2013年到2015年間，我國推動電力需求側(cè)管理城市綜合試點，轉(zhuǎn)變以往僅利用行政手段落實電力運行管理的工作模式，建立了需求響應(yīng)資源庫和長效機制，儲(蓄)能技術(shù)手段參與其中，響應(yīng)所實現(xiàn)的臨時性轉(zhuǎn)移負(fù)荷量顯著。以北京為例，利用儲(蓄)能方式參與響應(yīng)的累計響應(yīng)量占整個公建樓宇總響應(yīng)量的61%。在全球各開放電力市場中，儲能技術(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。在此我們將對比國內(nèi)外需求響應(yīng)機制異同，并探討為促進(jìn)儲能技術(shù)特別是電儲能技術(shù)廣泛參與需求響應(yīng)可做出的機制調(diào)整方向。

01國內(nèi)外需求響應(yīng)機制差異

目前，我國以試點為出發(fā)的需求響應(yīng)獎勵支付資金來源為財政撥款，并由政府定價依響應(yīng)實際效果付費，所獲獎勵多少取決于負(fù)荷集成商或用戶當(dāng)次實際響應(yīng)負(fù)荷量與協(xié)議承諾響應(yīng)負(fù)荷量之間的差異。由于電力市場開放程度有限，需求響應(yīng)所實現(xiàn)的調(diào)峰價值還不能針對性指向電網(wǎng)所需，為調(diào)動用戶參與積極性和簡化項目參與流程，試點期間尚未實現(xiàn)定價機制向競價機制的過度。

我國與國外需求響應(yīng)機制差異

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

不同于我國試點階段定價模式下的負(fù)荷集成商培育和用戶轉(zhuǎn)移負(fù)荷量開發(fā)，當(dāng)市場可供需求響應(yīng)調(diào)峰資源充足時，開放市場采用競價拍賣機制確定年度需求響應(yīng)價格。在BQDM計劃下，聯(lián)合愛迪生公司采用降價拍賣形式確定價格，所有參與主體將以出清價格進(jìn)行結(jié)算。

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

向競價機制邁進(jìn)并不是現(xiàn)階段需求響應(yīng)要解決的重點問題，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)備的實際運行需要，這還需要電網(wǎng)企業(yè)的積極參與。競價機制反映了各類資源參與響應(yīng)的實際價值，但儲能技術(shù)特別是電儲能技術(shù)參與我國需求響應(yīng)試點還較難獲得較高價值回報，主要原因在于：

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

二是基準(zhǔn)線核算相對簡化，并不能反應(yīng)不同用戶類型的實際需求。

02利用儲能靈活性參與需求響應(yīng)

在美國，包括加州電力市場和紐約州電力市場，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，電池儲能系統(tǒng)、儲熱(冷)系統(tǒng)均可參與響應(yīng)并獲得資金支持。儲能系統(tǒng)也參與了我國需求響應(yīng)試點，但實現(xiàn)高負(fù)荷轉(zhuǎn)移量的用戶多為建設(shè)有儲熱(冷)系統(tǒng)的用戶，電儲能系統(tǒng)臨時性轉(zhuǎn)移負(fù)荷量相對較低。

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

對電儲能系統(tǒng)而言，除停用其他用電設(shè)備外，用戶對電能的使用需求難以被替代，僅可通過增加放電量增加自用量來實現(xiàn)響應(yīng)時段的負(fù)荷削減。而決定儲能系統(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)線決定儲能收益

需求響應(yīng)基準(zhǔn)線是在非響應(yīng)日中對應(yīng)響應(yīng)日事件執(zhí)行時間段，每小時的電力負(fù)荷，需求響應(yīng)削減負(fù)荷量是通過響應(yīng)事件實際負(fù)荷和基準(zhǔn)線對比得到的。途中紫色曲線為該用戶基準(zhǔn)線，藍(lán)色曲線為響應(yīng)日實際負(fù)荷曲線，實際負(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。

◆ 我國基準(zhǔn)線選取原則

試點階段，我國需求響應(yīng)基準(zhǔn)線是基于需求響應(yīng)執(zhí)行日開始前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，補足10天，再從10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。

◆ 國外基準(zhǔn)線選取原則

國外成熟電力市場下需求響應(yīng)基準(zhǔn)線有多種類型，以CAISO為例，將響應(yīng)時間分為工作日響應(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個相似日，在從中選出對應(yīng)響應(yīng)時段用電量最高的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小時負(fù)荷決定，即排除離事件開始最近的1小時，計算剩余3小時負(fù)荷均值，與基準(zhǔn)線對應(yīng)時段的3小時負(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)線計算需求響應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷量。

2017年7月，CAISO理事會正式批準(zhǔn)了一系列市場規(guī)則，旨在幫助整合的分布式能源和并網(wǎng)儲能技術(shù)參與到CAISO市場中來。其中，美國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合理化基準(zhǔn)線提高評價需求響應(yīng)貢獻(xiàn)的準(zhǔn)確性。之前基于10日的基準(zhǔn)線評價方法對很多大型工商業(yè)用戶來說是合適的，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日測量方法，即在天氣情況相當(dāng)?shù)那闆r下，評價響應(yīng)時段的負(fù)荷削減量，并且可找到類似用戶進(jìn)行對照。而針對商業(yè)用戶的基準(zhǔn)線則是基于10日的情況進(jìn)行評價，并且給予20%的調(diào)整空間，再加之對照組進(jìn)行對照。

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

2響應(yīng)啟動方式影響儲能收益

通過上述進(jìn)基準(zhǔn)線和轉(zhuǎn)移負(fù)荷計算方法可以看出，若藍(lán)色曲線和紫色曲線重疊則未實現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移量，無法獲取收益。對于非為參與需求響應(yīng)而建設(shè)的儲能系統(tǒng)來說，儲能系統(tǒng)日常運行采用低谷充電和尖高峰發(fā)電模式，若需求響應(yīng)執(zhí)行時段和持續(xù)時間恰巧與固定峰值電價時段一致，將造成需求響應(yīng)基準(zhǔn)線和實際負(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。

試點階段，需求響應(yīng)往往在全市大負(fù)荷或高溫情況下啟動，啟動執(zhí)行時段且相對固定，如11:00-13:00和16:00-17:00正是北京市夏季尖峰電價執(zhí)行時間。該啟動執(zhí)行方式確實可通過需求側(cè)負(fù)荷臨時性削減緩解省市級電網(wǎng)運行壓力，但缺少電網(wǎng)參與而由政府調(diào)動的削峰需求難以真實反映電網(wǎng)即時需求，重點線路、設(shè)備重過載運行壓力也難以由其所帶用戶支撐解決。所以，需求響應(yīng)試點實施還只能反映某一地域的全網(wǎng)運行需要，由面及點的針對性需求響應(yīng)執(zhí)行將是未來的發(fā)展方向，這都將得益于市場開放下電網(wǎng)的積極參與和主動實施。

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

因此，為促進(jìn)電儲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)生時間點不盡相同，需根據(jù)實際運行需要做出預(yù)判，并調(diào)動對應(yīng)用戶負(fù)荷參與響應(yīng)。未來，在一個響應(yīng)周期內(nèi)，可通過響應(yīng)時間段拆分讓用戶擁有選擇參與不同時段響應(yīng)的權(quán)利;針對不同類別用戶(工業(yè)、商業(yè)、居民)設(shè)定不同基準(zhǔn)線計算方法，并讓用戶自主選擇調(diào)整方案。這將為儲能系統(tǒng)利用其靈活性參與響應(yīng)并獲取較高價值收益提供支持。