回应利益的相关建议。 研究表明，需求回应创造了一个多元的利益，参与者的经济利益、电力市 场的经济利益、电网可靠性的利益和市场效率( 绩效) 的利益。通过对浙江施 行分时电价的绩效跟踪观察，发现居民用户对分时电价能够作为典型的价格型 需求回应，同时，分时电价的费率设计会直接影响需求侧的回应，尤其对工业 用户来说十分关键。而激励型需求回应项目则相对局限于特定行( 企) 业客 户。针对需求回应利益的量化，本文在对大量有关需求回应利益量化研究的代 表性成果进行全面梳理评论后发现，在如何定量需求回应利益的问题上并没有 统一的方法。可以明确的是利益大小取决于用户参与和回应水平。关于鼓励需 求回应的策略，我们的建议如下：( 1 ) 培育价格型需求回应。通过做有效的时 变定价计划，让用户控制电力成本。更有效的零售电力服务定价是最关键的。 ( 2 ) 改善激励型需求回应。开拓为增强可靠性和电力系统运营效率的负荷管理 方法，激励型需求回应项目可以帮助改善电网运营，提高可靠性，实现成本节 约。( 3 ) 加强需求回应分析和测算评估。以便项目设计者，政策制定者和用户 能预期需求回应影响和利益。需求回应项目管理者和监督者能够测量需求回应 方案的净收益，以确定在它们提供所需要的需求削减是有效率的，同时在成本 上也是合算的。( 4 ) 将需求回应纳入资源规划。以便实现需求回应的全部影响 和最大利益。帮助建立需求回应短期的和长期价值的期待，认识需求回应的贡 献，在有其它选择的情形之下，让电力公司以及其它利益相关方来比较需求回 应方案。( 5 ) 采用基础技术。在给定在通信、控制和计算技术革新前提下，实 现在现有基础上管理使用中存在的全部潜力。监控和负荷调节创新是目前正在 4 进展中的一批新技术，它们将实实在在地使得所有用户的需求回应达到更高的 水平。 ( 6 ) 加强政府在推动需求回应活动中的作用。利用现有的渠道来发布信 息，提供技术援助，为公一私协作扩大机会。在那些提供新产品和服务以及将使 用这些产品和服务的有关各方之间加强合作是非常重要的。 5 第二章需求回应内容及其特征 2 1 需求回应的目标 需求回应，宽泛定义是指在用户对随时变动的价格或事件进行观察并作出 针对性回应。具体来说就是用户为回应一些信息( 价格或系统紧急事件) ，主 动将负载让渡给系统。通常有两种情形，或者是指有能力削减电力使用的用户 在趸售市场电价飙涨时减少电力使用，而使价格下降；或者是指独立调度机构 因紧急情况要求电力用户卸除或抑制负载时，用户予以配合让出电力负荷，以 避免遭遇到实施分区轮流停电的可能，协助维护系统可靠安全。从电力系统整 体的角度看，需求回应强调的是降低在高峰时段电力使用。高峰时段一年只有 几个小时，通常是因为供电紧张等因素导致趸售市场价格攀升至很高，或当储 备电力因突发事件( 如发电机停运、线路中断或恶习劣的气候等情形) 而降低 时才出现。 从经济学上看，任何商品市场都由商品、消费者、买家组成。一般地来 说，在价格能够随市场供求状况而自由变动的情形之下，作为消费者能够接收 并充分理解价格信号，而后调整消费行为。对于电力用户来说完全可能根据价 格的变动而在电力使用上作出相应的回应。比如移转尖峰期间用电至离峰期间 使用，不但可降低用户本身电力成本、收取利益，也可以让电力系统运作更具 效率化。但是，出于各种原因，很少有消费者了解电力的零售价格是否准确反 映了趸售市场中不断变化的电力成本，这样也就没有动力及时对电力市场的状 况作出回应，结果对各方都不利。 需求回应的目标明确：让终端用户改变他们的消费模式，从正常消费转向 回应变动。通过随时间变化的电价和激励模式的设计，在高趸售价格时期或当 系统可靠性受到威胁期间，抑低电力使用。需求的回应通过零售电价反映随时 变动的电力成本，以引导客户改变他们的消费行为，即提供激励以减轻尖峰时 段的负荷。这种激励可能是负荷削减的报酬，也可能是不减轻负荷的处罚，或 两者兼而有之。需求回应反映了电力用户对于激励所采取的行动，以及用户行 为的转变。对整个社会来说，它的价值来自其对整个电力系统的累积影响。 下面讨论需求回应为什么重要，根据什么来对各种方案进行分类。说明需 求回应如何适应电力系统规划与调度。从用户的角度来研究需求回应为什么用 户会决定参加并作出回应( 或相反) ，以及如何作出回应。 6 2 2 需求回应的价值 由于其物理特性，迄今为止，电力在大型电力系统中没有经济的可储存方 法。这就意味着电厂提供的容量在任何给定的时段必须相等或超过用户的实时 需求。另外，电力也不太可能有替代品，尤其是作为最终用途来说( 比如照 明，冰箱) 。供电的边际成本变化非常快，因为需求随时间和季节循环波动， 并且存在不可预见的事件，比如恶劣的气候，发电或输电容量的起伏，电厂故 障或输电线路中断等。然而，尽管电力成本在很短的时间尺度上频繁变动( 比 如每十五分钟，或每个小时) ，但是多数用户面对的零售价格是相对固定的， 而这个固定价格只是代表平均的电力生产成本( 包括传输和分配的成本) 。 这种与短期边际电力生产成本不相联系的零售价格会导致对资源的低效率 使用。因为用户不了解背后的电力供给的短期成本，他们很少，或根本没有激 励去调整他们的需求以回应供给侧变动的状况。这样，相对于一个合理有效的 系统，不变的电价安排会诱使用户过度消费，电力成本由此可能会高于正常应 该的水平。因为高成本的发电厂有时必须运转起来以满足这种非价格反应的消 费需求。另外，这种缺乏价格反应的需求也给了发电方在特定的情况下抬高电 力价格到正常水平之上的机会。 从长期视角来看，不充分的需求回应的影响可能甚至比非价格反应的高峰 需求的影响更大，可能会导致大量的投资长期集中于昂贵的发电能力建设上。 需求回应的一个重要的利益就在于可以避免掉仅仅为了满足每年短暂出现的 ( 有时甚至仅存若干个小时) 高企需求而对高峰发电机组进行大规模的电力投 资。需求回应也能提供短期可靠性的好处，它能帮助降低负荷以解决系统现时 容量的约束。当系统出现紧急状况，或系统储备低的时候，它能为电力公司去 定量分配终端用户的负荷以保护系统完整性，并防止叠加式级联停电。 有选择的削减给用户带来的服务价值损失较低，而且，自愿选择参与紧急 需求回应项目不贵且很少波动，比起随机配给( 例如，通过轮转停电来缩减负 荷) 更有效率，比如分时电价就可以提供负荷减少，当用户对高的尖峰价格作 出反应时，它就能够帮助解决系统容量限制。 能源价格压力是当前面临的巨大挑战，而且预计在未来较长的一段时期 内，能源紧张会加剧，价格上升趋势还会持续。与其过度关注如何为天然气、 燃油发电依赖寻求替代的问题，还不如更加重视需求回应。相比较于大规模电 网基础设施现代化建设所要求的投入，切实改善需求回应才是关键。 7 2 3 需求回应的分类 有两种基本的需求回应方案分类，零售价格定价和需求回应项目。可以依 手段、方法、内涵、名称或范围不同，将方案作更具体地界定和描述在表2 - 1 中，它们之间的关系可参见图2 - 1 。 8 表2 - i需求回应的类别 需求回应选择 常见激发需求回应的电价和项目实施方案描述如下 电价选项 ( “价格型”需求回应) - 必t i m e - o f - u s e ( t o u ) ： 电费以不同的单元价格对应不同 的使用时段。t o o 价格反映发电的 平均成本及输配电在这段期间的 成本。t 伽价格在一天中随着时问 的变动而变化预先设定一段几 个月或几年的时间，通过电表来 记录不同时段的用电累积。t o u 价 格在大的商业和工业( c i ) 用户 中有着广泛应用 - 塞咝垒鲶星塑! 二主i 塑堕i 璺i 堕g 玉r t p ) ：这种电价能反映电力趸 售市场价格每个小时的波动情 况。r t p 价格一般要在前一天或前 一个小时告知用户电力公司提 供价格选择大部份是建立在时间 电价上但某些标准时间电价不 随高峰或非高峰周期性变动，均 为固定值例如工作日0 8 ：0 0 2 0 ：0 0 是高峰时段，其电价为其 他工作日离峰时段或周末同时段 价格的两倍用户可以自愿参 与，但一旦决定参与，通常必须 持续参与某个特定时间段( 比如 一年或更长) - 趱c r i t i c a lp e a kp r i c i n g ( c p p ) ：尖峰电价包括一项由 电力公司针对尖峰时段预先设定 的高电价依照项目的设计，c p p 事件因为系统