需求响应与间歇性可再生能源消纳

需求响应与间歇性可再生能源消纳

摘要：分析了需求响应促进可再生能源消纳的运作模式设计目标，将需求响应和可再生能源消纳的促进关系融入不同的电力市场组织结构，就交易和价格机制、融资和技术服务方式的内容展开对比研究，形成适于不同环境的运作模式，并对相应的配套政策内容进行探讨，为实际项目的设计和实施提供参考。

关键词：需求响应；可再生能源；电力市场；运作模式；政策。

Abstract: the author analyzes the demand response to promote renewable energy given operation pattern design goal, will demand response and renewable energy given to promote relations into the organizational structure of different power market and trade, and the price mechanism, financing and technology comparative study on the content of service mode, the form is suitable for different environment operation mode, and discusses the content of the corresponding supporting policies, provide reference for actual project design and implementation.

Keywords: demand response; Renewable energy sources; Electricity market; Operation mode; Policy.

需求响应（DR）与可再生能源（RES）之间具有良好的互补特性［1—2］。劳伦斯伯克利国家实验室开展的试点结果证明：自动需求响应（Auto DR）能够有效缓解由于间歇性可再生能源接入带来的电力供需矛盾，成本约为使用储能装置的10%［3］。需求侧资源的参与对提高系统消纳可再生能源能的重要性日益凸显，这有望成为调整负荷适应电网发展的新途径［4—5］。

需求响应运作模式包括项目实施的组织结构、建设运营过程中的各项机制以及技术服务体系的内容，合理的运作模式是理论和技术研究成效推广的必要条件。国内外学者在需求响应的运作模式和可再生能源利用的市场化建设方面开展了

大量研究。文献［6］对国外需求侧管理运作模式和激励机制进行了总结；文献［7］阐述了需求侧管理建设所需要的评价体系、激励机制、实施机制和技术支持系统。目前，针对可再生能源交易普遍采用的是配额制［8］和固定上网电价［9］机制；文献［10］以实际的项目为落脚点，对可再生能源固定补贴和配额制的机理和效果进行了研究；文献［11］针对大规模风电并网的要求提出了分阶段的需求侧管理实施模式，侧重于DR项目类型的应用研究。

需求响应的实施与电力市场的现状和改革进程具有密切关系。在市场竞争中引入需求响应，通过价格信号和激励机制来增强需求侧资源在市场中的作用，是适应电力市场发展的必然要求［12］。文献［13］指出需求响应市场和需求响应项目是实施需求响应的有效运作方式；文献［14］阐述了主能量市场和辅助容量市场中需求响应参与竞争的方式。

本文立足于需求响应对可再生能源消纳的促进作用，提出市场运作模式设计的目标，针对不同的电力市场环境下融入DR和RES的运作模式展开对比分析，并对配套政策的内容进行探讨。

1市场运作模式设计的目标

随着能源结构升级和智能用电技术进步，可再生能源发电和需求响应对电力市场的运作过程产生日益重要的影响。通过市场运作模式的设计能更好的发挥可再生能源和需求响应的互补作用，同时也利于推进稳健的市场改革进程。

1.1 DR和RES的互补性分析

大规模的可再生能源发电机组在投建和计划运行过程中，均要综合考虑安全、经济问题。从安全性方面考虑，大规模可再生能出力具有明显的间歇性和不确定性，可再生能源机组参与调度时，需要预留足够的正旋转备用应对出力的偏差。从经济性方面考虑，目前可再生能源机组由于单位发电成本较高，在竞价上网中仍处于劣势，同时其出力具有很强的反调峰特性，在低谷时段大量的弃风也造成一定的浪费。

需求响应通过电价或激励的措施，鼓励用户改变自身的用电方式，实现电力和电量的节约。优质的需求响应资源能够根据电网运行水平有效调节其用电需求：长期的经济型DR 项目具有“移峰填谷”的效果，特别是在低谷时段增加的用电需求可以更多的消纳部分机组出力；短期的激励型DR可以充当部分昂贵的正旋转备用资源，在高峰时段可再生能源出力预测偏差时削减部分用电需求。因此需求响应的开展有利于大规模可再生能源的消纳，在能源规划中应考虑需求响应与可再生能源发电的匹配。

但是需求响应资源的调节特性与实施的经济激励紧密相关，通过市场运作模式设计，将可再生能源发电和需求响应产生的综合效益在各参与方之间分配，有利于进一步挖掘需求侧资源的响应潜力。

1.2 市场运作模式设计目标

市场运作中融入需求响应和可再生能源发电的运作模式设计，应将电力供需平衡、能源可持续发展、促进电力市场竞争机制相统一，各目标的相互关系如图1所示。维持电力供需平衡有利于电力市场稳定，使市场竞争机制的作用能更好地发挥。健全可再生能源电力的价格和交易机制，将可再生能源电力引入市场竞争，能有力促进可再生能源持续开发利用。需求响应项目的实施能够实现节约电力和电量，为消纳可再生能源提供了更大空间，进一步缓解电力供需紧张的局面。

图1 市场运作模式设计的目标及其相互关系

2 不同条件下融入DR和RES发电的市场运作模式对比分析

有效的市场结构基本要素以组织结构为基础，包括交易、价格、监管、技术和服务等方面的重要内容［15］。具体的运作模式不仅要考虑各主体和项目的差别，还应与电力市场条件相结合，针对不同条件下市场的运作模式，从组织体系、交易和价格机制、融资和技术服务方式等方面进行设计和对比分析。

2.1 单边开放条件下的市场运作模式

单边开放的电力市场环境下只在发电侧市场存在竞争，输配电环节统一由电网公司管理。运作模式设计应发挥政府主导和电网公司为主体的优势。

（1）组织体系

政府是项目运作的主导部门，专设项目指导小组，联合法规、财政和监管部门开展指导工作。可再生能源发电商和其它发电商受到区别对待。电网公司是组织体系的主要管理部门，在项目中各类用户直接受电网公司管理。商业机构、技术和服务机构受政府引导，主要以非盈利模式运作。组织体系自上而下呈垂直一体化结构，具体如图2所示。