江苏电力需求响应的探索和实践

李作锋，陈振宇

（国网江苏省电力有限公司，南京 210024）

电力需求响应，简称需求响应（demand response，DR），是指当电力批发市场价格升高或系统可靠性受威胁时，电力用户接收到供电方发出的诱导性减少负荷的直接补偿通知或者电力价格上升信号后，改变其固有的习惯用电模式，达到减少或者推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保障电网稳定并抑制电价上升的短期行为［1］。需求响应是在电力市场化机制背景下发展起来的，它通过电网侧与用户侧的互动，提高电力系统运行效率，为需求响应各参与方带来效益［2］。

目前，我国正在积极推进需求响应系统的开发及项目试点工程的实施，立足国内现状，基于电网企业相关业务应用系统（如：负荷管理控制系统、用电信息采集系统等）建设需求响应平台，通过招募负荷聚合商等对电力用户侧负荷资源进行统一调控［3］。我国需求响应机制和项目设计，多数情况下由政府主导，参与用户以工商业用户为主。

本文对江苏需求响应工作开展以来在实践中取得的经验成果进行总结，结合江苏现状提出需求响应下一步的工作和研究方向。

1 背景分析

随着经济水平的提高和电网的发展，江苏省的电力负荷不断攀升，峰谷差日趋增大，江苏电网的供需不平衡矛盾日益突显，且由于其受端电网的特殊性，全面开展需求响应工作的迫切性日渐增强。

1.1 空调负荷急剧增长

如图1所示，受夏季高温天气的影响，江苏省电力负荷持续走高，夏季高峰负荷给电网的供需平衡带来了压力。其中，空调负荷逐年增长，如图2所示，空调负荷的急剧增长已成为江苏电网尖峰负荷的的主要原因之一。2017年，江苏最高负荷达到10 218万kW，其中空调最大负荷高达4 100万kW，占全省最高负荷的40%。受空调负荷影响，江苏用电负荷呈现尖峰凸显、用电峰谷差不断加大的趋势。

图1 2017年夏日最高负荷曲线

图2 江苏2013—2017年年最高空调负荷

1.2 区外来电和清洁能源比例增大

根据规划，至2020年江苏将建成“六交四直”特高压工程，形成强交强直受端电网，区外来电规模至“十三五”末将达到5 500万kW左右，占全社会最大用电负荷的比例将超过40%。区外和省内清洁能源占比的进一步加大，说明国家清洁能源发展战略得到有效贯彻，全社会节能减排效果明显，但清洁能源的间歇性、波动性以及区外来电的比例过高，会在江苏电网出现扰动时，对电网的瞬时电力平衡能力提出新的挑战。

为保障电网安全，迫切需要在电力需求侧方面进行创新和突破，提升电网供需平衡调节能力。需求响应适应当前电力系统的发展要求，不仅有利于电力系统的高效安全运行，更在电力行业发展、节能减排发展以及社会经济发展等方面都有着重要的战略作用。

2 需求响应在江苏的实践

2.1 开展基础

江苏地区从20世纪90年代开始着手建设负荷控制系统，经过多年的建设和完善，实现了50 kVA以上容量用户的负荷监测全覆盖，并积极推进用户在线能效监测，实现了用户主要设备用能状况的在线监测。负控系统和智能在线监测设施的大力推广和普及，为电力需求响应的实施提供了较为完善的技术条件。

由于江苏地区负荷增长较快，为调节电网供需平衡，保障电网安全稳定的运行，江苏地区历年来都高度重视有序用电工作的开展，已经建立了完善的有序用电规章制度，与用户建立了良好的互动机制，参与有序用电的用户能够有效精准地对自身负荷进行控制，为需求响应的实施积累了相关的经验。

此外，江苏地区还积极推动负荷集成商的培育，为其营造良好的发展环境。负荷集成商可为企业提供专业的电能服务，组织企业参与大规模的电力需求响应。

通过前期相关工作的推进与开展，江苏地区具备了实施电力需求响应的有利条件，为需求响应的实践奠定了良好的基础。

2.2 实践历程

江苏省十分重视需求响应的实施，从需求响应的机制、平台、流程、验证、系统、体系等方面展开研究与实践。2015年江苏将重点放在需求响应机制和平台的建立以及流程的研究设计上，2016年开展实践验证江苏需求响应能力，2017年江苏加大需求响应的步伐，在推进需求响应实用化和精细化、建设源网荷友好互动系统及构建自动需求响应体系等方面取得了进展。

（1）建立尖峰电价机制

江苏于2015年试行了动态式季节性尖峰电价政策，当7月、8月日最高气温超过35℃（不含）时，选取上午和下午各1 h，对全省315 kVA及以上的大工业用户，实施在峰期电价的基础上每千瓦时加价0.1元的尖峰电价政策，其余月份保持不变。日最高气温以中央电视台一套每晚19∶00新闻联播节目后天气预报中发布的南京次日最高气温为准，若符合条件则次日予以实施尖峰电价，否则执行峰期电价。

（2）建立电力需求响应平台

电力需求响应平台是以覆盖50 kVA及以上容量用户的负荷管理系统为数据源，以有序用电智能决策系统为基础，涵盖需求响应用户申报、方案审核、用户签约、需求发起、效果评估与反馈、用户申诉与反馈、补贴核算等需求响应全过程，政府、电网企业、电能服务商、电力用户4方协同运行的业务平台。江苏省电力公司通过电力需求响应平台的建设，实现电力需求响应工作全系统化、网络化的运行。

（3）出台《江苏电力需求响应实施细则》

为强化管理，江苏省电力公司协助省经信委研究出台《江苏省电力需求响应实施细则》，这也是江苏需求响应工作开展的重要里程碑。《细则》中将江苏的需求响应分为2类，分别为“约定需求响应”和“实时需求响应”，并对用户申报条件、启动原则、工作流程、激励办法、各方权责等需求响应关键内容进行了详细规定。

（4）需求响应实践验证

江苏的需求响应实践经历了由大规模实践向实用化、精细化转变的过程。2015年8月4日，江苏首次实施了全省范围的电力需求响应，513个工业用户与8个负荷集成商参与响应，邀约负荷为162.74万kW，实际减少负荷188.75万kW，圆满实现了响应目标，如图3所示。2016年7月26日，江苏再次实施了全省范围的电力需求响应，2 833户工商业用户（含24个负荷集成商）与550居民用户参与响应，需求响应实际负荷响应量为344.75万kW，有效降低电网峰谷差18.47%，此次需求响应规模超过北美总和，单次需求响应总量位居世界第一。

2017年，江苏电网开始推进需求响应实用化、精细化管理，建立分级分区管理机制，将全省28个电网分区内不同响应特性用户的需求响应负荷资源与所在分区相匹配，实现了需求响应资源在分区电网的精准调度。7月11日和12日，江苏在苏州西分区电网连续2日成功实施了电力需求响应，实际响应负荷总计达11万kW，有效缓解了该分区的电力供应紧张状况，避免了采取有序用电时对苏州市新区、相城等中心区域内416家用户正常用电的影响，需求响应资源在分区电网的精准调度得到了实践印证，标志着江苏电力需求响应进入实际应用的新阶段。

图3 2015年8月4日江苏需求响应执行情况

（5）建设源网荷友好互动系统

为确保大电网安全运行，在省经信委等政府相关部门指导下，江苏省电力公司试点建设了大规模源网荷友好互动系统，该系统自2016年开始建设，已完成一、二期工程，至2017年底全省已经实现200万kW毫秒级控制能力。源网荷友好互动系统于2017年5月正式投入运行，当月24日在苏州对245户大用户开展了实切验证，实现精准切负荷26.68万kW，用户侧零误跳完成实切演练，充分验证了系统的可靠性及其友好互动性。大规模源网荷实切验证频率变化如图4所示。

图4 大规模源网荷实切验证频率变化图

大规模源网荷友好互动系统的建设，可化解特高压电网运行带来的风险，使大电网故障应急处理时间从分钟级缩短至毫秒级，为提前应对大面积停电事件提供专业手段和关键资源，将大面积停电消除在萌芽阶段。利用源网荷系统对负荷侧实施增减双向调控，能够克服清洁能源随机性、间歇性等不利因素的影响，实现电力供需短时和时段平衡。

（6）构建自动需求响应体系

2017年，江苏电网全力支持中美两国政府牵头的智能电网工作组相关工作，开展中美联合示范项目，基于中美需求响应一致性标准，构建自动需求响应体系，实现需求响应应用场景多样化、技术标准国际化、响应资源全面化，进一步提升江苏需求响应体系。该项目建设内容包括符合中美自动需求响应一致性标准的自动需求响应管理中心、负荷集成商管理系统、用户能源管理系统，以及用户楼宇改造，自动需求响应体系如图5所示。

图5 自动需求响应体系

自动需求响应管理中心在接收到江苏省需求响应中心指令后建立调度事件，通过中美一致性标准将调度事件分解，自动下发至负荷集成商分站管理系统，负荷集成商分站管理系统再通过中美一致性标准将事件自动分解下发至用户，用户根据各自的能源管理系统选择相应的减负荷策略，再由用户及负荷集成商逐级自动上报可削减负荷量，经确认无误后自动执行，最终完成整个自动需求响应过程。

该项目业务体系可应用在紧急电力需求响应、直接控制负荷、可中断负荷以及未来的需求侧竞价和实时电价响应5类场景中。自动需求响应体系的构建促进了中美两国需求响应领域的深入合作，有效带动了技术、标准、经验和资源的互补。

3 商业模式

江苏需求响应工作的开展充分考虑了政府、省电力公司、负荷集成商和企业、居民用户等各参与方的诉求，平衡了各方需求和利益，建立了多方持续共赢的商业模式，调动了各方参与积极性，实现了实践阶段多方广泛参与。

为解决资金来源，考虑当前国内电力机制和江苏具体发展情况，江苏建立了以尖峰电价增收资金为来源的资金池。2015年夏季试行的动态式季节性尖峰电价政策，在当年8月份共对5.6万户大工业企业执行，有效加价的尖峰电量达3.2亿kWh，增加尖峰电价加价收入3 200万元。将尖峰电价的收入用于吸引用户参与需求响应，2015年晚峰转移和尖峰削减负荷约90万kW，移峰效果明显。据测算，2015年共计补贴资金为3 196.124万元，2016年为4 842万元，2017年为6 353万元。

资金池中费用全部用于补贴成功实施需求响应的集成商用户和普通用户，形成了尖峰电价与用户需求响应自闭环运作机制，江苏需求响应商业模式见图6。电力公司于每年年底前将需求响应补贴发放到位，同时同步提升用户的节能意识和电能管理效率，使得需求响应资源逐步走向市场化，促进需求响应长效化健康化发展。这也是需求响应能够在江苏得以持续开展的关键所在。

国家大力支持需求响应的发展，并由中央财政安排专项资金，对包括江苏苏州在内的试点城市按实施效果给予奖励，对通过需求响应临时性减少的高峰电力负荷，每千瓦补贴100元。江苏对用户的补贴机制为：参与需求响应的用户（负荷集成商）每年度至少参与10次响应，如响应不足10次的，则按照响应次数百分比领取补贴，响应不足5次的按违约处理，不享受补贴；如因发布需求响应次数少于5次而导致用户（负荷集成商）响应不足，则按照响应次数百分比领取补贴。

图6 江苏需求响应商业模式

4 应用展望

4.1 发展基于互联网的需求响应未来模式

当前需求响应模式是将需求侧管理平台作为技术、业务平台来构建电网、电能管理服务商、用户之间的线性业务链条，实现需求响应的流畅性操作，但需求响应的灵活性、稳定性、高效性仍显不足。在未来，将以需求侧管理平台为载体，以聚合电能管理服务商、用户、技术设备供应商、培训机构、认证机构等为需求响应市场的关键主体，并依托互联网的优势，促进各市场主体之间的信息传递与交互，打造独立完整的需求响应商业生态系统，形成稳定、可靠的负荷资源，随时响应电网需要，还原需求响应作为灵活高效资源的本质，基于互联网的需求响应未来模式见图7。

图7 基于互联网的需求响应未来模式

4.2 完善激励机制，探索价格机制

在现阶段的体制下，继续完善激励机制，遵循公平合理的原则，倡导“谁收益、谁投资”，建立长效的需求响应激励机制，研究需求侧竞价机制，进一步调动用户参与积极性；在完善尖峰电价机制的基础上，探索实时电价下的需求响应，研究电力用户与电力市场运营商之间的友好互动模式［4］。

4.3 提升需求响应能力建设

（1）源网荷系统扩建

将已建成的秒级切负荷用户升级为毫秒级，进一步增加源网荷友好互动系统用户数量，丰富系统可中断负荷控制类型，扩大可控容量，将燃煤电厂可中断辅机、南水北调翻水站水泵和储能电站等多类型资源接入系统，于2018年汛期前实现“三个一百万”的毫秒级可中断负荷控制能力，最终实现毫秒级可中断负荷可自如应对江苏电网突发状况的控制目标。

（2）自动需求响应建设

鼓励用户发展电力智能管理系统并开展自动化建设，实现需求响应的自动化。通过智能管理系统可实现需求响应资源的精细化管理，用户收到需求响应邀约后，可结合自身用电规律等因素选择最优自动需求响应策略，在满足用户基本用电需求的同时，最大程度实现需求响应所需负荷调整量。自动需求响应建设，能够真正提高系统消纳可再生能源及安全稳定运行的能力［5］。

4.4 推动智慧城市建设

需求响应能有效削减电网高峰期的尖峰负荷，减少能源消耗，促进人们改善用能方式，改变用能理念。江苏电网可依托需求响应建设的先进性，以“电为中心、跨域平衡、低碳化的城市能源发展”为目标，着重探索智慧服务模式，进一步支撑智慧城市发展。

5 结束语

随着电力市场化改革的推进，需求响应作为一种新生业态，具有广阔的市场空间。需求响应的实施机制也将随着商业模式的发展得到进一步的改革，容量辅助服务、需求侧竞价等措施将逐步得到推广及应用［6］。目前江苏已经初步具备需求响应业务常态化实施的政策基础，下一步仍需对负荷设备、储能设备以及可再生能源等需求响应资源参与电力市场运行的机制、策略、接口等进行深入研究［7］，支撑不同参与主体便捷、高效地实施和参与需求响应业务，推动需求响应更好更快发展。D

［1］ 张钦，王锡凡，王建学，等.电力市场下需求响应研究综述［J］.电力系统自动化，2008，32（3）：97-106.

［2］ Frits Moller Andersen，Stine Grenaa Jensenm，Heige V Larsen.Analyses of Demand Response in Denmark［R］.Riso National Laboratory，2006.

［3］ 陶小马，周雯.电力需求响应的研究进展及文献述评［J］.北京理工大学学报（社会科学版），2014（1）：32-40.

［4］ 丁宁，吴军基，邹云.基于DSM的峰谷时段划分及分时电价研究［J］.电力系统自动化，2008，32（15）：66-71.

［5］ 高赐威，梁甜甜，李扬.自动需求响应的理论与实践综述［J］.电网技术，2014（2）：352-359.

［6］ 董军，王秉晶，冯琪，等.国外电力需求响应研究与实践［J］.电力需求侧管理，2014（5）：62-64.

［7］ 刘宇碧.基于需求侧分析的阶梯电价定价策略研究［D］.广州：华南理工大学，2011.