對(duì)比國(guó)內(nèi)外需求響應(yīng)機(jī)制異同為促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)做出的機(jī)制調(diào)整方向

2013年到2015年間，我國(guó)推動(dòng)電力需求側(cè)管理城市綜合試點(diǎn)，轉(zhuǎn)變以往僅利用行政手段落實(shí)電力運(yùn)行管理的工作模式，建立了需求響應(yīng)資源庫(kù)和長(zhǎng)效機(jī)制，儲(chǔ)(蓄)能技術(shù)手段參與其中，響應(yīng)所實(shí)現(xiàn)的臨時(shí)性轉(zhuǎn)移負(fù)荷量顯著。以北京為例，利用儲(chǔ)(蓄)能方式參與響應(yīng)的累計(jì)響應(yīng)量占整個(gè)公建樓宇總響應(yīng)量的61%。在全球各開(kāi)放電力市場(chǎng)中，儲(chǔ)能技術(shù)已被允許參與響應(yīng)為電網(wǎng)提供服務(wù)，并獲取額外收益。在此我們將對(duì)比國(guó)內(nèi)外需求響應(yīng)機(jī)制異同，并探討為促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)特別是電儲(chǔ)能技術(shù)廣泛參與需求響應(yīng)可做出的機(jī)制調(diào)整方向。

01國(guó)內(nèi)外需求響應(yīng)機(jī)制差異

目前，我國(guó)以試點(diǎn)為出發(fā)的需求響應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)支付資金來(lái)源為財(cái)政撥款，并由政府定價(jià)依響應(yīng)實(shí)際效果付費(fèi)，所獲獎(jiǎng)勵(lì)多少取決于負(fù)荷集成商或用戶當(dāng)次實(shí)際響應(yīng)負(fù)荷量與協(xié)議承諾響應(yīng)負(fù)荷量之間的差異。由于電力市場(chǎng)開(kāi)放程度有限，需求響應(yīng)所實(shí)現(xiàn)的調(diào)峰價(jià)值還不能針對(duì)性指向電網(wǎng)所需，為調(diào)動(dòng)用戶參與積極性和簡(jiǎn)化項(xiàng)目參與流程，試點(diǎn)期間尚未實(shí)現(xiàn)定價(jià)機(jī)制向競(jìng)價(jià)機(jī)制的過(guò)度。

我國(guó)與國(guó)外需求響應(yīng)機(jī)制差異

備注：以美國(guó)BQDM(Brooklyn-Queens Demand Management project)計(jì)劃和北京市需求響應(yīng)試點(diǎn)為例對(duì)比機(jī)制差異，BQDM是布魯克林皇后區(qū)需求管理計(jì)劃，該計(jì)劃2014年由紐約公共服務(wù)委員會(huì)批準(zhǔn)。

不同于我國(guó)試點(diǎn)階段定價(jià)模式下的負(fù)荷集成商培育和用戶轉(zhuǎn)移負(fù)荷量開(kāi)發(fā)，當(dāng)市場(chǎng)可供需求響應(yīng)調(diào)峰資源充足時(shí)，開(kāi)放市場(chǎng)采用競(jìng)價(jià)拍賣機(jī)制確定年度需求響應(yīng)價(jià)格。在BQDM計(jì)劃下，聯(lián)合愛(ài)迪生公司采用降價(jià)拍賣形式確定價(jià)格，所有參與主體將以出清價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。

在競(jìng)價(jià)拍賣模式下，不同需求響應(yīng)產(chǎn)品容量被拆分成塊，并“一塊塊”進(jìn)行競(jìng)價(jià)拍賣，直到容量達(dá)到最初設(shè)定的年度需求。競(jìng)價(jià)拍賣設(shè)定價(jià)格上限，所有參與者在此價(jià)格范圍內(nèi)進(jìn)行降價(jià)報(bào)價(jià)，所報(bào)價(jià)格不得低于提前設(shè)定的價(jià)格下限，最終的出清價(jià)格是在累計(jì)報(bào)價(jià)容量最后達(dá)到該產(chǎn)品實(shí)際需求時(shí)實(shí)現(xiàn)的。

向競(jìng)價(jià)機(jī)制邁進(jìn)并不是現(xiàn)階段需求響應(yīng)要解決的重點(diǎn)問(wèn)題，而需求響應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷真正反饋電網(wǎng)需求尤為關(guān)鍵，特別是要反映某一區(qū)域、某條線路、某一設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行需要，這還需要電網(wǎng)企業(yè)的積極參與。競(jìng)價(jià)機(jī)制反映了各類資源參與響應(yīng)的實(shí)際價(jià)值，但儲(chǔ)能技術(shù)特別是電儲(chǔ)能技術(shù)參與我國(guó)需求響應(yīng)試點(diǎn)還較難獲得較高價(jià)值回報(bào)，主要原因在于：

一是需求響應(yīng)未直接反應(yīng)電網(wǎng)即時(shí)需求，通過(guò)較大范圍負(fù)荷情況(如全市高峰負(fù)荷)判斷啟動(dòng)響應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)較為固定。

二是基準(zhǔn)線核算相對(duì)簡(jiǎn)化，并不能反應(yīng)不同用戶類型的實(shí)際需求。

02利用儲(chǔ)能靈活性參與需求響應(yīng)

在美國(guó)，包括加州電力市場(chǎng)和紐約州電力市場(chǎng)，明確提出除可采用設(shè)備關(guān)停和降低功率等策略參與需求響應(yīng)外，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)熱(冷)系統(tǒng)均可參與響應(yīng)并獲得資金支持。儲(chǔ)能系統(tǒng)也參與了我國(guó)需求響應(yīng)試點(diǎn)，但實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷轉(zhuǎn)移量的用戶多為建設(shè)有儲(chǔ)熱(冷)系統(tǒng)的用戶，電儲(chǔ)能系統(tǒng)臨時(shí)性轉(zhuǎn)移負(fù)荷量相對(duì)較低。

這主要得益于儲(chǔ)熱(冷)系統(tǒng)配合傳統(tǒng)供冷模式運(yùn)行過(guò)程中，可對(duì)各時(shí)段放熱(冷)量進(jìn)行控制，加之在建筑保溫效果良好的情況下，通過(guò)停用主要用電設(shè)備并增大儲(chǔ)熱(冷)設(shè)備供熱(冷)量的方式調(diào)節(jié)負(fù)荷，短時(shí)間內(nèi)(如30min-1h)溫度變化幅度較小且對(duì)用戶影響較小，既在不影響用戶體驗(yàn)的情況下實(shí)現(xiàn)了響應(yīng)執(zhí)行時(shí)段(30min-2h)的負(fù)荷削減，該負(fù)荷削減是在整套供冷(熱)系統(tǒng)，即儲(chǔ)能系統(tǒng)與傳統(tǒng)供冷(熱)系統(tǒng)的配合下實(shí)現(xiàn)的。

對(duì)電儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，除停用其他用電設(shè)備外，用戶對(duì)電能的使用需求難以被替代，僅可通過(guò)增加放電量增加自用量來(lái)實(shí)現(xiàn)響應(yīng)時(shí)段的負(fù)荷削減。而決定儲(chǔ)能系統(tǒng)參與響應(yīng)獲利多少的關(guān)鍵則是基準(zhǔn)線(baseline)的設(shè)定。

1基準(zhǔn)線決定儲(chǔ)能收益

需求響應(yīng)基準(zhǔn)線是在非響應(yīng)日中對(duì)應(yīng)響應(yīng)日事件執(zhí)行時(shí)間段，每小時(shí)的電力負(fù)荷，需求響應(yīng)削減負(fù)荷量是通過(guò)響應(yīng)事件實(shí)際負(fù)荷和基準(zhǔn)線對(duì)比得到的。途中紫色曲線為該用戶基準(zhǔn)線，藍(lán)色曲線為響應(yīng)日實(shí)際負(fù)荷曲線，實(shí)際負(fù)荷與基準(zhǔn)負(fù)荷之間的差值即為需求響應(yīng)削減負(fù)荷量。

◆ 我國(guó)基準(zhǔn)線選取原則

試點(diǎn)階段，我國(guó)需求響應(yīng)基準(zhǔn)線是基于需求響應(yīng)執(zhí)行日開(kāi)始前2天至12天的10天歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，剔除周末、節(jié)假日，補(bǔ)足10天，再?gòu)?0天中選擇日用電負(fù)荷最大的5天的平均值作為基準(zhǔn)。工業(yè)、商業(yè)和居民用戶均按此基準(zhǔn)線執(zhí)行。

◆ 國(guó)外基準(zhǔn)線選取原則

國(guó)外成熟電力市場(chǎng)下需求響應(yīng)基準(zhǔn)線有多種類型，以CAISO為例，將響應(yīng)時(shí)間分為工作日響應(yīng)事件和周末響應(yīng)事件，工作日響應(yīng)事件基準(zhǔn)線基于響應(yīng)執(zhí)行日開(kāi)始前45天電力負(fù)荷數(shù)據(jù)，剔除周末、節(jié)假日，選取距離最近的10個(gè)相似日，在從中選出對(duì)應(yīng)響應(yīng)時(shí)段用電量最高的5天創(chuàng)建基準(zhǔn)線。而周末響應(yīng)事件則是排除工作日，選擇距離響應(yīng)日最近的4個(gè)相似日創(chuàng)建基準(zhǔn)線。

基于調(diào)整因子的基準(zhǔn)線：

不同的是，國(guó)外需求響應(yīng)基準(zhǔn)線還引入了調(diào)整因子，以CAISO為例，調(diào)整因子由事件發(fā)生前4小時(shí)負(fù)荷決定，即排除離事件開(kāi)始最近的1小時(shí)，計(jì)算剩余3小時(shí)負(fù)荷均值，與基準(zhǔn)線對(duì)應(yīng)時(shí)段的3小時(shí)負(fù)荷均值相除，得到調(diào)整因子。調(diào)整因子乘以基準(zhǔn)線中的每小時(shí)負(fù)荷即為用戶最終基準(zhǔn)線。參與主體擁有選擇權(quán)，可選擇采用調(diào)整后的基準(zhǔn)線或常規(guī)基準(zhǔn)線計(jì)算需求響應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷量。

2017年7月，CAISO理事會(huì)正式批準(zhǔn)了一系列市場(chǎng)規(guī)則，旨在幫助整合的分布式能源和并網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)參與到CAISO市場(chǎng)中來(lái)。其中，美國(guó)CAISO需求響應(yīng)和分布式發(fā)電規(guī)則修改建議提出了要通過(guò)合理化基準(zhǔn)線提高評(píng)價(jià)需求響應(yīng)貢獻(xiàn)的準(zhǔn)確性。之前基于10日的基準(zhǔn)線評(píng)價(jià)方法對(duì)很多大型工商業(yè)用戶來(lái)說(shuō)是合適的，但并不適于居民等其他用戶類型。在新的建議下，居民側(cè)基準(zhǔn)線被調(diào)整為基于天氣情況的4日測(cè)量方法，即在天氣情況相當(dāng)?shù)那闆r下，評(píng)價(jià)響應(yīng)時(shí)段的負(fù)荷削減量，并且可找到類似用戶進(jìn)行對(duì)照。而針對(duì)商業(yè)用戶的基準(zhǔn)線則是基于10日的情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且給予20%的調(diào)整空間，再加之對(duì)照組進(jìn)行對(duì)照。

基于以上計(jì)算方法，要利用儲(chǔ)能系統(tǒng)參與響應(yīng)獲取收益，關(guān)鍵在于增加響應(yīng)時(shí)段的放電速率，降低響應(yīng)時(shí)段負(fù)荷;合理安排生產(chǎn)，適當(dāng)拉高負(fù)荷基準(zhǔn)線;響應(yīng)前幾小時(shí)內(nèi)增加供電儲(chǔ)備，適當(dāng)提高用電負(fù)荷，拉高調(diào)整因子。通過(guò)響應(yīng)事件日儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電調(diào)整，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)負(fù)荷曲線與響應(yīng)負(fù)荷曲線差異，決定了儲(chǔ)能參與響應(yīng)獲益的多少。

2響應(yīng)啟動(dòng)方式影響儲(chǔ)能收益

通過(guò)上述進(jìn)基準(zhǔn)線和轉(zhuǎn)移負(fù)荷計(jì)算方法可以看出，若藍(lán)色曲線和紫色曲線重疊則未實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移量，無(wú)法獲取收益。對(duì)于非為參與需求響應(yīng)而建設(shè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能系統(tǒng)日常運(yùn)行采用低谷充電和尖高峰發(fā)電模式，若需求響應(yīng)執(zhí)行時(shí)段和持續(xù)時(shí)間恰巧與固定峰值電價(jià)時(shí)段一致，將造成需求響應(yīng)基準(zhǔn)線和實(shí)際負(fù)荷曲線重疊，在不采用其他降負(fù)荷方法的情況下難以獲得資金支持。

試點(diǎn)階段，需求響應(yīng)往往在全市大負(fù)荷或高溫情況下啟動(dòng)，啟動(dòng)執(zhí)行時(shí)段且相對(duì)固定，如11:00-13:00和16:00-17:00正是北京市夏季尖峰電價(jià)執(zhí)行時(shí)間。該啟動(dòng)執(zhí)行方式確實(shí)可通過(guò)需求側(cè)負(fù)荷臨時(shí)性削減緩解省市級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行壓力，但缺少電網(wǎng)參與而由政府調(diào)動(dòng)的削峰需求難以真實(shí)反映電網(wǎng)即時(shí)需求，重點(diǎn)線路、設(shè)備重過(guò)載運(yùn)行壓力也難以由其所帶用戶支撐解決。所以，需求響應(yīng)試點(diǎn)實(shí)施還只能反映某一地域的全網(wǎng)運(yùn)行需要，由面及點(diǎn)的針對(duì)性需求響應(yīng)執(zhí)行將是未來(lái)的發(fā)展方向，這都將得益于市場(chǎng)開(kāi)放下電網(wǎng)的積極參與和主動(dòng)實(shí)施。

在該啟動(dòng)方式下，若儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模較小，僅可維持尖峰時(shí)段3小時(shí)內(nèi)放電，將出現(xiàn)上述情況，即先期安裝的儲(chǔ)能系統(tǒng)在日常運(yùn)行中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了尖峰時(shí)段的永久性負(fù)荷轉(zhuǎn)移，基準(zhǔn)負(fù)荷曲線與實(shí)際響應(yīng)負(fù)荷曲線一致，無(wú)法通過(guò)靈活性運(yùn)行調(diào)整獲取和儲(chǔ)能系統(tǒng)容量相當(dāng)?shù)馁Y金收益。

因此，為促進(jìn)電儲(chǔ)能等分布式能源參與響應(yīng)并獲取收益，需求響應(yīng)所削減負(fù)荷指向要更加明確和細(xì)化，區(qū)域、線路和設(shè)備的穩(wěn)定性及可靠性變化雖有規(guī)律可尋，但需要的負(fù)荷削減發(fā)生時(shí)間點(diǎn)不盡相同，需根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需要做出預(yù)判，并調(diào)動(dòng)對(duì)應(yīng)用戶負(fù)荷參與響應(yīng)。未來(lái)，在一個(gè)響應(yīng)周期內(nèi)，可通過(guò)響應(yīng)時(shí)間段拆分讓用戶擁有選擇參與不同時(shí)段響應(yīng)的權(quán)利;針對(duì)不同類別用戶(工業(yè)、商業(yè)、居民)設(shè)定不同基準(zhǔn)線計(jì)算方法，并讓用戶自主選擇調(diào)整方案。這將為儲(chǔ)能系統(tǒng)利用其靈活性參與響應(yīng)并獲取較高價(jià)值收益提供支持。