需求响应的成本收益构成及其分配

蓝天虹

温州电力局 浙江 温州 325000

需求响应的利益来自何处，为什么会发生，归属于谁，以及怎样来正确的进行分析。这对于用户、政策制定者和供电企业来说非常重要，它能够帮助决定多少以及哪类时变电价和需求响应项目来安排资源组合。这就要求对实施需求响应的成本与利益给予界定，分析参与者的直接收益，部分或全部市场参与者享受到的经济上和可靠性上的间接利益，以及其他难以量化的利益。

以下的考虑是讨论需求响应利益的基础：1）用户和项目管理方在实施需求响应中会产生费用。2）用户根据预期收益水平调整他们的电力需求。这些收益必须切实充分地补偿所有因提供需求响应而产生的费用，否则他们将不会响应。3）政策制定者在设计和评价需求响应策略时应当考虑每项策略给成本负担方和受益方带来的影响。4）收益的持久性必须被纳入计算。短期的冲击应当区别于长期的冲击，需求响应产生的收益是经常跨若干年度。

1 需求响应的成本

需求响应的实施成本可以区分为参与者成本和系统成本（见表1）［1］。单个用户削减使用产生参与者成本。需求响应项目管理者为创建必要的基础设施来启动和支持需求响应产生系统成本，其中还要包括提供给用户的激励奖金。系统成本可以从缴纳电费者那里收回，或者在有些情形下通过“公共利益”费附加在电费账单中。另外，成本收回一般要受政府相关部门监管。

1.1 初始成本

用户的初始成本发生在需求响应实施之前，包括负荷响应策略设计以及有助负荷响应的基础技术或设备投资（比如“智能”恒温器、高峰负荷调节装置、能源管理调节信息系统以及自备电源等）。应当从电费收入或公共财政中列支经费补贴必要的用户教育或技术项目，以弥补参与用户的部分初始成本，特别是当初始成本构成挖掘和实现需求响应潜力障碍时。

系统的初始成本大致由下三类成本构成：

1）测量和通讯系统升级成本。时变电价（比如RTP，CPP）要求根据使用或需求的时间顺序测量。这通常要通过安装高级测量（电表）系统（Advanced Metering Systems（AMS））来完成。新型测量技术能够赋予供电企业和用户许多功能。在一个较短的时间内测量并保存使用信息，通过通讯联系让电力公司随时能够根据需要远程取回当前的使用信息。测量和通讯系统升级成本取决于现有的技术和适用的用户类别。因为总的成本固定并且相当可观，特别是对中小用户，经常提出费用承担的责任和补偿问题。

表1 需求响应成本

2）供电企业账务系统。对于部分需求响应方案（比如RTP，CPP）来说，由于多数传统的系统不能处理时变成本和使用，账务系统升级是前提。RTP或是CPP都要求改变测量数据采集、处理和存储方式。

3）用户培训。有关时变电力成本的种类，潜在负荷响应策略，和有效的零售市场选择都包括在需求响应方案的培训内容中。

1.2 实施成本

用户实施成本因他们对高电价或需求响应项目事件作出响应而引起。这些成本可能是可计量的财务成本（比如产出或商业上的损失、计划调整费用、运行自备电源的费用），也可能是某种抽象估计（比如与负荷削减相关的不方便或不舒服）。需求响应方案最初的成本和实施成本的最终的承担者可能是电费缴纳人，也可能是供电企业。

系统实施成本包括项目管理运行、市场营销、用户评估招募成本，激励型和价格型需求响应项目提供给用户除标准电力价格之外的额外优惠或奖励，以及测量和通讯设施的运营或租赁可能产生的成本。对激励型需求响应项目，额外的成本也包括支付给参与用户的报酬。

2 需求响应的利益

需求响应的利益可以被分成三种类别：直接、间接和其他利益（见表2）直接利益产生于那些采取需求响应行动的用户，间接和其他利益由其它部分或所有用户群体获得。直接和间接利益可以用货币来量化，其他利益较难量化和货币化。

2.1 直接利益

用户之所以调整他们的电力使用以响应价格或需求响应项目激励，主要是因为经济收益。它包括减少在电力高价时用电，或将电力需求转移到低价格时段带来的节约，以及用户在需求响应项目中因为作出承诺或作出削减而得到的奖励报酬。另外的收益来自因系统中断而失去服务的风险的降低（比如强制削减的可能性的下降，或者紧急事件的避免）。它虽然难以定量化，但对于有些用户来说可能是重要的动机。参与用户得到的直接收益的水平取决于他们转移或削减负荷能力，以及需求响应项目所提供的激励水平。

2.2 间接利益

间接利益有着整个系统范围内的影响，它为政策制定者在需求响应上的兴趣提供了初始动机。间接利益可以分成短期和长期市场影响，以及可靠性的利益。

短期市场影响是来自需求响应最直接的和最容易测量的经济利益资源。宽泛的说，是在给定的可用的设施之下通过更有效率的使用电力系统带来可变供给成本的节约。通过建立更好的零售和边际供给成本之间的联系以使得资源利用更有效率，把节省的能源和某些情形之下的容量成本，转变为用户短期的电费节约。需求响应能降低趸售市场价格，减少在高电价峰段期间的电力使用，进而带来一个更低的趸售市场出清价格。

表2 需求响应的收益

长期市场影响与需求响应减少系统的或局部的峰段需求的能力有关。它可以抑制额外发电、输配电基础设施增建的需要。这对于电力这种高度资本密集的行业来说是明显的资源节约。当然，以需求响应项目来减少容量建设成本要求需求响应在高峰需求期间必须有效并有实施可靠性。

另外，可靠性收益是指当系统储备低于需求水平时，减少被迫停电的可能性和严重程度。可靠性的利益可以根据中断的风险和用户心中的可靠性的价值减去需求响应负荷减少的量来评估。

2.3 其他利益

需求响应可以提供额外的收益给部分或全部的市场参与者，但是这部分不容易定量或货币化：

1）更稳健的零售市场。零售市场的默认服务RTP能通过零售供应者刺激创新［2］，管理需求响应项目可以为市场参与各方提供增值机会［3］。

2）增进选择机会。需求响应能在可变的零售市场结构中为用户提供广泛的选择，通过更多的方案来管理他们的电力成本。

3）市场绩效利益。需求响应带来“市场绩效”，当发电方在趸售电力市场中滥用市场力量，为了推动价格上升而抑制供给时，需求响应可以起到很重要的压制作用。需求对价格响应减少了这个可能性。需求响应会是一个充分威慑以阻止发电者尝试操纵市场。

4）潜在的环境利益。环境保护利益包括直接来自需求响应负荷减少和间接提高的用户们的能源使用效率和成本意识［4］。不过，将环境保护效益归功于需求响应时应当更全面地慎重考虑，因为这最终取决于排放的情况和发电厂在特定地区的边际运营成本［5-6］。

3 结论

需求响应是指在用户对随时变动的价格或事件进行观察并作出针对性响应。其目标是通过需求响应使得用户在电力使用上进行更合理更有效的安排，以达成电力生产资源效率的改善。而这个效率提高创造了一个多元的利益：1）参与者的经济利益。用户通过调整电力需求以响应时变电价或参与激励型项目，所获得的电费支出的节省和激励报酬。2）整个电力市场范围的经济利益。更低的趸售市场价格、降低系统总的容量要求。既让负荷服务实体发展新的供电能力，也最终让多数零售用户节省电费支出。3）可靠性利益。电网运营的安全和充足负荷储备。需求响应能够降低和减轻被动停电的可能性和后果，也就减轻或避免了由此可能导致经济成本的上升和对用户产生的不便。4）市场绩效利益。弱化供给方操纵市场的能力，它能阻止电力供给方随意提高电价，甚至明显超过生产成本。

［1］U.S.Department of Energy.Benefits of Demand Response in Electricity Markets and Recommendations for Achieving Them.February，2006：23.

［2］Barbose，Galen，Charles Goldman and Bernie Neenan，2004， “A Survey of Utility Experience with Real Time Pricing”LBNL-54238，December.

［3］Neenan，B.，P.Cappers，D.Pratt and J.Anderson， 2005，“ImprovingLinkagesbetweenWholesaleand Retail Markets through Dynamic Retail Pricing：Preliminary Results” report to the New England Independent System Operator，December.

［4］King，Chris and Dan Delurey，2005， “Energy Efficiency and Demand Response： Twins， Siblings or Cousins？ ”Public Utilities Fortnightly March：54-61.

［5］Holland， Stephen P.and Erin T.Mansur，2004， “Is Real-Time Pricing Green？ ：The Environmental Impacts of Electricity Demand Variance”University of California Energy Institute： WP-136，August.

［6］Keith，Geoff，Bruce Biewald，David White and Mike Drunsic，2003， “Modeling Demand Response and Air Emissions in New England”prepared forthe U.S.Environmental Protection Agency，revised September 4.