“双碳”目标下需求侧管理机制研究综述及展望_傅质馨.pdf

电 力 信 息 与 通 信 技 术Electric Power Information and Communication TechnologyVol.21 No.2Feb.2023第 21 卷 第 2 期2023 年 2 月“双碳”目标下需求侧管理机制研究综述及展望傅质馨1，李紫嫣2，朱俊澎1，袁越1（1.河海大学能源与电气学院，江苏省 南京市 211100；2.国网江苏省电力有限公司常州供电分公司，江苏省 常州市 213200）Overview and Prospect of Demand Side Management Mechanism Under Dual Carbon GoalFU Zhixin1,LI Ziyan2,ZHU Junpeng1,YUAN Yue1(1.College of Energy and Electrical Engineering,Hohai University,Nanjing 211100,Jiangsu Province,China;2.State Grid Changzhou Power Supply Company,Changzhou 213200,Jiangsu Province,China)摘要：国民经济的快速发展带动用电需求的迅速増加，导致电力供需不平衡，而新型电力系统的建设使得清洁能源消纳压力逐渐增大，由此带来更严重的供需矛盾。需求响应不仅可以缓解电力供需难以平衡的局面，还有利于保护环境和节约能源，促进“碳达峰，碳中和”目标战略的发展，概念提出改变了过去单纯依靠供电侧扩大发电容量来满足不断増加的电力需求的固定思维。文章基于现有需求响应机制的研究，首先阐述价格型需求响应和激励型需求响应，总结多种传统的需求响应管理机制，并举例说明需求响应机制的实践成果；其次，明确新形势下需求响应面临的机遇和挑战，得到数字化技术支持的同时，需求侧的调节潜力也亟待挖掘，讨论市场转变对需求响应的影响，需求响应机制的研究逐步走向电碳耦合；然后，阐述当前亟待继续进行深入探讨的电碳市场耦合的需求响应研究现状，从电碳市场互动耦合的角度对需求响应机制进行完善；最后，总结“双碳”目标下需求响应机制的研究意义和未来发展方向。关键词：需求响应；“双碳”目标；电力需求侧管理机制；电碳市场互动；碳交易ABSTRACT:The fast development of national economy drives the rapid increase of power demand,leading to the imbalance of power supply and demand.The construction of a new type of power system gradually increases the consumption pressure of clean energy,which brings more serious contradiction between supply and demand.Demand response can not only alleviate the situation of difficult balance between power supply and demand,but also help to protect the environment and save energy,and promote the development of dual carbon target strategy.The concept of demand response changes the fixed thinking of simply relying on the expansion of power generation capacity on the supply side to meet the increasing power demand in the past.Based on the existing research on demand response mechanism,this paper first elaborates price demand response and incentive demand response,summarizes a variety of traditional demand response management mechanism,and briefly illustrates the practical results of demand response mechanism.Secondly,the opportunities and challenges faced by demand response under the new situation are clearly defined.With the support of digital technology,the potential of demand side regulation needs to be explored urgently.The influence of market transformation on demand response is discussed,and the research on demand response mechanism is gradually moving towards electricity-carbon coupling.Then,the current status of demand response research on the coupling of electricity and carbon market is further discussed,and the demand response mechanism is improved from the perspective of the interaction coupling of electricity and carbon market.Finally,the research significance and future development direction of demand response mechanism under the dual carbon goal are summarized.KEY WORDS:demand response;dual carbon goal;power demand side management mechanism;electricity-carbon market interaction;carbon trading0引言随着智能电网的建设，“源网荷”结构发生重大变化，给电力系统带来巨大挑战，需求侧资源的调节潜力也受到越来越多的重视。落实需求响应(demand response，DR)可以保障电力系统的安全稳定运行，促进可再生能源的消纳，减少出现电力资源供不应求的情况，降低负荷波动和峰谷差等。在“碳达峰，碳中和”(下文简称“双碳”)目标指引下，党中央将构建以新能源为主体的新型电力系统中图分类号：TM73 文献标志码：A 文章编号：2095-641X(2023)02-001-12 DOI：10.16543/j.2095-641x.electric.power.ict.2023.02.01著录格式：傅质馨，李紫嫣，朱俊澎，等“双碳”目标下需求侧管理机制研究综述及展望J 电力信息与通信技术，2023，21（2）：1-12基金项目：国家自然科学基金青年项目“基于双向辅助服务的主动配电网与微电网互动优化运行”(51807051)；江苏省自然科学基金青年项目“电力市场环境下主动配电网与微电网联合优化运行”(BK20180507)。傅质馨等：“双碳”目标下需求侧管理机制研究综述及展望Vol.21 N作为能源电力发展的行动指南和行为方法。在此背景下，新能源大量渗透增加电网供电侧的不确定性，电力系统的稳定更依赖于需求侧资源的调节性能，需求侧的灵活响应能够有效弥补供电侧火电减少带来系统可靠性降低的问题。2003年国际能源机构提出需求响应概念1。对于需求响应的研究则更早，1995年，英国学者G.Strbac证明将需求响应引入电力市场是未来发展趋势2。20世纪90年代末，需求响应已投入实践应用，英美等国推出需求响应早期试点项目3。目前，国外对需求响应的研究主要集中在3个方面：需求响应机制设计、需求响应建模和系统规划、面向需求响应的负荷调度策略4-6。国外对需求响应的研究已在理论框架7-8方面取得显著成果，将进一步在需求响应参与新型系统运行消纳可再生能源9及智能电网优化资源配置上10进行更深入的研究。由于国外需求响应的实践应用起步较早，给我国的需求响应机制带来很多启发。在需求响应相关技术应用上，国内发展相对滞后，我国已开始在试点城市(如上海、北京、佛山等)建设需求响应资源库，因地制宜采用不同实施方式11。需求响应研究及实践中，重点在于分析总结用户的用电习惯特性，才能根据用电特性指导制定科学合理的需求响应策略12。国内外存在需求响应项目成功落实的典型案例，例如：2001年，美国加州为了解决能源危机，批准面向居民用户设计的自动需求响应系统13(automated demand response system，ADRS)来增强该州的电力需求响应，ADRS试点用户户均安装一个实现双向自动通信的家居自动化控制系统。2011年，美国德克萨斯州为了削减夏季高峰负荷，研发了用户能够在线上自行调节空调使用情况的智能温控器，通过循环控制用户的空调来削减峰荷。2012年7月，电力需求侧管理城市综合试点工作指导意见由我国财政部、国家发展和改革委员会联合下发，电力需求侧管理城市综合试点工作由此正式开始落实14。2014年，Detroit Edison公司为密歇根州的工商业用户提供分时电价项目措施，用户受分时电价的影响总计减少3000 MW的用电需求。2014年底，日本实施ADRS项目，该项目面向家庭、企业等用户，供电紧张时自动向用户发送需求响应信号，用能量管理系统自动调节负荷的运行情况。2016年2月，国家电网有限公司为了加快智能电网的建设，批准实施首个试点推行的ADRS项目中新生态城。20192020年，部分企业在上海展开电动汽车参与需求响应的试点项目，结果表明专用桩的需求响应参与度更高。需求响应的研究和实践已取得重大成果，目前我国试点城市已基本完成资源库建设，但实现需求响应常态化还有待进一步探索，当前学者已做了大量关于建立完善需求响应机制、供需友好互动的工作。新型电力系统背景下，更加强调用户的需求响应能力，应进一步研究用户行为与电价政策之间的关系，制定适合当前市场发展的需求响应机制。本文在现有的需求响应机制研究基础上，分别从传统的需求侧管理机制和“双碳”目标下的电碳市场耦合的需求响应机制，探讨当前关于需求响应的研究和应用。首先，分析总结传统的需求响应机制的研究成果和实践应用，详述价格型、激励型需求响应和多种需求响应机制；其次，阐述我国在“双碳”目标下提出新型电力系统的构想，在此新形势下亟待提高需求侧的调节能力，需求响应的研究应向电碳市场耦合方向推进，逐步完善电碳交易机制；然后，讨论电碳市场耦合的需求响应机制，介绍碳市场原理，电碳市场互动机理和当前的电碳市场需求响应研究现状；最后，对未来的电碳市场下需求响应研究进行展望。1需求响应的内涵和分类价格信息和激励信号下，用户自愿调节用电的模式节约电费支出，即用户可以在用电高峰时段，为规避高电价而降低用电需求，也可以将用电需求转移到低谷时段或平时段增加用电负荷，这就是需求响应的内涵。文献15-16分析电力市场改革、智能电网、综合能源发展