電力需求側(cè)管理的下一站

　　市場(chǎng)機(jī)制的進(jìn)一步完善是深度需求響應(yīng)的前提，而基于數(shù)據(jù)分析的能源管理將會(huì)是業(yè)界的價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。

　　電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)平衡的特點(diǎn)決定供給側(cè)與需求側(cè)的相輔相成。尤其在風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)一定不確定性的情景下，提高需求側(cè)高靈活性則成為決定電力系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

　　乘著電改及“互聯(lián)網(wǎng)+”的春風(fēng)，需求響應(yīng)項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)多地都有了不錯(cuò)開(kāi)端。而下一步如何推進(jìn)，如何保證需求響應(yīng)的可持續(xù)性，如何激發(fā)市場(chǎng)參與各方積極性，都是值得深思的問(wèn)題?；谘芯糠治龊蛧?guó)際最佳實(shí)踐，市場(chǎng)機(jī)制的進(jìn)一步完善是深度需求響應(yīng)的前提，而基于數(shù)據(jù)分析的能源管理將會(huì)是業(yè)界的價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。

　　美國(guó)：政策、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)共同推動(dòng)

　　需求側(cè)管理在美國(guó)已有數(shù)十年歷史，電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)區(qū)域內(nèi)電力公司需求側(cè)管理項(xiàng)目已形成了完善的潛力及效益評(píng)估機(jī)制。而電力公司推行需求側(cè)管理的動(dòng)機(jī)則包括監(jiān)管的驅(qū)使、對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮以及經(jīng)濟(jì)利益的刺激。美國(guó)電力市場(chǎng)由多個(gè)區(qū)域市場(chǎng)構(gòu)成，例如東北部PJM市場(chǎng)覆蓋14個(gè)州。多數(shù)區(qū)域市場(chǎng)內(nèi)有批發(fā)電力市場(chǎng)，獨(dú)立發(fā)電商和電力公司、售電公司及負(fù)荷集合體在電力市場(chǎng)上進(jìn)行實(shí)時(shí)交易，確定供電價(jià)格。而在售電側(cè)，不論是開(kāi)放售電公司運(yùn)行還是電力公司面向用戶售電，零售電價(jià)相對(duì)批發(fā)價(jià)而言，一般不跟隨批發(fā)市場(chǎng)供需實(shí)時(shí)變化。因此，通過(guò)需求側(cè)管理，將電力負(fù)荷從供電成本較高的時(shí)段轉(zhuǎn)移到成本較低時(shí)段，達(dá)到電力成本與收益實(shí)時(shí)平衡，電力公司可以獲取可觀的經(jīng)濟(jì)收益。這種負(fù)荷轉(zhuǎn)移可以通過(guò)用戶接收信號(hào)之后自發(fā)采取行動(dòng)完成，也可以通過(guò)信息技術(shù)手段自動(dòng)控制完成，并且不影響用戶體？驗(yàn)。

　　需求側(cè)管理技術(shù)在美國(guó)工商業(yè)用戶中已經(jīng)推行多年，近年來(lái)也開(kāi)始在居民用戶中逐漸普及。美國(guó)落基山研究所（Rocky Mountain Institute，RMI）曾專(zhuān)門(mén)對(duì)需求響應(yīng)的潛力與效益進(jìn)行了分析。該研究選取了美國(guó)四個(gè)典型城市（伊利諾伊州芝加哥市、亞利桑那州鳳凰城、夏威夷州檀香山市和阿拉巴馬州伯明翰市），分析了在美國(guó)家庭獲得普遍應(yīng)用的智能電器（空調(diào)，家用熱水器，電熱烘干機(jī)）以及正在推廣的智能設(shè)備（電動(dòng)汽車(chē)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)）的需求響應(yīng)潛力，并基于典型地區(qū)的實(shí)際電價(jià)機(jī)制（分時(shí)電價(jià)、需量電費(fèi)以及凈電價(jià)計(jì)量等）進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。研究結(jié)果表明，“需求側(cè)靈活性” （Demand Flexibility）可為電力公司以及用戶節(jié)約成本，促進(jìn)可再生能源并網(wǎng)。

　　從電網(wǎng)側(cè)來(lái)看，需求彈性將每年節(jié)省90億美元的電網(wǎng)發(fā)電和輸配電設(shè)施投資成本，預(yù)計(jì)占美國(guó)相應(yīng)年度總投資10%，此外，還將每年節(jié)省40億美元的發(fā)電服務(wù)和輔助服務(wù)成本，總成本節(jié)約達(dá)到130億美元（如下圖所示）。

　　從用戶側(cè)來(lái)看，需求側(cè)靈活性意味著在智能電器設(shè)備的幫助下，將電力消費(fèi)從高峰時(shí)段轉(zhuǎn)移到相對(duì)低價(jià)時(shí)段，從而顯著降低用戶電費(fèi)（如下圖所示）。

　　從可再生能源角度來(lái)看，由于用電低谷時(shí)段包括可再生能源發(fā)電高峰時(shí)段（例如，太陽(yáng)能高峰為下午，風(fēng)能高峰為夜間），因此用電負(fù)荷的轉(zhuǎn)移將會(huì)有助于更多可再生能源并網(wǎng)，減少可再生棄電。這將隨著可再生能源在電網(wǎng)中占比的不斷增加而愈發(fā)重要。落基山研究所的另一項(xiàng)最新研究表明，到2050年，需求彈性可以幫助減少可再生并網(wǎng)棄電率達(dá)40%。

　　上述結(jié)論在許多國(guó)家和地區(qū)已得到實(shí)踐的驗(yàn)證。美國(guó)包括加州、紐約州在內(nèi)的許多地區(qū)在新一輪電力改革中，明確把通過(guò)需求側(cè)管理提高電力系統(tǒng)靈活性作為重要方向。紐約州布魯克林區(qū)和皇后區(qū)為了滿足增長(zhǎng)的電力需求，自2016年年初開(kāi)始推行需求側(cè)管理，通過(guò)把需求響應(yīng)、能效提升、分布式能源結(jié)合在一起解決高峰時(shí)期電力不足問(wèn)題，預(yù)計(jì)將會(huì)節(jié)省10億美元的電網(wǎng)投資。

　　同樣，德國(guó)電網(wǎng)一直以來(lái)以高度靈活性著稱(chēng)，信息技術(shù)在電網(wǎng)運(yùn)行和需求側(cè)管理方面有很多應(yīng)用。德國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目名為“E-energy”，在六個(gè)典型城市通過(guò)智能區(qū)域用能管理系統(tǒng)、智能家居、儲(chǔ)能設(shè)備、售電網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等多種形式開(kāi)展試點(diǎn)，最大負(fù)荷和用電量均減少了10%~20%。

　　中國(guó)：落地需市場(chǎng)支撐

　　需求響應(yīng)項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)各地已開(kāi)始試點(diǎn)。2016年7月，江蘇省南京市迎來(lái)入夏以來(lái)最強(qiáng)持續(xù)高溫天氣。26日下午，南京最高氣溫飆升至近40度，受高溫天氣影響，全省用電最高負(fù)荷刷新歷史記錄，達(dá)到9244萬(wàn)千瓦。為緩解供需緊張，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司實(shí)施了需求響應(yīng)措施，與企業(yè)用戶、居民用戶及負(fù)荷集成商簽訂負(fù)荷管理協(xié)議。26日14時(shí)至14時(shí)30分，通過(guò)約定響應(yīng)和實(shí)時(shí)響應(yīng)兩種形式，共減少負(fù)荷352萬(wàn)千瓦，涉及參與用戶2000余戶，負(fù)荷集成商24家，占最高負(fù)荷3.8%。

　　其實(shí)，自2015年電改9號(hào)文發(fā)布以來(lái)，包括需求響應(yīng)在內(nèi)基于市場(chǎng)化機(jī)制的需求側(cè)管理在多地開(kāi)展試點(diǎn)。作為財(cái)政部、發(fā)改委于2012年下文確定的首批需求側(cè)管理試點(diǎn)城市，北京、蘇州、佛山均于2015年夏季開(kāi)始組織電力需求響應(yīng)邀約。上海市于2014年起就在工商業(yè)大用戶中開(kāi)展需求響應(yīng)試點(diǎn)，2015年牛津大學(xué)及自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)合作發(fā)布報(bào)告，對(duì)上海市到2030年的需求響應(yīng)市場(chǎng)潛力及效益進(jìn)行了評(píng)估。

　　目前國(guó)內(nèi)的需求響應(yīng)以?xún)煞N方式為主：一是約定響應(yīng)通過(guò)用戶接收信號(hào)后主動(dòng)調(diào)整用電行為實(shí)現(xiàn)；二是實(shí)時(shí)響應(yīng)通過(guò)電力公司直接控制用戶空調(diào)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。交易方式多以電力公司與用戶簽訂合同，按照負(fù)荷削減量提供經(jīng)濟(jì)激勵(lì)為主。北京市按照響應(yīng)時(shí)間（24小時(shí)、4小時(shí)、30分鐘）簽訂合同，獎(jiǎng)勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)分為三檔，分別為80、100、120元/千瓦；江蘇對(duì)臨時(shí)需求響應(yīng)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)是100元/千瓦。

　　除了直接補(bǔ)貼形式以外，需求響應(yīng)在國(guó)內(nèi)還可以以多種形式呈現(xiàn)，有巨大市場(chǎng)潛力。這些潛力能否被充分挖掘，則取決于配套市場(chǎng)機(jī)制能否建立完善，為各個(gè)市場(chǎng)主體提供足夠的動(dòng)機(jī)推行需求響應(yīng)。

　　產(chǎn)業(yè)：如何既叫好又叫座

　　從電力公司角度，需求響應(yīng)重要性很大程度上取決于電改方向。當(dāng)前的批發(fā)電價(jià)尚未反映發(fā)電供電成本隨時(shí)間變化的特征，實(shí)際的成本變動(dòng)大多由發(fā)電廠承擔(dān)，因此電力公司推行需求響應(yīng)的動(dòng)力不足。如果能通過(guò)市場(chǎng)將供電的真實(shí)成本反映出來(lái)，明確需求響應(yīng)帶來(lái)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)利益，電力公司將有足夠的動(dòng)機(jī)推動(dòng)需求響應(yīng)。此外。當(dāng)前電力市場(chǎng)只有電量交易，輔助服務(wù)和容量市場(chǎng)等配套機(jī)制比較滯后。如果想讓需求響應(yīng)像在美國(guó)加州等地一樣參與批發(fā)市場(chǎng)交易，還需建立配套市場(chǎng)，并讓負(fù)荷集成商參與市場(chǎng)。在售電側(cè)，如果批發(fā)側(cè)市場(chǎng)和售電側(cè)競(jìng)爭(zhēng)同時(shí)建立，電力公司和售電公司將會(huì)面臨變動(dòng)的購(gòu)電成本和相對(duì)較為固定的零售成本（在用戶實(shí)時(shí)電價(jià)尚未全面普及之前），因而需求響應(yīng)可以幫助這些公司減少價(jià)格不確定性，降低運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。

　　從電力用戶角度，電力價(jià)格需要提供足夠激勵(lì)促使用戶通過(guò)需求響應(yīng)獲益。 當(dāng)前大部分工商業(yè)和小部分居民用戶推行了峰谷電價(jià)，但高峰時(shí)段往往過(guò)長(zhǎng)，用戶很難及時(shí)調(diào)整用電時(shí)間。而高峰時(shí)段和低谷時(shí)段的價(jià)格差往往較小，一般只有兩三倍差距，而美國(guó)大量分時(shí)電價(jià)實(shí)證研究表明，峰谷電價(jià)需要相差7倍左右才能最有效地調(diào)整用電行為。如果峰谷電價(jià)能進(jìn)一步推進(jìn)，向更細(xì)致的分時(shí)段電價(jià)發(fā)展，最終達(dá)到實(shí)時(shí)電價(jià)，將會(huì)有效促進(jìn)需求響應(yīng)在國(guó)內(nèi)的運(yùn)用。

　　從技術(shù)服務(wù)供應(yīng)商角度，需求響應(yīng)還能提供巨大的商機(jī)。信息通信技術(shù)與能源相結(jié)合的“能源互聯(lián)網(wǎng)”當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外均發(fā)展迅速。美國(guó)有一大批生產(chǎn)智能家用設(shè)備的公司，例如Nest、Whirlpool，還有一批基于能源數(shù)據(jù)分析的軟件公司，例如EnerNOC、 Opower、C3 Energy等。國(guó)內(nèi)在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，信息技術(shù)和制造產(chǎn)業(yè)的結(jié)合也成為熱點(diǎn)。智能空調(diào)、智能熱水器等智能電器逐漸興起。此外，電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能也在國(guó)內(nèi)迅速擴(kuò)大市場(chǎng)份額。而在軟件服務(wù)開(kāi)發(fā)層面，國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品大多仍處于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的階段，比如通過(guò)智能硬件“ 超級(jí)APP”可以實(shí)現(xiàn)對(duì)旗下硬件產(chǎn)品統(tǒng)一控制。然而由于市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制尚未完善，目前數(shù)據(jù)分析還并沒(méi)有充分發(fā)揮功能，如果國(guó)內(nèi)軟件服務(wù)公司想通過(guò)提供能源系統(tǒng)管理服務(wù)獲得足夠收益，仍需要完善市場(chǎng)機(jī)制的建立。（文·李夕璐 作者系美國(guó)落基山研究所咨詢(xún)師）