需求响应机制对电力市场及用户的影响分析

韩延民，陈　军，肖明卫

（上海市电力需求响应试点课题组，上海　201804）



需求响应机制对电力市场及用户的影响分析

韩延民，陈军，肖明卫

（上海市电力需求响应试点课题组，上海201804）

摘要：为深入了解需求响应机制对电力市场及用户所产生的影响，上海市开展了需求响应试点工作。对参与用户今后实施何种需求响应及市场驱动模式，通过发放问卷的形式进行了深入的调研，获得了现阶段用户对需求响应的认识水平及关注要点，为制定电力需求响应相关政策提供必要的市场信息反馈。

关键词：需求响应；问卷调查法；调研分析；市场机制

电力需求响应是一种在电力市场中能够通过改变用户的用电行为、快速有效地调节电力供应与需求矛盾的解决办法。需求响应旨在确保电网稳定性、提高电力系统的资产利用率和运行效率、应对电网突发事件或间歇性发电波动、帮助电网提高系统节能减排的能力。

引入电力需求响应主要源于多个方面的因素，首先是电力高峰或峰谷差的增长仍在持续，同时极端天气的频次增加，电网更需要具备柔性调节的能力。其次是政府职能逐步向服务型转变，作为电力高峰负荷时传统的强制性有序用电、拉闸限电的管理模式已不适应社会的发展。当前空气质量和碳排放已成为社会焦点，停止或减少位于城区内的发电容量、提高发电效率、减少碳排放已是不容置疑的发展趋势。需求响应虽然不能解决以上所有问题，却是被世界上许多国家反复证明能够缓解这些问题的有效手段。

我国在2004年曾出现的严重电力短缺的局面表明，过去曾经实施的需求侧管理（Demand side management，DSM）模式已不能完全适应当前的形势，需求侧管理作用、地位、评估方法、激励机制、技术支持等有必要重新审视［1—3］。当前我国电力体制改革正在逐步推进，需求响应的政策支持和激励模式并未完善，在此条件下，深入了解用户对需求响应的理解和愿望是有效制定相关激励政策、推进电力体制改革的基础。

需求响应工作要协调政府、电网公司、企业用户等诸多部门，通过推动需求响应平台的建设，培训需求响应用户，调试负控终端设备，发布电网需求信息，组织用户参与需求响应过程等，是一项庞大的系统工程。2014年初在美国能源基金会的资助下，上海市经信委联合同济大学、美国自然资源保护协会、上海电力科学研究院等多家单位，经国家发改委批准，在上海市第一次开展了电力需求响应试点工作。

1　需求响应用户参与情况

上海的需求响应试点最初是向商业楼宇和工业企业用户开展动员，其中商业楼宇中安装分项计量系统的有80幢，经过2次用户动员，确定参与需求响应的楼宇为30幢，约占总数的40%，可控负荷总量为54 MW。工业用户中参与调研和动员的企业有50多家，最终有6家用户同意参加需求响应试点，可控负荷总量在100 MW以上。

从2014年8月29日13：00至16：00，30幢商业楼宇用户进行了历时3 h的需求响应测试，其中自动需求响应1幢，计划响应目标5 MW，实际最高负荷降幅达到约5.2 MW。有6个工业企业参与需求响应，时段为13：00至15：00，历时2 h，最高负荷降幅约45 MW，期间没有客户抱怨。为了获得对此次需求响应实验的深入理解，对参与用户进行了详细的问卷调研。

2　需求响应参与用户信息调研

2.1信息调研问卷设计

调查问卷说明部分简要介绍了此次上海需求响应试点信息反馈的意义，并对今后逐步开展需求响应时，根据过去的运行经验和历史数据，从企业/楼宇潜在的削峰能力、电价补贴或激励模式、快速响应能力、电力配套设备改造意愿、信息交互方式、需求响应效果评估等多个方面进行问题设计，设计了包括近20个选择题用以涵盖以上内容。这是上海实施第一次需求响应试点，此次回收的参与用户有效的信息反馈报告（包括建筑类用户）20份，企业用户5份。下面通过数据分析用户对需求响应的理解和发展预期。

2.2用户反馈情况统计

·参与用户类型

参与信息反馈的楼宇中，楼宇电力负荷容量在1 MW以下的楼宇占40%，1～2 MW之间的楼宇约占15%，2～3 MW的楼宇占20%，3 MW以上的楼宇约占25%，参与用户的最大负荷总量约为35 MW。由于楼宇使用性质涉及到办公和商业，近两年最大负荷与最小负荷的比值在3以下的约占50%，介于3～5之间的占25%，超过5的占25%。最大负荷与最小负荷的比值在一定程度上反映了该楼宇潜在的负荷削减能力。

对于此次参与上海需求响应试点的用户心态上，60%的用户是为了“参加绿色上海建设，提升企业知名度”，30%的用户是考虑“获取补贴，节约成本”，而看中“维护政企关系”的用户占约10%。参与用户在电费的结算方式上，约75%的楼宇是“物业统一结算，向租户再行收取”，10%的楼宇是采取“没有物业，用户分摊”，10%的楼宇是“自营模式，独立结算”，还有极少数是“物业只承担部分电费结算，比如空调等”。图1为用户参与需求响应试点的目的，图2为电费结算方法。

图1　参与需求响应试点的目的

图2　电费结算方法

·补贴方式

对于补贴，在需求响应完成核实后，上海试点期间暂采用2元/kWh的执行标准。这样的补贴标准，72.2%的用户认为刚好，11.1%的用户认为应该还可以增加，而16.7%的用户认为已经够高了。当被问到“如果把补贴标准增加到现在的3倍”时，在电力削减潜力方面，2/3的参与用户认为不可能再增加了，而1/3的用户认为还可以增加已申报容量的50%。若实施尖峰电价，尖峰电价由现在谷电价格的2倍提升至5倍，则2/3的用户将会主动降低峰时用电，而1/3的用户则表示不在意或者是从众心态。如果和能源使用成本相比，参与需求响应用户的综合收益上，60%的用户认为要超过5%，而20%的用户认为要超过3%，另外认为超过1%和2%的用户各占10%。图3、图4分别为补贴为2元/kWh及6元/kWh的响应负荷。图5为采用尖峰电价补贴为10元/kWh的参与度。图6为期望补贴占到用电费用的百分比。

图3　当前补贴为2元/kWh所提供的响应负荷

图4　当前补贴为6元/kWh所提供的响应负荷

图5　若采用尖峰电价补贴为10元/kWh的参与度

图6　期望补贴占到用电费用的百分比

·需求响应类型

自动需求响应（Auto demand response，ADR）是需求响应发展的重要方向。充分利用自动控制系统与需求响应平台的联动，通过控制系统预先设定的削减策略，当需求响应来临时自动执行负荷削减，完成后再自动恢复。40%的参与用户认为“很好，同意实施”，而55%的用户“担心出问题，人工操作更可靠”，5%的用户认为“关系不大”。

把需求响应作为一种长效机制，如同建立了一个弹性的负荷调节资源，弹性负荷聚集起来就构成了“虚拟电厂”。“虚拟电厂”像实体电厂一样可以参与整个电力系统的调度运行、节能减排，但响应的时间非常关键。不同的负荷削减响应时间给予的激励/补贴不同，如果对于半小时以内快速响应的补贴是“提前一天通知”模式的3倍，那么可提供100 kW的快速响应的用户占45%，300～500 kW的占35%，超过500 kW的占15%，还有5%认为没有提供快速响应的能力。图7为更倾向于何种方式操作响应设备。图8为可用于快速需求响应的估计负荷。

图7　更倾向于何种方式操作响应设备

图8　可用于快速需求响应的估计负荷

·需求响应交易

当企业用电生产任务繁忙或者是楼宇负荷不断增加的情况下，用电量要超过企业或楼宇的用电限额时，如果可以从需求响应市场交易平台上购买“高峰负荷电力使用权”时，33%的用户“不愿意支付额外的费用”参与交易，而45%的用户认为愿意“参与高峰负荷电力使用权”的交易，而剩下超过20%的用户则理性地认为能否参与交易取决于“交易的成本”。

对于长效机制的探索方面，若在夏季7—9月，每月补贴给用户一定的费用，要求是当需求响应来临时（约定可能的响应次数），用户必须参与响应削减一定量的负荷时，超过60%的用户表示“目前楼宇的硬件设施不满足”，20%的用户表示“可以参与”，另外10%的用户表示“不能确定”。图9为对需求响应市场交易的理解。图10为固定需求响应。

图9　对需求响应市场交易的理解

图10　固定需求响应（3个月补贴5 000元用于满足6次需求响应）

·需求响应评价及宣传

对于此次上海需求响应试点的执行过程和效果方面，约，66.7%用户认为“系统稳定无异常”，27.8%的用户认为“舒适感/生产能力略有影响”，而10%的楼宇出现“有用户投诉现象”。

对于需求响应的社会方面，72%的用户接受通过“政府指导性文件”指导培训，11%的用户倾向于通过“行业研讨会/网络、培训”的方式，约17%的用户认为“社会责任宣传标语”的效果更好。图11为需求响应过程中的稳定性。图12为社会宣传需求响应的方法。

图11　需求响应过程中的稳定性

图12　社会宣传需求响应的方法

2.3结果分析

近期电力体制改革的方案已经确定，核心内容是确定了电网企业新的盈利模式，按照政府核定的输配电价收取过网费，放开配电侧和售电侧的增量部分。当电网末端市场放开以后，发电公司销售部、电网公司的供电局、批发电力的供电商甚至能源管理公司等都可能成为售电服务商进入到电力需求侧服务市场中去。

从参与客户反馈的信息调研结果上看，建筑用户平均具备5%～10%的需求响应能力，如果能挖掘出更多的削峰潜力，用户参与需求响应的积极性会更高。补贴方面大多数用户认为当前2元/kWh的试点标准尚可接受，但希望需求响应的收益能高于总用电成本的5%。若采用尖峰电价时，多数用户还是会考虑主动避峰。对于自动需求响应，约一半的用户支持，而另一半的用户还心存用电安全的疑虑，而几乎所有用户都有参与快速需求响应的意愿。对于参与电力资源的市场交易，近一半的用户有需求，在中短期的需求响应机制方面，多数用户则没有确定的把握给予支持。

调研信息也同时反映出当前存在的部分问题，用户对自身的需求响应的潜力评估不足，这就需要在明确用户基本负荷核算方法的基础上，执行适合用户负荷特征的有效响应策略，最后有必要对需求响应结果进行包括成本和收益在内的评估。

3　调研信息对需求响应机制的意义

我国电力市场中引入需求响应机制是实现节能环保、经济协调发展的重要手段，需要逐步建立和培育需求响应市场要素。基于此次上海试点用户的调研情况，对促进需求响应机制的形成有建设性意义，试点工作可在以下几个方面进行更为深入的探索。

政策方面，需进一步开展基于电价和激励的市场驱动机制，核算电价成本，研究合理的用户补贴机制，建立需求响应的长效激励模式。开发负荷集成商的服务功能，允许补贴资金由负荷集成商与需求响应用户自行商议。建议设立财政专项资金，或由电费附加等方式设立需求响应公益计划资金，将需求响应资源纳入到辅助服务市场和远期容量中。建立系统性的用电负荷认证机制，逐步允许通过认证的分项计量系统测量与认证需求响应结果，使用户明晰自身的用能水平。

技术方面，通过负荷集成商整合需求响应资源，试点不同时间尺度上分布式发电的协调和整体资源的部署，研究用户需求弹性和响应能力，通过安排合理的用电方案和响应策略，实现用户和电网的需求共赢。

保障机制方面，鼓励形成不同市场类型交易模式和市场监管，鼓励需求侧投标机制，需求资源保障机制，在发电、输电、配电和售电各环节探索引入民营资本促进市场化的可能性，逐步建立需求响应的长效机制。

参考文献：

［1］周明，李庚银，倪以信.电力市场下电力需求侧管理实施机制初探［J］.电网技术，2005，29（5）：5-11.

［2］C1ark W G. Then and now：the perspective of the man who coined the term‘DSM’［J］. Energy Po1icy，1996，24（4）：285-288.

［3］Gehring Ka L. Can yesterday’s demand-side management 1essons become tomorrow’s market so1ution?［J］. The E1ectricity Journa1，2002，15（5）：63-69.

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

中图分类号：F407.61；TK018

文献标志码：C