需求响应基本资料

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背景

电力需求侧管理概念引入我国已有２0多年,它对我国节能减排和经济发展发挥了重要作用,但需求需求响应作为需求侧管理的一个特殊领域在我国尚处于起步阶段。

需求响应是一种以大数据为基础、以包括云服务在内的现代信息通信技术为手段,有巨量用电单位集体参与的用电与供电之间双向互动的有计划的项目活动,其目的是实现用电高峰期区域电力最高负荷的削减。

需求响应本质上是一种用电负荷精细化管理方法,通过对企业的各种负荷的使用情况、历史数据或即时数据以及企业用电模式等进行精细分析,在企业内部寻找在用电高峰期被浪费掉的、可以调控的、可以节省的的负荷,把这些负荷分门别类与调控模式联系起来、储备起来,在电力高峰时使用。

需求响应的作用取决于电力用户参与的规模。与传统的有序用电管理相比，需求响应是一种自觉自愿的的行动,客户参与的驱动力是公开、透明的政府的鼓励政策与激励办法。

用户参与需求响应帮助电网削减了电力尖峰，维护了电网的稳定、节省了投资、节省了能源、为社会作出了贡献，因而可以得到相应的、各种可能的回报。

国际上，美国加州及纽约通过十几年需求需求响应的实施,在不增加发电机组的情况下就满足的电力增长的要求，尤其是当遇到极端天气的情况下,需求响应对电网稳定性发挥了巨大的作用。与新建发电厂、输配电设施相比，需求响应实施的成本一般只有它们的三分之一。

2０12年底国家发改委选定北京、唐山、佛山、苏州市成为国内电力需求侧管理综合试点城市之一，尝试完成了需求响应试点任务。

为了吸引用电企业参与其中，各个试点城市都加大了财政补贴的力度,佛山、苏州和北京的补贴标准分别为每千瓦１３0元人民币、１00元人民币和8０元－120元人民币。

需求响应实施构架及实施过程分析

系统概述电力需求响应系统是服务于需求响应的自动化信息系统，应能够有效地支持政府部门、电网企业、电能服务商、电力用户共同完成的需求响应活动，提供政府、电网、电能服务商和用户之间对需求响应互操作性的共同理解。

电力需求响应系统特点

扩展性:原有系统及新设备的功能扩展时,应能合格运行原有设备及应用程序,尽可能避免设施及服务追加成本的大量投入。

可升级性:需求响应系统应在其进行周期性局部系统升级过程中，具有无困难系统功能加强及保持原有运行状态的能力。

灵活性:需求响应系统应按照一贯的政策进行持续设计和运行，但允许参与者自主选择需求响应项目的类型和顺序，且任一项目在实施过程中与原计划发生部分偏离时不被惩罚。

可维护性：系统内的各个子系统可在其生命周期内实现稳定、安全、可靠的系统自维护，同时支持原有系统的合并和移除。

安全性：需求响应系统应支持抵制未审核/未经授权入侵、访问、物理和网络资产使用的功能。

需求响应监管部门主要进行需求响应计划、动态价格或需求侧竞标规则的制定者、费率结构的审批者和实施过程的监督者。

电力公司主要提供需求响应服务，同时也负责需求响应系统与电力营销、电力调度和电能服务等业务系统之间的信息交换。主要负责发布动态电价、分解发布负荷需求及发布DR

事件通知。监视系统运行、考核需求响应结果。对大量用户聚合后进行需求响应服务,需求响应聚合系统连接DR终端与需求响应服务系统,对需求响应系统发布的削减负荷进行再分配。

用户侧设施通常由用户直接管理、也可以委托DR服务供应商管理,用户侧管理的主要资源有:

（1）能源系统：包括家庭能源管理系统（HＥMＳ)、楼宇能源管理系统（BEMS）、工业能源管理系统（FＥMS）、储能系统、分布式能源系统等。

（2）用电设备:电梯、电机、工业设备、空调、照明灯具、家用电器等。

（3）智能设备:可编程控制器、智能家电、智能终端等。

（4）网关设备：家庭通信网关、工厂能源网关等。

（5）局域网：家庭、楼宇、工厂、社区等本地局域网。

（6）充电桩:电动汽车充电桩等。

电力需求响应方式划分

需求响应划分为基于价格的DR和基于激励的DＲ两类。

基于价格的DＲ是指用户根据收到的价格信号，包括分时电价、实时电价和尖峰电价等,相应地调整电力需求。

基于激励的ＤR是指DR实施机构根据电力系统供需状况制定相应政策,用户在系统需要或电力紧张时减少电力需求，以此获得直接补偿或其他时段的优惠电价，包括直接负荷控制、可中断负荷、需求侧竞价、紧急需求响应、容量市场项目和辅助服务项目等。

参与用户获得的激励一般有两种方式：

一是独立于现有电价政策的直接补偿;

二是在现有电价基础上给予折扣优惠。

在需求响应计划实施前，通常DR实施机构要与参与用户提前签订合同,在合同中约定需求响应的内容（削减用电负荷大小及核算标准、响应持续时间、合同期内的最大响应次数等),提前通知时间、补偿或电价折扣标准、以及违约的惩罚措施等。

电力需求响应系统架构

需求响应系统划分成业务层、功能层、信息层、通信层和组件层5个层面。

业务层规定需求响应政策、业务模式、参与者的分工、业务能力和业务过程。支持管理者开展需求响应业务,支持监管者定义新的市场模式，支持业务细化,保证各个具体业务的实现。

功能层规定的功能和服务及其之间的关系，提供相应功能，支撑业务流程。功能必须从用例中提取出来的，功能的表示是逻辑的、独立于参与者和物理实现。

信息层规定在功能、服务和组件之间进行交互的信息,定义信息对象和数据模型的基本规范,提供了通信互操作的通用语义。信息层主要包括业务环境和语义理解功能。规范帮助语义理解与业务内容表达。

通信层重点规定了信息交换的协议和机制。基于用例、功能服务、信息对象或数据模型。通信层主要包括语法的互操作性功能。提供网络交互,主要交互流程应包括。

物理层重点规定了需求响应系统的物理分布，包括系统参与者、智能应用程序、用户设备、电力设施、网络基础设施(有线/无线通信连接,路由器，交换机,服务器)和计算机。物理层主要包括网络的互操作性功能，提供基本连接。

电力需求响应流程

（1）准备:发动企业自愿参与，并于政府管理部门签订自动需求响应协议。

（2）发布:供电局根据负荷预测提前一天（或者当天上午)在需求侧管理平台发布需响应的负荷量，并通过需求侧管理平台发布至需求响应集成服务商平台或参与企业。

（3）负荷自动分配:需求侧管理平台根据模型自动分配响应负荷至需求响应集成服务商平台或参与企业,并通知参与企业。（在高级应用阶段,参与企业可以对响应负荷进行竞价和交易）。

（4）实施与监控：参与企业根据预先制定的需求响应策略对电力需求做成响应，通过需求侧管理平台客户终端或负荷集成商提供的用户终端监测需求响应事件过程，并及时对削减负荷做出调整。

（5）效果评估:需求响应平台根据负荷集成商或参与企业的实际负荷与先前计算的基准负荷计算企业的响应负荷,并实施奖励。对于以负荷集成商为主体实施的需求响应试点结果,政府的奖励资金将与负荷集成商结算，参与企业的收益由负荷集成商根据双方协议结算。

佛山市需求响应平台

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平台响应通知

响应计算

江苏省经信委和物价局2015年6月15日印发《江苏省电力需求响应实施细则(试行）》，准确详细说明了电力需求减少的算法、基线负荷算法等,明确说明了效果评估和补贴核发办法。

例如电力需求减少的认定公式是:（实施需求响应时段内基准线用户负荷耗电量-实施需求响应时段内用户负荷实测电量）/ 实施需求响应时长。

但当前基线负荷确定办法仍需要改进，其优点是让初次参加响应的企业容易理解和自验证，缺点是计算结果可能与企业真实用电需求有偏差。

目前基线负荷的确定原则的情况如下。

北京市提出的是从需求响应期开始前2天至12天的10天历史负荷数据,剔除其中不具典型的时间(如周末、节假日)补足１0天，再从10天里选择日用电负荷最大的5天的平均值作为基准。

江苏省提出的是约定需求响应用户在需求响应邀约日前最近5个正常生产工作日，将对应响应时段的负荷曲线作为基线，实时需求响应用户将选择控制前１5分钟的负荷点作为基线负荷。但如果负荷逐日增长,基线应该高于之前几天的平均值，如果还是以平均值为基线，用户的部分负荷削减将不被计入响应负荷。

从国际上来看，美国加利福尼亚ＩSＯ、纽约ISＯ、新英格兰ISＯ等调度机构采用线性外推方法，利用需求响应事件前几天的小时负荷值进行线性拟合,按直线规律外推得到基线负荷，美国PＪＭ和劳伦斯－伯克利国家实验室采用回归法，考虑温度等因素的影响。

这些算法更准确,值得参考借鉴,但也更复杂，需要对用户进行更多培训，争取到用户的认可和支持,同时也对需求侧管理平台的计算能力提出更高要求。

明确约束条件

通过政策文件明确需求响应组织工作的约束条件,明确用户自愿自由行为的合理化边界,保证了需求响应的有效性和高效率。

江苏省对需求响应组织工作的约束条件是,工业企业的约定响应能力应以不影响正常生产能力的前提,且一般为该企业最高负荷的5-20%，需求响应的时间段原则上为10点到15点，其中约定需求响应１天不多于２次,累计不超过2小时,实时需求响应原则上每年不超过

10天，1天不多于2次,１次不超过30分钟。

江苏省对参与需求响应用户的要求是，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。

佛山市要求用户在签订协议后的三年内累计响应次数不少于1０次(其中２015 年底前不少于5次)。

补贴数值

北京市按照响应时间(24小时、4小时、３0分钟)签订合同,奖励标准分为三档，分别为80、10０、120元／千瓦;

江苏对临时需求响应补贴标准是１0０元／千瓦;

佛山市对临时降低负荷的补贴标准是13０元／千瓦。

但目前缺乏补贴制定的市场化机制,补贴标准的给定难以做到资源优化配置。

需求侧管理平台及其移动客户端(ＡＰP)

平台为需求响应提供了实时在线监测、执行响应、沟通交互的平台,显著提高数据处理速度和信息交流速度，是组织大量用户完成需求响应的必备信息化基础。

根据负荷预测提前一天(或者当天)在电力需求侧管理平台及APP上发布需求响应的负荷量、响应时间和基线负荷,向用户邀约,在邀约过程中与用户及负荷集成商进行充分在线沟通;

用户和集成商在平台上及时反馈是否参加本次需求响应;

执行需求响应时通过电力需求侧管理平台实时监测、自动记录,并统计响应量及响应时间,判断实施效果。