浅谈电力市场的需求响应

电力市场理论与应用课程
报告
题目: 浅谈电力市场的需求响应
专业：电力系统及其自动化
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浅谈电力市场的需求响应
电力不仅在我们生活中不可缺少，在工业发展中更是非常的重要。

然而，由于化石燃料的枯竭以及环境问题的突出等造成电力系统建设和运行的制约条件增多，就需要对电力行业进行改革和发展。

电力市场化是势在必行的，而其中的需求响应是电力市场中非常关键的因素。

在电力市场中缺少需求响应会导致许多问题，如电价暴涨、系统可靠性、增加运用生产力的机会以及感知到需要过多的储备容量等。

1. 需求响应的概念以及重要性
需求响应，又称之为电力需求侧响应，是随着电力工业市场化改革和电力市场建设，从电力需求侧管理中演变进化而来。

是为了在以市场手段和价格工具为主要载体，影响和调节需求的时间和水平，挖掘需求侧响应资源，提升需求侧响应弹性，约束供应侧市场力压制批发市场价格波动，提高电力系统和电力市场的运行稳定性和运行效率，提升社会整体资源的利用效率和提高社会整体福利。

就以电力市场发展的时间以及程度，我们国家起步比较晚，但随着我国工业化和电气化的进程，电力供需矛盾在逐渐加剧，而且电力装机容量得不到充分利用的资源浪费问题。

由于电力无法大规模储存，供给必须与需求保持实时平衡，发电环节在用电低谷期往往产生大量容量冗余，从而使很多的资源在无形中被浪费。

随着电力市场的不断发展和改革，我国的用电管理方式也逐步向着理念更为领先，更具市场特点的需求侧管理方向发展。

此外，智能电网的迅速发展也为需求响应的规划提供了新的研究方向，也提供了响应机制在实践应用中的技术保证。

2. 需求响应市场的设计原则
需求响应市场为需求响应的实施提供相应的场所，为需求响应资源提供了与发电侧资源一起公平竞争的平台和规则，促使用户和系统运行者对需求响应资源进行合理规划与有效利用。

为了使需求响应市场以上的目的得以实现，就需要按照一定的设计原则而制定：
1)公平、公正、公开与合理的竞争环境。

规则要能促进市场相互融合，允许服务提供者更快、更有效地进入市场，扩大用户参与程度，促进需求侧内部、供应侧内部以及供需双方之间的公平竞争，同时又要兼顾无需求响应能力的用户利益，公平合理地享有电力资源所带来的福利。

2)需求响应市场要针对用户的响应特性细分类型，尽可能地吸纳市场参与者，
以聚集足够有效的需求侧资源。

3)电价机制要突出资源的等级价值、时空价值等，并能够削除交叉补贴、防止垄断、促进竞争，从而驱动电力资源优化配置。

4)制定合理的需求响应性能认定规则，公平计算用户的响应绩效，及时支付用户应得收益，以维持和发展需求响应资源的持续可用性与市场竞争力。

3. 需求响应的分类
根据美国能源部的研究报告，可以按照用户不同的响应方式将电力市场下的需求响应划分为以下2种类型：基于价格的需求响应和基于激励的需求响应。

激励型需求响应实际上是为了避免电力系统出现紧急情况，电力部门或系统运营商在需求高峰期对电力用户的负荷进行直接或间接的控制或干扰，以降低在该时段的负荷需求，并对其控制或干扰行为进行补偿激励。

基于激励型的需求响应包括直接负荷控制、可中断负荷、紧急需求响应、容量/辅助服务计划等。

直接负荷控制是指电力部门在高峰负荷时段或系统发生紧急情况时，直接远程控制用户设备或循环干扰用电设备运行，一般提前通知的时间小于15分钟。

适用于短时间停电，并作用于对质量与安全影响较小的负荷，主要针对居民与小型商业用户的空调、电热水器等设施。

可中断负荷是在在系统紧急情况下，削减或中断参与者负荷。

而且是有事先的合同约定，除此之外，合同应明确提前通知时间、停电持续时间、中断容量和补偿方式等内容。

紧急需求响应是指用户在高峰期或紧急状况时自行削减负荷，电力部门将按照事先约定的经济手段给予激励。

在此期间处理网络运行风险、电力短缺等引起的系统可靠性事故。

要求需求响应项目能够带来充足且快速的负荷削减。

容量/辅助服务计划是为了需求侧资源参与应对容量短缺、电压控制、频率调节、备用等，但是最大挑战来源于潜在参与者的巨大数量，及由此带来的控制中心与需求侧通信的较高成本和复杂性。

而所谓的价格型需求响应，就是通过人为或者市场自发调整电力价格来反映供电成本的时段差异。

用户通过内部的经济决策过程，将用电时段调整到低电价时段，并在高电价时段减少用电，来实现减少电费支出的目的。

价格型需求响应项目包括分时电价、尖峰电价、实时电价等项目。

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。

也可以分为工作日、周末或是节假日电价，还可以是将一天分为2~3个、甚至4个时段。

根据高峰负荷定价理论，有效反映不同时段电能成本差异。

然而，受生产生活用电习惯约束和
不造成峰谷倒置的考虑，转移的电量是有限的。

尖峰电价是在分时电价的基础上，针对极端高峰时段增加了一个新的价格，并提前一定的时间通知用户，用户则可做出相应的用电计划调整，也可通过AMI 来自动响应尖峰电价。

实时电价是一种动态电价、电力价格与电力成本联动，反映电力市场的实时供需状况。

实时电价来源于现货电价概念，精确反映各时段电能成本。

用户是实时电价的接受者，根据电价决定电力消费量，避免了电价变化带来的风险。

但是通信和控制装置的安装增加用户的实施成本。

4. 需求响应的成本与收益
需求响应成本可分为分为两个部分：一是用户参与需求响应的成本，即参与成本；二是项目实施方需要承担的成本，即系统成本。

参与成本包括了实施需求响应需要特定设备的安装与维护成本和调整成本。

前者比如温度感应设备、负荷测度设备、信息显示设备、分布式发电设备等，然而有时这些成本也时常部分地甚至全部地由需求响应实施方承担。

后者就是电力用户参与需求响应项目过程中由于自身的原因需要调整其消费而产生的成本，比如减少或是转移高峰期用电。

系统成本就包括：对潜在用户的潜在教育而产生的宣传成本；测量/通信系统的更新；公司中账单系统的升级；实施方监控电力使用数据，维护、管理参与用户需要支付一定维护成本；招募新人员的成本；此外，还有在激励型需求响应中还要针对参与用户的表现依照合约支付一定的激励性补偿等。

而实施需求响应的效益大致可以分为直接效益、间接效益和其他效益。

直接效益能够直接使参与承担需求响应调整的用户受益，并且可分为经济效益和可靠性效益。

有结算存款、激励机制支付等方式属于经济效益。

可靠性效益主要体现在其所能提供的资源裕度价值、辅助服务价值与所减少的失负荷率和失负荷价值等方面。

可靠性效益采取的措施有减少强迫停机、减小系统停电的风险，以及多样化资源以维护系统可靠性，需求响应项目的实施，能够使用户参与辅助服务市场，帮助电力部门提高系统安全可靠性，减少电力中断与电力质量下降的概率。

间接效益分为短期市场影响和长期市场影响。

需求响应的市场短期收益是指需求响应在减少峰荷需求、降低批发市场电价与抑制市场操纵力方面所起的作用，其主要表现是用户所减少的电费支出、获得的需求响应经济补偿以及系统运营者所节约的系统调度运行管理成本。

短期市场影响是对需求响应最直接、最容易量测的财政效益资源。

需求响应的市场长期收益主要是其减少长期发输电容量
成本所产生的收益，依赖于需求响应调整系统或当地峰荷需求的能力，推迟电网扩容增建电厂、输配电网等基础设施。

需求响应由于减少了高峰电力需求，有效地拉低了发输电备用容量，减少了建设与运行维护成本，提高了系统资源利用效率。

因此需求响应比建造电厂来应对高峰需求更经济划算。

由于现在环境问题越来越被重视，发展低碳经济的呼声日益高涨，因此，需求响应在节约能源、改善环境方面的收益。

环境效益是包括在其它效益中的。

需求端的环境效益，这来自于电力消费减少而产生直接碳减排。

需求响应还有利于增加用户对电力消费方面的认知进而间接地影响碳排放。

需求响应在转移高峰负荷时，提高机组利用率，使总的能源利用效率得以提高，这也是推进节能减排的重要途径之一，这对提高产品质量与人们的生活质量、维持社会可持续发展具有重大意义。

除此之外，稳健的零售市场、市场性能等也是属于其它效益的。

5. 结语
电力市场的发展在一直持续着，我国也在借鉴外国的发展经验，在我们国家建立需求响应市场、设计需求响应项目，能够实现节能、环保、安全、可靠、经济用电。

在主能量市场及辅助服务市场中引入需求响应是电力市场深入健康发展的必然趋势，因此随着电力市场的逐步建立和完善，在引入需求响应方面的研究将会更加重要。

还有感谢老师对我在电力市场的教导，使我拓宽了在电力行业的知识面，更加了解电力行业发展的现状，当然尤其是在电力市场方面，为以后的选择和研究提供了更多的方向。