我国电力能源需求响应发展现状与展望

陈 宏，赖春艳

(1.上海市节能工程技术协会，上海 200031；2.上海电力大学环境与化学工程学院，上海 200090)

需求响应(Demand Response，简称DR)作为电力需求管理实施的重要内容，是指通过分时电价等市场价格信号或资金补贴等激励机制，引导鼓励用户主动改变原有电力消费模式的市场参与行为，以促进电力供需平衡、保障电网稳定运行。此外，在电力能源管理中引入需求响应，还可以实现新能源消纳、提高能效产品效率、降低对新建燃煤电厂的需求、降低温室气体和污染物排放，也是一种高回报的节能减排方案措施。

灵活的需求侧调整能力对电力系统经济、安全、可靠的运行起到重要作用。需求侧管理(Demand Side Management,简称DSM)强调信息和能量在供、用主体间的双向互动，是智能电网的一个重要特征。随着我国电力能源结构优化、电力体制改革、智能电网建设推进和综合能源体系建设进程的加快，需求响应在电网削峰填谷、消纳可再生能源等方面的作用正在逐步凸显和被重视。

综合能源系统的发展为需求响应带来新的发展方向，电力、热能、天然气和其他各种形式的能源集成度越来越高，参与各种类型能源使用的用户都有机会参与需求响应项目，尤其是在用电高峰，用其他能源类型取代电能，可以改善需求响应优化调度的效果，同时也能保证消费者的舒适性。但综合能源需求响应在目前阶段只有少量的示范项目，需求响应仍以电力能源中的需求响应为主。

1 需求响应的重要作用和意义

需求响应的重要作用可以总体从三个方面来分析。

(1)从宏观的角度来看，在电力行业实施需求响应有助于减少温室气体和污染物排放，这是因为需求响应有助于降低对新建燃煤电厂的需求。随着我国夏季空调用量的逐年增长，电力需求峰谷差日益增大。当前主要依靠燃煤电厂参与电力系统调频解决用电高峰问题，因此需要新建大量燃煤电厂，不利于节能减排目标的实现。通过需求响应降低高峰负荷不仅能改善电网稳定性，同时还可以提高电网运行效率。

(2)需求响应可以促进新能源发电的消纳。新能源发电规模一方面在逐年增加，另一方面又出现了大量的“弃风弃光”现象，这与新能源发电的特点有关。以风电为例，风电出力时常具有反调峰特性，在传统负荷用电高峰时出力小，而在用电低谷时出力反而大。在含风电的电力系统中引入填谷需求响应，则可以较好地对风电进行消纳[1]。

(3)需求响应可以进一步促进电力市场化进程，为能效产品和服务领域创造新的商业机会。从社会效益来说，有效的需求响应项目可以创造可观的经济效益，单次需求响应甚至可以节省数亿至几十亿美元的投资。实施需求响应可显著提高消费者的能源消费意识，改变能源消费习惯，控制能源消费。

2 我国电力能源需求响应发展历程及相关政策

20世纪70年代，几乎波及全球的能源危机愈演愈烈，许多国家为了满足电力需求开始尝试有效的市场机制，而非单纯地增加发电装机和建设电网基础设施，能源管理的概念被提出并在实践中取得显著效果。美国是世界上最早实施需求响应的国家，不管是相关政策法规还是理论研究水平都处于世界领先水平，是实施需求项目最多、种类最为齐全的国家。欧洲国家、澳大利亚、日本、新西兰等也是需求响应发展比较完善的国家[2]。

我国电力需求响应起步于20世纪90年代。1992年，关于需求侧管理的概念被引入中国。1993年，国家部委和地方能源公司在深圳试点需求侧管理。2004年，国家发改委、国家电监会发布《加强电力需求侧管理工作的指导意见》，这是我国电力需求响应发展的里程碑。2010年国家发改委颁布了《电力需求侧管理办法》，进一步完善了电力需求响应规范。2012年北京、苏州、唐山、佛山四个城市被设立为首批电力需求侧管理城市综合试点，上海作为需求侧响应试点。从2014年开始，北京、上海、江苏、佛山、山东、河南与天津等地分别开始实施需求响应项目试点工作，需求响应在我国开始迅速发展起来。

作为国内特大型城市代表，上海用电负荷呈现典型大都市特征，空调负荷占比高、负荷波动性强且用电峰谷差较大，这对电网的安全稳定运行是一个严峻的挑战。从2012年国家发改委设立首批需求响应试点城市开始，上海就如何利用需求响应降低峰谷差、稳定电网运行进行了积极探索。2014年开展我国首个电力需求响应城市试点项目，2014年8月29日开展了第一次电力需求响应试点试验工作，实现降低负荷5.5万kW。2015年开始由国网上海市电力公司牵头开展需求响应管理平台开发工作，历经三年完成了上海市需求侧响应管理平台的建设、改版和完善，为需求响应的发展奠定了良好的基础。2018年至2020年间，上海市多次在高温、台风、节假日期间利用需求响应、虚拟电厂等措施针对电力负荷进行削峰填谷并取得良好效果。上海地区需求响应发展的主要历程，如图1所示。

在我国电力能源需求响应发展过程中，《电力需求侧管理办法》等文件的出台为其发展提供了重要支持。对2010年至今的重要需求响应相关文件进行了梳理和汇总，如表1所示。

图1 上海地区需求响应发展主要历程

3 我国电力能源需求响应发展现状与典型案例

从2012年国家确定了北京、苏州、唐山、佛山四个城市设立为首批电力需求侧管理城市综合试点以后，需求响应已在全国多地开展试点示范和应用。从规模、类型、参与用户和需求响应效果都在不断拓展。

表1 我国电力能源需求响应发展过程中的重要政策汇总

2014年，上海首次实施需求响应，实现降低峰负荷5.5万kW，初步展现了需求响应削峰效果。随后，需求响应规模不断扩大，目前江苏电网已具备邀约削峰响应能力600万kW、邀约填谷响应能力320万kW和自动削峰响应能力100万kW。需求响应的应用地也从当初的4个试点城市拓展到包括北京、上海、江苏、浙江、河南、天津、新疆等10余个省市。根据预测，到2030年，全球需求响应规模将达到177 GW，中国将占到其中30%左右，与美国相当，并列世界前列。

需求响应实施初期的目的是解决夏季高峰时段电力紧张局面，通过削减高峰时段的电力负荷稳定电力系统的安全运行，减少新建燃煤电厂的建设。随着需求响应技术的不断成熟、能源体系结构不断变化，特别是新能源发电比例的提高，需求响应的功能目前除了削峰作用外，还逐步用于“填谷”、新能源消纳、应对极端气候条件和突发事件时重点负荷用能保障等方面。2017年，国网新疆电力试点利用需求响应促进新能源风电消纳，响应电力约3万kW。2018年，上海、江苏、天津等地先后开展大规模“填谷”式需求响应。2018年8月上海实施的一次需求响应正值台风“温比亚”影响期间，验证突发灾害事件情况用电侧负荷应急需求响应的效果。

我国需求响应实施初期阶段的激励机制通常以约定补偿为主。2018年，江苏省在需求响应中推出了竞价模式，而上海则在2019年开展了需求响应年度竞价工作，交易品种和方式更加多样化。随着山东省启动2020年创新推出基于电力现货市场的新型需求响应机制试点，电力需求响应实施模式由“需求侧报量+固定补偿价”模式向市场化的“需求侧竞价+最高限价”模式转变。标志着需求响应激励机制市场化的进程加快，我国电力需求侧管理进入了一个新的阶段。表2针对我国近年来各种类型的需求响应典型案例进行了汇总。

4 我国能源需求响应发展趋势与展望

我国需求响应发展前期存在的问题主要有补贴资金不到位、实时反馈技术欠缺、自动化程度不够高、标准体系不完善及市场化程度不高等[3]。随着电力体制改革的进行、科技技术的不断进步，需求响应发展过程中面临的问题也逐步得到解决。

表2 我国电力能源需求响应典型案例梳理

市场化程度越来越高是需求响应最重要的发展趋势，从约定补偿机制到需求侧竞价模式，我国电力需求响应的市场化程度不断提高，由市场决定价格，是未来电力需求响应发展方向。随着运行机制不断成熟，需求响应的运行模式也将由最初的政府主导[4]变为市场引导和用户主动参与。

自动化和标准化是我国需求响应发展的另一个重要趋势。随着各类人工智能、大数据、智能仪表的不断发展，需求响应的自动化程度越来越高，需求响应方式已从最初的约定响应逐步转变为自动响应。我国需求响应试点过程中，由于缺乏统一的标准，曾造成各需求响应服务商之间的业务流程、需求响应基线负荷计算方法不一致，需求响应产品制造商所生产的系统、终端接口型式不一等问题。随着需求响应相关标准体系[5-7]包括系统类、终端类、接口类、测评类和管理类的制订和完善，我国需求响应工作进入标准化发展阶段。

伴随电力市场改革、市场机制的不断成熟，我国电力能源需求响应正在步入一个快速发展阶段。而随着能源互联、多能互补等技术的不断进步，单一的电力需求响应正在向综合能源系统的多能需求响应方向发展[8]。