智能电网需求侧响应评价指标研究

靳攀润，宋汶秦，张海生，徐昊亮，陈兆雁，田云飞

（国网甘肃省电力公司经济技术研究院，兰州 730050）

智能电网需求侧响应评价指标研究

靳攀润，宋汶秦，张海生，徐昊亮，陈兆雁，田云飞

（国网甘肃省电力公司经济技术研究院，兰州 730050）

本文针对实施的智能电网需求侧响应，提出综合效益评价法，从电网运行经济性的提高、对电网运行可靠性的提高、促进可再生能源消纳的能力以及对调度灵敏性的提高四个方面建立了评价指标，对需求侧响应实施后的智能电网做出全方位、客观的评价，更好的适应电力市场改革。

智能电网；需求侧；评价

1 引言

目前，世界各国为应对气候变化、保障能源安全，日益重视发展清洁能源和提高能源利用效率。作为实现低碳电力的基础与前提，智能电网技术近年来在很多国家得到了快速的发展，并有力促进了电网的智能化，智能电网技术已成为未来电网发展趋势[1,2]。

为了配合坚强智能电网的建设，不少国家在建设智能电网时，根据自身国情与电力行业发展情况提出相应的智能电网建设评价体系，对智能电网的建设过程进行跟踪、评价，保障和调控智能电网的建设，为今后提供经验和依据。

国外智能电网评价体系研究起步较早，在智能电网建设和评价方面积累了大量丰富的经验，智能电网建设评价体系的种类较为成熟与全面。国外较为典型的智能电网评价体系有以下四种[3]：IBM智能电网成熟度模型[4]、美国能源部智能电网发展评价指标体系[5]、美国电科院智能电网建设项目成本/收益评估指标[6]与欧洲智能电网效益评估指标体系[7]。文献[8]介绍了欧美建设智能电网时运用的三种典型的全面预算管理评价体系：超越预算、EVA（经济增加值）体系和平衡记分卡体系，这三种评价体系从企业预算管理的角度，在智能电网建设的管理层面对电网建设进行评价与引导，以更好地控制智能电网建设过程和实现企业的长期目标。

国内关于智能电网评价体系的研究也开展了许多实际的工作，如针对“两型电网”（资源节约型、环境友好型）的评价指标体系，电网发展指标体系，智能电网试点项目评价指标体系等，但在智能电网需求侧响应评价方面研究较少。

合理的需求响应策略能够充分调动需求侧参与市场的积极性，优化电力系统运行能力，提高可再生能源的消纳比例，提升电网的综合效益。本文研究合适的综合评估方法，建立效益评价指标体系，为智能电网建设及需求响应实施提供决策支持，更好地适应电力市场化改革。

2 综合效益评价法

成本效益评价法，也称费用效果分析法，是通过比较项目全部成本和效益来评估项目价值的一种方法。计算依据是净社会效益，等于效益减去成本后的余额。综合利用运筹学、程序设计、经济分析以及有关设备系统设计与使用等相关学科。但由于实际问题中有关技术、经济方面的许多参数往往是不确定的，因此，需要对这些参数做出多种假设，通过分析来检验它们对工程系统费用效果的影响程度，从而权衡利弊，选择有利方案。

采用这种方法分析需求侧响应项目实施的情况，可以对需求响应实施的综合效益进行研究，以目标利益最大化为目的，保证需求侧响应项目的实施及所付出的成本能够得到回收，能够给电网和参与用户带来效益。

3 评价内容和指标体系

3.1 评价内容

图1 电网综合效益评价内容

采用成本效益分析法分析智能电网需求响应实施策略对电网效益的综合影响，重点评价内容为对电网运行经济性的提高、对电网运行可靠性的提高、促进可再生能源消纳的能力以及对调度灵敏性的提高。

3.2 综合效益评价指标体系

表1 综合效益评价指标

3.2.1 指标1：投入的宣传费用

电网公司推行电力需求响应投入的宣传费用。

3.2.2 指标2：电力设备折扣费用

电网公司的节电设备投资价格折扣费用、人员上门维护费用、设备安装折扣费用等。（目前我国电力用户购置节能设备没有或很少得到补偿）F

式中，Fz为电力设备折扣费用；C为由电力公司负责的设备初始投资成本；n为设备折旧年限；Cr为人员上门维护费用；Cw为设备安装费用及其他。

3.2.3 指标3：建设提高可再生能源多消纳部分

的设备费用

包括扩建线路容量和相关配套设施的费用。式中，Q为扩建线路所需费用；R为线路单位长度的造价；L为线路的输送距离。

3.2.4 指标4：减少电网投资费用

在实施需求响应策略之后，会减少为了应对尖峰负荷及高负荷出现而投资的备用容量及其他设施所需的费用。从长期来看，当用户用电由之前集中在高峰时段转为平缓的分布在各个时段，将会减少线路发生阻塞的几率，从而降低电网对输电线路数量和容量的投资费用。

式中，Ib为可避免电网投资费用；ΔNγ为可避免峰荷容量；I为电网投资总费用；Nγ为电网总容量。

3.2.5 指标5：可避免电力运行和检修费用

减少用于抢修的人员和物资及用于运行维护及检修的费用。

式中，Mb为可避免电力运行和检修费用；M为总电力运行和检修费用；ΔNγ为可避免峰荷容量；Nγ为电网总容量。

3.2.6 指标6：减少调峰费用

辅助服务补偿所需总费用与并网运行管理考核总费用依照并网发电企业并网考核与辅助服务补偿分值计算。并网发电企业结算金额=1000×（∑有偿辅助服务补偿分数-∑并网运行管理考核分数）+分摊（或返还）费用。

3.2.7 指标7：转移用电高峰负荷

实施需求响应可以有效地转移用电的高峰负荷，降低尖峰负荷出现的几率。可避免电量：

3.2.8 指标8：提高负荷率

指因实施需求响应使负荷率提高的百分点。此项指标按本年负荷率高于前一年负荷率的百分点计算（若本年负荷率低于前一年负荷率，则采取经验数据）。

式中，L为提高的负荷率；L2为本年负荷率；L1为前一年负荷率。

3.2.9 指标9：提高供电可靠率

通常以百分比形式来表示对用户供电的可靠性。

式中，γ为供电可靠率；t为每户每次停电时间；N为总用户数；T为一年的小时数。

3.2.10 指标10：提升可再生能源消纳量

指实施需求响应之后，将会减少弃风弃光现象的发生，增加用户侧对可再生能源的消纳量。

3.2.11 指标11：输配电收入增加

提高对可再生能源的消纳比例之后，使得电网公司整体负荷提升、输配电量增大，从而输配电收入会增多。

利用弃风、弃光发电可以增加输配电收入为：

式中，R为输配电增加的收入；x为风电发电量；y为光伏发电量；σ为弃风率；δ为弃光率；a为弃风利用率；b为弃光利用率；p为输电价格。

3.2.12 指标12：提高负荷监测和控制能力

对负荷监测能力应达到本地区最大用电负荷的70%以上，对负荷控制能力应达到本地区最大用电负荷的10%以上。

4 应用分析

以某工业园区为例，三个光伏企业典型晴天日发电数据，以及作为可中断高载能负荷的化工企业，电锅炉总负荷280MW，且负荷调节范围为90%～110%。峰谷时段划分为：10：00～14：00，18：00～22：00；谷时段为14：00～18：00，22：00～次日10：00。已知峰时段电价为0.6元/千瓦时。需求侧响应实施后，峰谷差最小时的谷时电价为0.22元/千瓦时，高载能负荷如图2所示。

图2 需求侧响应实施前后的负荷曲线

由图2可知，由于高载能企业参与了需求响应，使得最大负荷216MW降低至192MW，峰谷差减小，达到了削峰填谷的目的。同时减少电网投资费用（指标4），减少应对尖峰负荷及高负荷出现而投资的备用容量以及降低电网对输电线路数量和容量的投资费用。

5 结束语

我国已经进入电力市场化改革的实质阶段，将需求响应引入竞争的电力市场，势必会对电网公司造成一定的影响。实施需求响应可以通过对用户的负荷调整、减少电网高峰电力负荷、降低电力系统运行成本来提高电力系统运行可靠性。对于风能及太阳能等新能源丰富的地区，实施需求响应还可以促进其可再生能源的消纳、促进环境与社会的可持续发展。通过分析实施需求响应对电网的影响将会更好地指导智能电网的建设，推动我国电力市场化改革。

[1] 郑健．国内外智能电网建设现状述评[J]．上海电力，2011(3):256-259

[2] Bala S K, Babu B C, Bala S. A review on development of Smart Grid technology in India and its future perspectives[C]//Engineering and Systems (SCES), 2012 Students Conference on. IEEE, 2012: 1-6.

[3]孙强，葛旭波，刘林，徐欣，张义斌，曾沅，尹明．国内外智能电网评价体系对比分析[J]．电力系统及其自动化学报，2011,06:105-110

[4] IBM Corporation. IBM end-to-end security for smart grids [R]. New York:IBM Corporation, 2009.

[5] U.S. Department of Energy. Smart grid system report[R]. New York: U.S.Department of energy 2009.

[6] The electric Power Research Institute Inc. EPRI. Methodological approach for estimating the benefits and costs of smart grid demonstration projects[R]. Palo Alto: The Electric Power Research Institute Inc, 2010.

[7] European Smart Grids Technology Platform. Vision and strategy for Europe’s electricity networks of the future [R]. Brussels: European Commission, 2010.

[8] 钟红霞，从荣刚．全面预算管理在欧美智能电网建设中的应用[J]．会计之友，2013,17:49-52

Research on Evaluation Index of Smart Grid Based on the Demand-side Response

Jin Panrun, Song Wenqin, Zhang Haisheng, Xu Haoliang, Chen Zhaoyan, Tian Yunfei
(State Grid Gansu Economic Research Institute, Lanzhou, 730050)

Under the background of the response to the energy crisis and climate change, many countries will develop smart grid technology as its national strategy and decision. At the same time, China has set off the upsurge of smart grid, is actively building a strong smart grid. The paper proposes the comprehensive evaluation method according to the implementation of the smart grid demand-side response. Evaluation index is established through four aspects that the operation economy of power, the reliability of power grid, the consumptive ability of renewable energy and the sensitivity of power dispatching. The smart grid is evaluated comprehensively and objectively to better adapt to power market reform.

the smart grid; demand-side; evaluation

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.10.011

TM7文献标示码：A

1672-7274（2017）10-0029-04

靳攀润，男，1985年生，硕士，工程师，研究方向为电力系统继电保护、智能电网规划应用研究。

国家电网公司科技项目“基于可持续发展的智能电网多维量化评价体系及应用研究（52272815005）”