智能电网下需求响应实施模式和激励机制研究

特别策划SpecialFeature28供用电2014.03DISTRIBUTION&UTILIZATION代电力系统用电侧分布式电源及其信息技术的应用，使得传统电网在电力生产、传输和使用各环节表现出单向能量流动特征，逐渐转变为能量和信息的双向流动。大电网的安全稳定、新能源的开发、需求侧管理、信息和通信技术在电网运行的应用成为支撑智能电网发展的四个主要原动力[1-2]。需求响应(DemandResponse，DR)是需求侧管理在竞争性市场中的最新发展，也是智能电网技术应用在用电环节的重要方法。智能电网下双向互动技术的推广应用使用电模式得到改善，以美国为例[3]，《复苏与再投资法案》明确投入110亿美元用于建设智能电网，其中45亿美元将划拨给能源部，文|李扬孙宇军王蓓蓓本文以减少智能电网条件下需求响应实施的非技术障碍为出发点，基于我国实情确立了以政府为主导、电网公司为主体和引导第三方机构参与的原则；配合智能电网建设的不同时期提出了相应的配套实施模式。此外，还通过需求响应的参与主体和影响因素之间的关系分析了激励机制重要性，合理的激励机制应能实现效益的均衡分配，最大限度地发挥各参与方的积极性。智能电网下需求响应实施模式和激励机制研究现4特别策划SpecialFeatureDISTRIBUTION&UTILIZATION供用电29用于整合DR设备资源，促进电网现代化建设。世界范围内DR实施现状的研究表明，DR的实施效果受到众多非技术因素的影响[4-6]，包括政策条件、激励措施、交易机制、和项目管理模式等。智能电网下DR项目开展的突出特点是：①项目初期投入较大；②参与的实体范围广泛，包括政府、电网公司、用户、技术和服务机构等。有效的配套实施模式和激励机制能够最大限度地发挥智能用电技术和DR的实施潜力。本文结合国内外DR项目开展的现状，从配套实施模式和激励机制两个方面展开具体论述：根据智能电网发展的不同时期提出分阶段的实施模式；基于效益链主线的因果关系分析，以均衡DR效益分配从而增强DR实施的原动力为目标，论述了DR激励机制的重要性。针对智能电网条件下DR发展的需求，配套实施模式和激励机制的研究对于推进DR实施的进程具有实际意义。DR配套实施模式和激励机制的原则（1）政府发挥主导作用。我国电力工业市场改革仍处于关键时期，完全的自由市场化竞争还未实现；同时，我国DR的实施总体仍处于起步阶段，需要有力的法规政策体制作为保障。政府组织制定DR的规划、实施办法以及实施细则，对项目开展有良好的导向作用。其次，政府对DR项目的推动体现在政策引导激励和直接激励两方面：合理的DR实施引导政策应均衡电网公司、用户和中介机构的激励；政府直接从财政划出专项资金，对参与DR的各方实体采取一定的经济激励。此外，政府主导可以更好地发挥监督作用。政府代表着全社会的利益，在实施DR项目的过程中，监督各参与实体，从全局上缓解实体局部利益与社会整体利益之间的矛盾。（2）以电网公司为实施主体。作为输电和配电的运营商，电网公司受政府部门监管的同时直接与用户进行接触，而且掌控着电网运行控制的技术和信息。与我国垂直一体化的电力市场结构体系相结合，电网公司的参与对于DR项目的实施起到关键性的作用。从企业职能方面考虑，电网公司在专业技术和服务领域有很强的优势。一方面，科学的电网规划运行，降低电能传输中的损耗，开展有序用电工作，对于推动科学、合理用电有重要意义；另一方面电网公司承担着用户参与DR项目的技术、服务的支持的责任，有利于DR项目开展的宣传和培训。（3）引导第三方机构参与。第三方机构主要指承担着DR技术和服务支持、整合DR资源、组织代理用户参与DR项目的服务机构，或称作DR服务公司。第三方机构作为分散用户参与DR项目的代理方，在电力市场价格体制下辅以合理的经济补贴（能源服务费用），对需求侧资源进行规划和整合，通常以投标竞价的方式上报电网公司。利用社会众多有益的技术和资金力量参与DR市场服务，使得DR实施更高效。面向智能电网的DR配套实施模式框架研究国外DR配套实施模式与具体的市场组织结构和价格体制相关，典型的实施模式分别以中介机构、政府机构和电网公司主导项目实施。结合智能电网下技术应用、政策机制和各方响应程度等方面的不同条件，展开分阶段的DR配套实施模式探讨。智能电网发展起步期DR配套实施模式在智能电网建设的起步期，集成的通信技术还处在研究阶段、传感和计量装置的安装和使用尚未普及、先进的电网设备和控制手段尚未成熟；相关产业和DR实施的政策仍在研究试行，激励机制应用也不够灵活；各参与实体的响应程度较低，观念认识亟须推广。DR实施应着重于初步形成DR组织结构体系，以能效管理等潜力大易于推广的方式推广DR项目和观念认识，个别开展水平较好的地区可以试点的形式实施多样化的DR项目。智能电网起步期DR配套实施模式如图1所示。从图1可知DR项目主要的驱动力来源于政府，资金链的流向也主要是政府投入，而电力用户获得节电收益，同时产生一定的外部效益。该模式的行政手段干预较强，结合现行市场环境不宜针对电价和激励机制做较大变革。第三方机构的参与主要以政府引导的非营利性科研单位向用户提供技术和服务支持的方式开展，主要通过政策手段调动电网公司的积极性。智能电网发展期DR配套实施模式随着与DR相关的高级计量基础设施、信息支持和决策系统图1智能电网发展起步期DR配套实施模式特别策划SpecialFeature30供用电2014.03DISTRIBUTION&UTILIZATION取得了进展，规模化的分布式能源接入电网，对电网运行提出了新的要求。智能电网发展期内DR项目的开展方式逐步多样化，激励机制应用的覆盖面更广，相关的评估体系和监督体系的建设为DR长效运行机制的制定提供了有利条件。结合智能电网建设和发展，应健全DR配套法规和细化机构职责；实施更为多样的DR类型；在使用行政手段的同时兼顾经济手段的力量，增强对电网公司的激励，引导能源服务公司等第三方机构参与DR项目。智能电网发展的成长期DR配套实施模式如图2所示。DR配套实施模式的重点在于完善DR政策和资金保障，合理配置不同类型的DR措施，逐渐引入竞争机制改善DR实施体系，形成全社会化的驱动力。智能电网发展成熟期的DR配套实施模式如图3所示。如图3所示，在遵循政府为主导，电网公司为主体和鼓励第三方机构参与原则下，配套实施模式实现了全社会各实体共同驱动，监督、管理和评价体系多层次化。资金来源中，政府直接设立DR资金占总运作资本的比重变小，充分吸收了市场流动资金，通过全面的激励机制实现收益再分配的均衡。此外，通过DR服务产业中引入一定程度的市场化竞争机制提供资源的配置效率。DR实施的激励机制研究激励机制设计的目的是通过经济手段使得DR项目的整体效益和各参与方的个体效益均衡分配，合理的激励机制能在DR项目实施过程中有效地激发参与方的动力，挖掘需求侧资源的潜力。国内外DR实践中针对激励机制的制定主要从激励对象上区别[7-8]：针对电网公司的激励机制主要包括售电收入和售电量脱离的机制，以及根据DR实施规模、数量、种类等提供奖励金的机制；针对电力用户的激励机制主要从电价展开，例如尖峰电价、实时电价以及峰时段响应的电价回扣等，辅以合理的补贴激励。遵循政府主导和以电网公司为主体的实施原则，对DR实施模式中主要参与主体和影响因素之间的关系进行分析，是DR激励机制研究的基础。图3智能电网发展成熟期DR配套实施模式4图2智能电网发展成长期DR配套实施模式与起步期相比，实施模式由政府包办过渡为各参与实体主动参与。资金链的流向发生变化，除设立政府专项补贴外，强调通过针对各参与方的银行贷款为DR项目提供资金。激励机制的对象延伸至电网公司、用户和第三方机构，逐步建成DR获利共享的机制，调节各实体之间的利益平衡。这个模式在采取行政手段同时，由资金主导的运营机制逐步建立起来，适用于智能电网发展的成长期DR项目的实施。智能电网发展成熟期DR配套实施模式智能电网发展的成熟期不仅具有先进的计量基础设施、信息传递和决策系统，智能电网更是超越了物理电力网的概念范畴，与计算机网络相关联，使得电力设备网络和信息设备网络合为一体；DR配套政策、激励机制以及相评估和监督体系的建设发展完善；包括电网公司、用户和第三方机构在内的各实体间的联系更为紧密，资金链和DR资源链的分布更为均衡，参与积极性较强。特别策划SpecialFeatureDISTRIBUTION&UTILIZATION供用电31如图4所示，以净效益作为电网公司和用户参与DR项目的主要动因进行分析，正/负号分别表示变量之间的促进/制约关系。DR项目实施对各参与方而言具有重要意义：节约电力的效益主要体现在发电侧和电网侧，节约电量的效益主要体现在用户侧，提高平均负荷率的影响主要体现在电价的降低方面，对用户和电网公司均有影响。电网公司净效益主要来源于政府补贴、可免峰荷成本和购电成本，以及发电侧DR效益的共享；用户的净效益主要来源于政府补贴和节电收益。在DR实施的初期，由于项目投资大，短期内成本回收的效果不明显，政府补贴对于提高用户和电网的积极性起关键作用。从长期而言，DR实施带来的可免容量成本需要在发电侧和电网侧合理分配，国内外DR实施的效益共享以及各种奖励金的激励机制实际上是对综合效益均衡流向电网侧的有效反映；此外，合理的电价联动机制能够及时提高用户侧的节电收益，对于提高用户的积极性具有重要影响。合理的激励机制设计应能实现DR效益的均衡分配，最大限度的发挥各参与方的积极性。图5为DR激励前后效益分配效果。结语需求响应是智能电网建设在用电环节的重要体现，智能用电技术体系的发展将为利用需求侧资源提高系统运行的可靠性和经济性提供广阔前景。伴随着智能电网的建设，需求响应项目的实施也应循序渐进，构建不同阶段的项目实施模式框架能够提高项目实施的针对性，从智能电网发展的起步期到成熟期，需求响应项目从政府驱动转由全社会驱动，同时兼顾政策引导和竞争引导的手段提高需求响应的开展水平。此外，通过需求响应参与主体和影响因素的关系分析，激励机制的制定重点在于实现整体效益的最大化和个体效益分配的均衡化。通过激励各主体的参与主动性提高项目实施的效果，尽可能减小项目实施障碍，对于提高我国需求响应的实施水平具有重要意义。参考文献[1]余贻鑫，栾文鹏．智能电网评述[J]，中国电机工程学报，2009,29(34)：1-8．[2]王明俊．智能电网的推动因素、研发路线和难点问题[J]．供用电，2009，04：1-6，21．[3]TheFederalEnergyRegulatoryCommissionandtheUSDepartmentofEnergy.Implementationproposalforthenationalactionplanondemandresponse[R]．WashingtonDC：NationalActionPlanCoalition，2011．[4]张炳建，徐杰彦，宋杰，等．中国电力需求响应的发展动因与实施手段[J]．电力需求侧管理，2013，15(4)：1-5．[5]李扬，王蓓蓓，宋宏坤．需求响应及其应用[J]．电力需求侧管理，2005，7(6)：13-15，18．[6]曾鸣，王冬容，陈贞．需求侧响应的实施障碍[J]．电力需求侧管理，2010，13(1)：8-11．[7]曾鸣．电力需求侧管理的激励机制及其应用[M]．北京：中国电力出版社，2002．[8]胡江溢，王鹤，周昭茂．电力需求侧管理的国际经验及对我国的启示[J]．电网技术，2007，31(18)：10-14．李扬，东南大学电气工程学院，教授，博士生导师，主要从事电力市场、需求侧管理方面的研究和教学工作。孙宇军，东南大学电气工程学院，硕士研究生，研究方向为电力需求侧管理。王蓓蓓，东南大学电气工程学院，副教授，博士生导师，主要从事电力市场、需求侧管理方面的研究和教学工作。图4DR参与主体和影响因素的关系图5DR激励前后效益分配效果智能电网下需求响应实施模式和激励机制研究作者：李扬，孙宇军，王蓓蓓作者