需求响应技术现状、发展及展望

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需求响应技术现状、发展及展望

国网电力科学研究院陈璐二零一一年十月

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提纲

二、需求响应国内外实施现状三、需求响应技术四、结语与展望

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1.1需求响应起源

自动需求响应电力用户响应电价变化或激励支付，改变其固有的电力消费模加州电力危机式。通过采取有效的激励措施，引导电需求侧管理力用户优化用电方式，提高终端用电效率，在完成同样用电功能的同时减少电两次石油危机量消耗和电力需求。用经济、技术和行政手段来控制电力系统负荷的负荷管理增长速度及调整电力系统的负荷曲线求得最佳经济效益。 1970s 1981 2001 2006 2007需求响应

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1.2需求响应分类 分时电价TOU:峰谷电价、季节电价等 尖峰电价CPP:某段时间的电价明显高于其他时段 实时电价RTP:电价更新时间较短 直接负荷控制DLC:供电公司直接控制用户设备 可中断负荷IL:签订合同后，供电公司通知用户中断负荷 需求侧竞价DSB:与发电侧一样，用户参与市场竞价 紧急需求响应EDR:电网出现可靠性事故时，用户自愿削减负荷

基于价格的DR

基于激励的DR

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1.3需求响应作用输配电③④⑤⑥改善电网负荷曲线提高系统可靠性延缓电网设备投入增长提高电网设备运行效率

发电⑦促进新能源消纳⑧节能减排

友好互动

信息交互

全面监控

用电 (需求响①提高用电效率应)

②提供多元化服务

先进的计量系统和控制设备

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1.3需求响应作用

能效

分时电价

高峰负荷管理

日前需求响应

实时需求响应

旋转备用需求响应

服务水平优化

分时电价优化

服务水平临时削减

随着遥测速度和控制时间的减少提升服务水平

图1-1 DR在电力市场运行和规划的作用

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1.4 DR与DSM、有序用电的关系DR时间实施环境美国加州电力危机后存在经济机制或市场机制应用市场的价格去影响需求的时间和水平调整用电时间，提高需求弹性，改善负荷曲线(削峰填谷)短期行为(自主性)提供需求侧管理更好的激励；与有序用电有效结合 DSM 20世纪70年代中期出现； 80年代开始逐步充实和完善无特殊环境要求采用市场价格手段之外的更为广泛的措施，如提高终端用电效率和峰荷转移提高能效，改善负荷曲线(节电)长期行为(自主性)充分发挥、放大需求响应项目的效应；与有序用电有效结合有序用电——无特殊环境要求 (行政命令方式)错峰用电、避峰用电、限电、紧急拉闸等调整用电时间，削减负荷，确保电网安全短期行为(强制性)很多实施方式与需求响应类似，但用户不是主动参与，

且不一定获得激励

侧重点

作用响应时间相互关系三者最佳实施顺序

以市场调节为主，行政手段为辅先DSM(整体削减负荷),再DR(削峰填谷),后有序用电(保障电网安全)

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二、需求响应国内外实施现状三、需求响应技术四、结语与展望

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2.1美国需求响应实施现状 ---政策和环境支持 美国电力市场环境开放，目前是世界上实施需求响应项目最多，种类最齐全的国家； 三种典型的商业运作模式：政府直接管理模式、电网公司管理模式和独立第三方管理模式； 主要提供的市场产品：容量(装机容量)、能源(日前、实时平衡)、辅助备用服务(调频、旋转备用、非旋转备用)。2005.5《能源政策法案》 2006.8《DR年度报告》明确规定了将对实施 DR给予大力支持系统分析DR的实施背景与现状、DR对系统的影响 2009.6《需求响应潜力报告》提出了4种DR实施方案：常规方案、扩展方案、可实现方案和全参与方案

2006.2《DR研究报告》详细阐述了实施DR的效益和相关建议

2009.2《美国复苏与再投资法案》划拨45亿美元用于整合DR设备和实现智能电网技术等

2010《需求响应国家行动计划》将DR上升到国家层面

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2.1美国需求响应实施现状 ---基于价格的DR分时电价 20世纪60年代开始出现，受政府和管制机构的重视和鼓励程度不同，分时电价的普及和执行程度也不同； 2010年参与分时电价项目居民用户数目为110万； 全美国分时电价项目每年贡献的需求响应容量资源在228万kW左右(工商业用户提供213万KW); 存在的问题：分时电价项目广泛，但参与率少；

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2.1美国需求响应实施现状 ---基于价格的DR尖峰电价 最早是由海湾电力公司在2000年实施； 可分为四种类型：固定期限CPP;变动期限CPP;变动峰荷电价机制；关键峰荷折扣机制；—2011年2月1日起，加州开始实施尖峰电价项目，参与负荷不得少于200KW负荷，DR实施期内高峰电价将从非峰时段的平均电价$24/KWh升至$224/KWh,旨在抑制高峰负荷，减少高峰电网运行压力。

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2.1美国需求响应实施现状 ---基于价格的DR实时电价 最早是20世纪80年代在加州实施； 常见的RTP实施类型：日前实时电价，两部制实时电价；—日前实时电价：提前一天确定并通知用户第二天24h每小时的电价；—两部制实时电价：根据用户的历史用电数据确定一个基准负荷曲线，基准线以内用电量执行基础固定电价或峰谷电价，基准线以外的余缺部分则执行实时电价。

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2.1美国需求响应实施现状 ---基于激励的DR直接负荷控制 在1968年由底特律爱迪生公司首次采用，随后在20世纪 80年代和90年

代得到大规模推广； 2010年全美DLC项目的参与用户数超过560万，全美DLC项目每年贡献的需求响应容量资源在900万kW左右； 最常用的DLC项目是空调和热水器等用电设备的远方控制和调节；—一般而言，一台空调可以帮助削减1kW的负荷，一台热水器可以削减0.6kW负荷。

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2.1美国需求响应实施现状 ---基于激励的DR可中断负荷 参与用户以大型工商业用户为主； 每年的需求响应容量资源贡献超过1097万kW;—通常由电力管制机构正式确认发布，并一般提供给一定容量门槛之上的用户，如在加州，容量门槛值为200 kW以上，在俄亥俄州为3000 kW以上。 存在的问题：近几年来参与用户数目不断下降；—原因：1.可削减、可中断电价的优惠不断缩小；2.用户承担风险较大。

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2.1美国需求响应实施现状 ---基于激励的DR需求侧竞价通常是由ISO运营，有2种主要形式： 将需求侧投标直接整合进日前市场的优化和计划程序；—如NYISO的日前需求侧响应项目 需求侧是作为一个价格接受者，不需要投标，如果在其接到系统运营机构的通知后削减了负荷，那么他将能按当时的市场出清价格获得支付；—典型代表是新英格兰州ISO运营的实时价格响应项目

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2.1美国需求响应实施现状 ---实施效果 目前，美国加州、PJM和新英格兰等 7个地区电力系统，以及美国PG&E和 SCE等电力公司都已建立了基于市场运作的需求响应项目； 根据各个ISO/RTO的统计，2006年夏季高峰负荷时期，通过实施DR降低了系统1.4%~4.1%的高峰负荷； 另据统计，2000年全美高峰削减量达到22,901MW,2010年全美高峰削减量达到32,845MW,增长42%。表2-1美国实施机构数据实施机构 2008年 2010年基于价格的DR 508 346基于激励的DR 274 486

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2.1美国需求响应实施现状 ---未来潜力 2010年峰值负荷的削减潜力为53062MW,约占高峰负荷的6.7%,相对于2006年的 5.0%和2008年的5.8%。 2010年基于激励的DR能够提供47448MW的高峰负荷削减量,基于价格的DR只能提供 5614MW的高峰负荷削减。 提出了常规、扩展、可实现和全参与4种方案。在这四种方案下，到2019年，可以分别削减38GW、82GW、138GW、188GW不等的高峰负荷，即分别相当于高峰负荷的4%、9%、 14%和20%。 全参与方案可以削减的高峰负荷量相当于可以消纳全美10年内的电力需求增长。

图2-1美国DR资源评估(2010年数据)

图2-2美国未来DR潜力(来自《美国需求响应潜力报告》)

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2.1美国需求响应实施现状 ---自动需求响应人工需求响应自动需求响应/OpenADR

人工回应需求响应信号的可靠性得不到保障！ 自动需求响应效率比人工需求响应高30%到

100%!

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2.1美国需求响应实施现状 --- OpenADR发展和里程碑由LBNL/DRRC发起的研究(加利福尼亚能源委员会PIER)

LBNL/CEC发布官方 OpenADR1.0版 OpenADR商业化(PG&E,SCE和SDG&E)

试点和实验- 2003:开发，测试 - 2004:扩大测试 - 2005-06:CPP/自动CPP (PG&E)

1. OpenADR标准 2.试点和测试-批发市场(CAISO) -太平洋-NW(冬季 DR)

3.国际性示范 2007 2008 2009 2010

2002

2003

2004

2005

2006

1.免费提供OpenADR给OASIS和UCAlug 2. NIST智能电网，PAP 09 OpenADR市场化 3.霍尼韦尔智能电网- ARRA 80MW Auto-DR w/SCE -成立UCA OpenADR工作 -成立OASIS EI训练组

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/s6ai.html