基于OpenADR的需求响应项目综述

根据不同时段、不同用户的供用电成本的差异来定价。 根据用户需求响应来建立定价模型。现有文献利用消费者心理学理论加权最小二乘法 建立了用户响应度曲线的参数辨识模型；利用纳什均衡原理对电力公司和用户进行分 析，分别求解出电力公司的最优价格策略和用户的最优电力需求(即纳什均衡点)。
3 基于价格的需求响应项目
3 基于价格的需求响应项目
分时电价项目 奥斯汀市居民用户分时电价
月用电量(kWh) 峰 夏季电价 平 （美分/kWh） 谷 峰 其他季节电价 平 （美分/kWh） 谷 500以下 9.7 5.1 4.9 — 1.2 0.9 501～1000 1001～1500 1501～2500 2500以上 11 12.2 13.1 15 6.2 7.1 7.9 9.5 1.2 2.2 2.7 6.2 — — — — 3.7 4.9 6.3 9.8 0.4 0.2 0.7 4.2
江苏电网执行尖峰电价负荷曲线
对比国内外实施的尖峰电价项目可看出，由于国内的尖峰费率远低于国外，因此 削峰率还达不到国外那么高(44%)。要提高尖峰电价的效果，就要提高针对性，即明 确响应用户，缩短执行时间，适当提高尖峰电价。
4 自动需求响应的基础设施
自动需求响应基础设备 智能电表：可实现分时计费，自动抄表；采集、存储、处理和 定时传输用户的用电信息至电网；接收电网发布的电价和调控 信息。 智能插座：实时监测用电设备的耗能情况，并通过家域 网将分析结果(功率、已耗电费)和操作建议反馈到用户 手机的APP上，实现电器待机自动断电、防过载等目 的。
研究背景 需求响应作为平衡供需、消纳新能源、促进节能减排的新型手段，得到了各国的普遍 重视。美国率先提出了开放式自动需求响应(OpenADR)，OpenADR因其开放、自动 等显著特点而得到了国内外的广泛认可和实践。需求响应已发展了多年，有必要对其 研究成果、项目实践及发展前景进行深入的分析与总结。 研究内容
3 基于价格的需求响应项目
分时电价项目评价
奥斯汀 分时电 价项目
奥斯汀市结合当地气候因素和阶 梯电价机制，对夏季时段做了合理的 划分，并设臵了有利于削峰填谷的电 价机制，但可以对不同类型的用户设 定不同的时段，同时阶梯电价的训练 时间长，可制定相应用电计划供用户 参考。
安徽省 分时电 价项目
安徽省居民分时电价时段划分粗 糙，用户获利少，成本回收时间长， 工业用电标准则细致地划分了时段。 安徽可借鉴奥斯汀市将阶梯电价 与分时电价相结合，不但能够抑制高 峰期用电，还可在低谷期鼓励居民用 电。
2 自动需求响应基本理论
需求响应 应用场景
3 基于价格的需求响应项目
时段划分 基 分时电价 定价策略 分时电价项目 实时电价分类 实时电价 定价策略 尖峰电价分类 尖峰电价 实施策略 尖峰电价项目
基于价格的需求响应业务是一种 稳定、持续的激励方式，且其实现较 简单，容易得到用户的支持，因而被 国内外开展的需求响应项目广泛采用。 本章在学习理论研究成果的基础上， 参考了国内外成功的试点或示范项目， 对基于价格的自动需求响应项目做出 具体阐述。
基于OpenADR的需求响应项目综述
An Overview of the Demand Response Project Based on OpenADR
答辩人 ：卢超
2016/6/12
1研究背景 研究内容
2 自动需求响应
基础理论
报告 内容
4 自动需求响应的 基础设施
3 基于价格的需求 响应项目
1 研究背景&研究内容
奥斯汀市的分时电价项目结合了阶梯电价制度，分时电价与月用电量有关。
就夏季峰、平时段电价和非夏季平时段电价而言，用电量越多，峰、平电价越高； 谷时电价则先降后增。
3 基于价格的需求响应项目
分时电价项目 安徽省居民用户分时电价
时段 平时段 时间划分 8:00～22:00 电价(元/kWh) 0.5953 0.3153
140 120 100 80 60 40 20 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
负荷(MW)
某地区夏日负荷曲线
时间/小时
3 基于价格的需求响应项目
分时电价定价策略
峰时段电价与谷时段电价之比称为峰谷价比。峰谷价比在我国一般为2至3倍，在国外可达 8至10 倍。为使分时电价收到良好的 削峰填谷效果，要综合考虑峰谷电量、用户响应和供需 双方利益均衡三方面的因素，对峰谷电价的实施效果进行预测和调整。
安徽省居民生活用电只设了平谷时段，且时段划分粗糙，其平谷电价比为1.89。当低 谷用电量占总电量的11%以上时，实施分时电价就可节省电费，但需14个月才能收回替换 电表所需费用。 大工业用户分时电价则划分得很详细，划分出了峰平谷三个时段，其夏季电价比为 峰∶平∶谷=1.58∶1∶0.63，峰谷比为2.47。
需求响应通信架构
电 网 侧 接 口 用 户 侧 接 口
聚合器 （VTN/VEN）
操作员
信息系统
需求响应 服务器 （VTN）
小型负荷 （VEN）
组织人
大型负荷 （VEN）
小型负荷 （VEN）
电力供应商通过电网侧接口获取电力负荷信息，并将电量供需信息发给DRAS 用户和聚合商通过用户侧接口传输负荷信息，获取DRAS发布的DR信号 整个通信架构以DRAS为枢纽
智能温控器：可对暖通设备进行预编程，提供实时能耗报告， 支持远程控制。其中预编程功能使得用户能够根据电网发布的 激励信号让暖通设备自动参与需求响应项目。
4 自动需求响应的基础设施
自动需求响应通信平台 家域网(HAN)：将家庭内所有具有通信功能的设 备连接起来形成的网络。家域网由能源管理系统 (EMS)和户内显示器(IHD)两部分组成，可选用 ZigBee、Bluetooth、WLAN等技术来组建。
安徽省工业用户分时电价
时段 峰时段 平时段 谷时段 时段划分 9:00～12:00 17:00～22:00 8:00～9:00 12:00～17:00 22:00～23:00 23:00～8:00 电价(元/kWh) 0.9991(7～9月) 0.9425(其他月) 0.631 0.3988
谷时段 22:00～次日8:00
于 价 格 的 需 求 响
应
3 基于价格的需求响应项目
分时电价时段划分方法
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根据电力负荷曲线的走势，考虑曲 线上各点处于峰、谷、平时段的概 率，根据其分布特征划分时段。 考虑不同时间段内供电企业的装机 容量和供电成本，将单位负荷供电 成本增量曲线的拐点作为划分峰谷 平时段的依据。 考虑用户需求响应的效果，先划分 出基础时段，然后比对各时段分界 点处电力负荷的变化情况，评估各 时间节点处用户对分时电价的响应 程度，进而修正时间节点。
• 固定时段、变动时段 尖峰电价
• 尖峰电价比标准电价 高70％，比非峰荷电 价高1倍 • 固定时段项目的削峰 率超过15%，变动时 段削峰率在35％左右 • 参与者的满意度高达 87%。
3 基于价格的需求响应项目
尖峰电价项目
右图是江苏电网八月某日执行尖峰 电价的负荷曲线图，14：00开始， 15：00结束。由图可见，14:00— 15:00时段响应负荷曲线出现显著的 下降，证明了尖峰电价执行的有效 性。
3 基于价格的需求响应项目
尖峰电价的分类
尖峰电价 固定时段 尖峰电价 变动时段 尖峰电价 变动费率 尖峰电价 尖峰补贴 电价
尖峰电价实施机制
• 确定判断系统出现尖峰的标准，如系统负荷率超过了95%
step1
• 预测尖峰时段，运用统计学方法筛选出实施尖峰电价的月份并预 step2 测可能出现尖峰负荷的具体时间段 • 按照按平均电价不变的原则设计明显高于峰谷电价比的尖峰电价 比 Step3
展
望
可进一步分析基于激励 的需求响应(EDR、DSB 等)的实施机制与项目进行 深入的分析，同时还可就 实施对象和效果等与基于 价格的需求响应做对比， 探索两者结合实施的可 能。
step4
• 发布公告，并在满足条件时执行
3 基于价格的需求响应项目
尖峰电价项目 海湾电力公司 • 变动时段尖峰电价 • 尖峰∶峰∶平∶谷 =6.3∶2.0∶1∶0.76 • 尖峰期的削峰率达 44%，峰时段的负荷 削减为21%，谷时段 的负荷则上升11% • 平均每户每年节约电 费187美元，大大推 广了智能型和节能型 用电设备 美国加州 江苏电网 • 夏季固定时段尖峰电 价 • 尖峰时段，每千瓦时 电价加价0.1元 • 实际响应量达188万千 瓦，削峰率达到26% 以上 • 有效加价尖峰电量3.2 亿kWh，增加尖峰电 价加价收入3200 万元
奥斯汀市只在用能集中的夏季的非周末时段实行峰时电价，其他季节只实行平、谷 时段电价。这是因为奥斯汀市夏季炎热，空调等大功率电器在夏季大量使用，故需要平 衡供需；而奥斯汀冬季温暖，其用暖需求小，因而不必限制用电。 由此可见，时段的划分不仅要考虑日基线负荷的变化情况，还应考虑当地的自然气 候等因素，因地制宜以收到更好的效果。
激励型需求响应
紧急需求响应 (Emergency Demand Response) 需求侧竞价 (Demand Side Bidding)
容量辅助计划 (Capacity Ancillary Service Program)
用户提供削减负荷作为系统备用，替 代传统发电机组或提供资源
2 自动需求响应基本理论
高级量测体系(AMI)：以每小时或更高频率记录 用户的用电信息，以每天或更短周期将采集到的 数据通过通信网络传输到采集中心的计量系统。 AMI由智能电表、数据集中系统、远程通信网和 数据处理系统组成。可利用电力接入网通信系 统，辅以无线通信等技术来组建AMI。
5 总结&展望
总 结 ①介绍了自动需求响应的概念、特点、业务类型、通信架构和典型应用场景。 ②对基于价格需求响应做了详细分析。从理论研究和项目实施两个角度分别介 绍了基于峰谷分时电价和基于尖峰电价的需求响应项目，并给出了相应优化建 议。 ③对实施自动需求响应所需的基础设施和通信管理平台做了阐述。
分时电价项目 奥斯汀市分时电价时段划分
时间 峰时段 平时段 谷时段 夏季(6月～9月) 其他季节（11月～5月） 14:00～20:00（周一至周五） 无 6:00～14:00 20:00～22:00 6:00～22:00 （周一至周五） （每天） 6:00～22:00 (周末) 22:00～6:00（每天）
开放
自动需求响应的特点 自动：无需人工操作，只需触发程序 开放：使用开放、非专利、被工业标准认可的数据模型 灵活：提供灵活、跨平台、互操作的通信接口和协议 自愿：用户自愿参与，可在DR执行的任何时候选择退出
自动
自动需 求响应
灵活
自愿
2 自动需求响应基本理论
需求响应业务类型
业务类型 具体分类 分时电价 （Time of Use Pricing） 价格型需求响应 说明 电价随使用时间可预见性地变化
作为综述类文章，本文所做工作如下：
介绍了ADR的基本概念 分析了价格型需求响应的基本原理、实施机制、项目效果 阐述了实现ADR所需基础设施。
2 自动需求响应基本理论
自动需求响应的概念 电能供应商通过AMI获得用户的实时负荷信息，根据当前发电量和电网运行状态，向 用电终端或负荷聚合商发送DR信号(电价信息、用电指导建议等)。 终端设备接收到DR信号后，可触发预先设定的程序而响应电网DR信号，执行电网的 建议性或强制性的操作，同时获得用电补贴；当用户不接受该响应策略时可自愿退出。
实时电价 （Real-time Pricing）
尖峰电价 （Critical Peak Pricing） 直接负荷控制 （Direct Load Control） 可中源自文库负荷 （Interruptable Load）
电价随时间或某地区的供求比而动态 变化，其更新周期可低于1小时
电价在用电高峰期显著变高 电网即将过载时，进行短时停电 用户与供电公司签订经济合同，用户 有义务按时中断合同上约定的负荷量 电网在紧急状态下发布削减指令，参 与用户削减负荷并能获得补贴 市场允许用户通过竞价或者合同订购 的方式参加需求响应项目