电力需求侧管理的下一站

　　市场机制的进一步完善是深度需求响应的前提，而基于数据分析的能源管理将会是业界的价值增长点和创新点。

　　电力系统实时平衡的特点决定供给侧与需求侧的相辅相成。尤其在风电、太阳能等可再生能源给电网运行带来一定不确定性的情景下，提高需求侧高灵活性则成为决定电力系统稳定高效运行的关键因素。

　　乘着电改及“互联网+”的春风，需求响应项目在国内多地都有了不错开端。而下一步如何推进，如何保证需求响应的可持续性，如何激发市场参与各方积极性，都是值得深思的问题。基于研究分析和国际最佳实践，市场机制的进一步完善是深度需求响应的前提，而基于数据分析的能源管理将会是业界的价值增长点和创新点。

　　美国：政策、技术和经济共同推动

　　需求侧管理在美国已有数十年历史，电力监管机构对区域内电力公司需求侧管理项目已形成了完善的潜力及效益评估机制。而电力公司推行需求侧管理的动机则包括监管的驱使、对系统稳定性的考虑以及经济利益的刺激。美国电力市场由多个区域市场构成，例如东北部PJM市场覆盖14个州。多数区域市场内有批发电力市场，独立发电商和电力公司、售电公司及负荷集合体在电力市场上进行实时交易，确定供电价格。而在售电侧，不论是开放售电公司运行还是电力公司面向用户售电，零售电价相对批发价而言，一般不跟随批发市场供需实时变化。因此，通过需求侧管理，将电力负荷从供电成本较高的时段转移到成本较低时段，达到电力成本与收益实时平衡，电力公司可以获取可观的经济收益。这种负荷转移可以通过用户接收信号之后自发采取行动完成，也可以通过信息技术手段自动控制完成，并且不影响用户体？验。

　　需求侧管理技术在美国工商业用户中已经推行多年，近年来也开始在居民用户中逐渐普及。美国落基山研究所（Rocky Mountain Institute，RMI）曾专门对需求响应的潜力与效益进行了分析。该研究选取了美国四个典型城市（伊利诺伊州芝加哥市、亚利桑那州凤凰城、夏威夷州檀香山市和阿拉巴马州伯明翰市），分析了在美国家庭获得普遍应用的智能电器（空调，家用热水器，电热烘干机）以及正在推广的智能设备（电动汽车，电池储能系统）的需求响应潜力，并基于典型地区的实际电价机制（分时电价、需量电费以及净电价计量等）进行了经济性评估。研究结果表明，“需求侧灵活性” （Demand Flexibility）可为电力公司以及用户节约成本，促进可再生能源并网。

　　从电网侧来看，需求弹性将每年节省90亿美元的电网发电和输配电设施投资成本，预计占美国相应年度总投资10%，此外，还将每年节省40亿美元的发电服务和辅助服务成本，总成本节约达到130亿美元（如下图所示）。

　　从用户侧来看，需求侧灵活性意味着在智能电器设备的帮助下，将电力消费从高峰时段转移到相对低价时段，从而显著降低用户电费（如下图所示）。

　　从可再生能源角度来看，由于用电低谷时段包括可再生能源发电高峰时段（例如，太阳能高峰为下午，风能高峰为夜间），因此用电负荷的转移将会有助于更多可再生能源并网，减少可再生弃电。这将随着可再生能源在电网中占比的不断增加而愈发重要。落基山研究所的另一项最新研究表明，到2050年，需求弹性可以帮助减少可再生并网弃电率达40%。

　　上述结论在许多国家和地区已得到实践的验证。美国包括加州、纽约州在内的许多地区在新一轮电力改革中，明确把通过需求侧管理提高电力系统灵活性作为重要方向。纽约州布鲁克林区和皇后区为了满足增长的电力需求，自2016年年初开始推行需求侧管理，通过把需求响应、能效提升、分布式能源结合在一起解决高峰时期电力不足问题，预计将会节省10亿美元的电网投资。

　　同样，德国电网一直以来以高度灵活性著称，信息技术在电网运行和需求侧管理方面有很多应用。德国能源互联网示范项目名为“E-energy”，在六个典型城市通过智能区域用能管理系统、智能家居、储能设备、售电网络平台等多种形式开展试点，最大负荷和用电量均减少了10%~20%。

　　中国：落地需市场支撑

　　需求响应项目在国内各地已开始试点。2016年7月，江苏省南京市迎来入夏以来最强持续高温天气。26日下午，南京最高气温飙升至近40度，受高温天气影响，全省用电最高负荷刷新历史记录，达到9244万千瓦。为缓解供需紧张，国网江苏省电力公司实施了需求响应措施，与企业用户、居民用户及负荷集成商签订负荷管理协议。26日14时至14时30分，通过约定响应和实时响应两种形式，共减少负荷352万千瓦，涉及参与用户2000余户，负荷集成商24家，占最高负荷3.8%。

　　其实，自2015年电改9号文发布以来，包括需求响应在内基于市场化机制的需求侧管理在多地开展试点。作为财政部、发改委于2012年下文确定的首批需求侧管理试点城市，北京、苏州、佛山均于2015年夏季开始组织电力需求响应邀约。上海市于2014年起就在工商业大用户中开展需求响应试点，2015年牛津大学及自然资源保护协会合作发布报告，对上海市到2030年的需求响应市场潜力及效益进行了评估。

　　目前国内的需求响应以两种方式为主：一是约定响应通过用户接收信号后主动调整用电行为实现；二是实时响应通过电力公司直接控制用户空调系统来实现。交易方式多以电力公司与用户签订合同，按照负荷削减量提供经济激励为主。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。

　　除了直接补贴形式以外，需求响应在国内还可以以多种形式呈现，有巨大市场潜力。这些潜力能否被充分挖掘，则取决于配套市场机制能否建立完善，为各个市场主体提供足够的动机推行需求响应。

　　产业：如何既叫好又叫座

　　从电力公司角度，需求响应重要性很大程度上取决于电改方向。当前的批发电价尚未反映发电供电成本随时间变化的特征，实际的成本变动大多由发电厂承担，因此电力公司推行需求响应的动力不足。如果能通过市场将供电的真实成本反映出来，明确需求响应带来的实际经济利益，电力公司将有足够的动机推动需求响应。此外。当前电力市场只有电量交易，辅助服务和容量市场等配套机制比较滞后。如果想让需求响应像在美国加州等地一样参与批发市场交易，还需建立配套市场，并让负荷集成商参与市场。在售电侧，如果批发侧市场和售电侧竞争同时建立，电力公司和售电公司将会面临变动的购电成本和相对较为固定的零售成本（在用户实时电价尚未全面普及之前），因而需求响应可以帮助这些公司减少价格不确定性，降低运营风险。

　　从电力用户角度，电力价格需要提供足够激励促使用户通过需求响应获益。 当前大部分工商业和小部分居民用户推行了峰谷电价，但高峰时段往往过长，用户很难及时调整用电时间。而高峰时段和低谷时段的价格差往往较小，一般只有两三倍差距，而美国大量分时电价实证研究表明，峰谷电价需要相差7倍左右才能最有效地调整用电行为。如果峰谷电价能进一步推进，向更细致的分时段电价发展，最终达到实时电价，将会有效促进需求响应在国内的运用。

　　从技术服务供应商角度，需求响应还能提供巨大的商机。信息通信技术与能源相结合的“能源互联网”当前在国内外均发展迅速。美国有一大批生产智能家用设备的公司，例如Nest、Whirlpool，还有一批基于能源数据分析的软件公司，例如EnerNOC、 Opower、C3 Energy等。国内在供给侧结构性改革、经济结构调整的背景下，信息技术和制造产业的结合也成为热点。智能空调、智能热水器等智能电器逐渐兴起。此外，电动汽车和储能也在国内迅速扩大市场份额。而在软件服务开发层面，国内企业的产品大多仍处于实现远程控制的阶段，比如通过智能硬件“ 超级APP”可以实现对旗下硬件产品统一控制。然而由于市场激励机制尚未完善，目前数据分析还并没有充分发挥功能，如果国内软件服务公司想通过提供能源系统管理服务获得足够收益，仍需要完善市场机制的建立。（文·李夕璐 作者系美国落基山研究所咨询师）