关于智能电网中需求侧响应技术的探讨_靳华伟

关于智能电网中需求侧响应技术的探讨

摘要：需求侧响应是电网与用户沟通的基本平台，根据消费者不同的需求响应方式，需求侧响应技术在智能电网下可划分为基于价格的和基于激励机制的需求侧响应。分析了分时电价、实时电价和尖峰电价等基于价格的需求侧响应模式的内容和实施过程，介绍了直接负荷控制和可中断负荷等基于激励的需求侧响应的基本内容，最后探讨了一种用户参与需求侧响应的可行性方案。关键词：需求侧响应；智能电网；价格；激励

中图分类号： TM 76 文献标识码：A 文章编号：1002-1140（2011）07-0017-06

靳华伟，秦立军，陈茜，汪莹，王雷

（华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206）

Discussion on the Demand-side Response Technology of the Smart Grid

JIN Hua-wei, QIN Li-jun, CHEN Qian, WANG Ying, WANG Lei

（School of Electrical & Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China ）

Abstract Abstract: The demand side response is the basic network platform for communication of power grid and the users, which can be divided into price-based demand side response and incentive-based demand side response according to the different requirements. The content and implementation process of the electricity price model in the time-response curve, the supply contract implementation process under the time of use pricing and critical peak pricing were analyzed. The basic content of direct load control and interruptible load etc. of demand-side response based on incentive were introduced. Finally a program of users participating in the feasibility of demand side response was discussed.Key words ：demand-side response; smart grid; price; incentive

0 引言

为满足用电需求，早期的电力部门一般是根据用电负荷预测，来确定新建发电容量，以使发电能力高于或相当于最大需求水平。这种做法虽然可以保证高峰时段的用电需要，但却使一些发电容量在高峰负荷以外的其它时段处于闲置状态。20世纪70年代左右，初级能源价格因石油危机而大幅上涨，西方国家不再一味追求以装机容量来满足需求的做法，纷纷展开了通过削减需求侧负荷来解决电力供需矛盾的探索与实践，需求侧响应的理念随之诞生[1]。

对社会而言，在电网中通过需求侧响应对用电方案做出相应的调整可以减少电力需求，进而减少一次性能源的消耗与污染物的排放，促进经济的可持续发展；对电力用户而言，需求侧响应可以减少电力消费、降低企业的生产经营成本、提高企业能效和产品的竞争力；对电力企业而言，需求侧响应可以削减高峰时段电网调峰的压力、提高供电可靠

性及服务水平，特别是在电力供需形势紧张的情况下，它可以大大缓解拉闸限电的压力、推迟电站的建设并减少电力建设投资。

1 智能电网中需求侧管理的规划

智能电网（Smart Grid ）是当今世界电力系统发展变革的最新动向，并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。智能电网是一系列有关技术的总称，其本质是能源替代和兼容利用，智能电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点。可以解决精确供能、电力需求侧管理、电网自由接入、多电源互动以及分散储能等问题，它不仅服务于大电网而且服务于电力终端用户。智能电网将最大程度地消除或抑制大面积停电故障，提高电网运行效率和可靠性，将为用户节省电费，并减少污染的排放。

未来的智能电网将采用实时电价体系，实行更

为全面合理的分时电价政策，不再是简单的尖、峰、平、谷四时段电价。电价将根据电网的负荷状况实时调整，并及时将当前电价告知电力用户，通过需求侧响应，用户根据自身需要，结合实际电价，选择用电方式，实现用户主动调节负荷，移峰填谷[2]。

2 需求侧响应在智能电网下的分类

美国在电力市场化改革后，针对需求侧管理系统如何在竞争市场中发挥作用以维持系统可靠性和提高市场运行效率，提出了需求侧响应的概念。

中国在智能电网建设中，对需求侧响应（De-mand Response ，DR ）进行了新的定义：当电力批发市场价格升高或系统可靠性受到威胁时，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电力价格上升的信号后，改变其习惯的用电模式，达到减少或推移某时段的用电负荷而响应电力供应，从而保证电网系统的稳定性，并抑制电力价格上升的短期行为。

从广义上来说，需求侧响应将成为电力市场中的用户对市场价格信号或者激励机制做出响应，并改变正常电力消费模式的市场参与行为。在近年来发展的智能电网下，根据消费者不同响应方式，可以将DR 划分为两类：基于价格的DR （Price-based DR ）和基于激励机制的DR （Incentive-based DR ），如图1所示。

基于价格的D R 是用户响应零售电价的变化，并相应地调整用电需求，包括分时电价（Ti m e o f U s e P r i c i n g ，T O U ）、实时电价（Real Time Pricing ，RTP ）和尖峰电价（Criti-cal Peak Pricing ，CPP ）等。用户根据内部经济决策过程，将用电时段调整到低电价时段，并在

高电价时段减少用电量，以实现减少电费支出的目的。参与此类DR 项目的用户可以与DR 实施机构签订相关定价合同，但用户在进行负荷调整时是完全自愿的。

基于激励的DR 是指DR 实施机构通过制定确定性的或随时间变化的政策，来激励用户在系统可靠性受到影响或电价较高时及时响应削减负荷，包括直接负荷控制（Direct Load Control ，DLC ）、可中断负荷（Interruptible Load ，IL ）、需求侧竞价（Demand Side Bidding ，DSB ）、紧急需求响应（Emergency Demand Response ，EDR ）和容量/辅助服务计划（Capacity/Ancillary Service Program ，CASP ）等。激励费率一般是独立于或叠加于零售电价的基础上的，并且有电价折扣和切负荷赔偿两种方式。参与此类DR 项目的用户一般需要与DR 的实施机构签订合同，并在合同中明确用户的基本负荷消费量和削减负荷量的计算方法、激励费率的确定方法以及用户不能按照合同规定进行响应时的惩罚措施等[3]。

3 基于价格的需求侧响应

3.1 分时电价（TOU）3.1.1 基本内容

价格机制是市场机制的核心，公平合理的电价能够提供正确的经济信号，实现社会资源的优化配置。在电力市场的建设初期，零售电价往往是单一的固定电价，而这忽视了系统不同时段边际供电成本的差别，造成了非高峰时段的用户对高峰时段的补贴。

分时电价是一种可以有效反映电力系统不同时段供电成本差别的电价机制，峰谷电价、季节电价和丰枯电价等是其常见的几种形式。根据电网的负荷特性，将一年划分为峰谷平等时段（季节），通过将低谷时段（季节）电价适当调低、高峰时段（季节）电价适当调高，来引导用户采取合理的用电结构和方式，将高峰时段（季节）的部分负荷转移到低谷时段（季节），实现削峰填谷和平衡季节负荷的目标。3.1.2 实施机制

在电力部门划分分时电价的时候，通常要解决三个基本问题：

(1) 峰谷时段划分是峰谷电价的基础，划分的基本原则：实施分时电价后负荷的高峰时段和低谷时段基本不变，仍能基本反映负荷曲线的峰谷特性。

(2) 分时电价的峰值电价和谷值电价以及拉开比问题。峰谷价格拉开比是决定调峰效果的主要因

图1 两种需求侧响应的方式