在产业园区开展需求响应的探索

丁银梅 黄星

（上海长兴岛热电有限责任公司）

0 引言

随着国内经济的快速增长，对用电的需求也日益增高，电网的压力也越来越大。国家提倡对能源系统利用低碳转型，以减轻对环境的影响、减轻电网的压力、降低电网的峰谷差。为实现以上各种目标，引入需求响应（Demand Response，DR）机制。需求响应主要作用于电力需求侧，由高层决策人员制定相关的需求响应政策，来推进需求响应的进行。需求响应除了在电力需求侧执行需求响应的相关规范，还应有对应的启动条件、激励机制等。

区域型分布式能源站具备了可持续发展、能源使用效率高、对环境友好、节约能源使用的特点。电力需求响应系统涉及需求响应监管者、电能供应商、需求响应服务管理者、需求响应聚合商和电力用户等多个方面。区域型分布式能源站可作为能源供应商也可作为电力用户参与需求响应。

本文针对长兴岛海洋装备产业园区内的用户做出了对需求响应的探索。

1 需求响应需要满足的条件因素

1.1 需求响应试点示范园区概述

本文研究的区域为长兴岛海洋装备产业园区。长兴岛海洋装备产业园区位置如图1所示。

图1 长兴岛海洋装备产业园区位置

目前长兴岛海洋装备产业园区已完成了基础设施建设，情况如下。

1）供电。根据用电负荷测算，在地区内新增4座35kV变电站。其上级电源均来自长兴220kV变电站。规划在长涛路、潘园公路、兴奔路、兴能路等道路下敷设电力排管，在其他道路下敷设电力电缆。

2）通讯。保留长兴江南大道路段的15孔通信导管，规划在潘园公路段敷设12～24孔通信导管，在其他道路段敷设6～12孔通信导管。

长兴岛海洋装备产业园区的供能区布局如图2所示。

图2 海洋装备园区功能布局

长兴配套产业园区按照科学规划、合理布局的原则，主要如下。

1）生产性服务业功能区：主要发展总部经济、教育培训、金融、认证、物流等服务产业。

2）船舶及海洋工程配套区：规划为具有国际先进水平、为远洋船舶及海洋工程装备提供专业配套设备的产业集聚区。

3）综合配套区：以附加值高、科技含量高的船舶机电、通讯导航与自动化设备配套企业为主。

4）高新技术产业集聚区：以自主创新为核心，吸引高新技术企业落户，引领高新技术船舶及海洋工程装备产业发展，形成高新技术产业集群。

表1 为长兴海洋装备园区单位用户清单，一共有9个用电用户，其中有8个大工业用户，1个非工业用户。

表1 长兴海洋装备园区用电用户清单

1.2 需求响应实时数据采集

需求响应实时数据采集是作为用户参与需求响应的一个对照依据。由于考虑到电力系统数据的安全性和保密性，用户参与需求响应信息的透明性，需要在参与需求响应的用户站中另外安装一套电能数据采集装置。电能数据采集装置实时采集用户的电能数据，并将采集到的数据远程传输至能耗信息管理平台（见图3），用户可登录到平台实时查看自己的用电信息。

在建设能耗信息管理平台时需要对用户的关口进行全面覆盖，并能实时在线监测用户负荷、电量、电压等重要的电力信息，可以及时、准确、完整地为相关系统提供基础数据支持，为电力公司对用户进行经营与管理的分析、决策提供支撑，在此基础上，更好地实现智能双向互动服务。同时，还能进一步开展煤气表、水表、温度、天气等数据统一采集，以及用户需求侧管理。

图3 能耗信息管理平台

采集地块内建筑、单位，通过安装PCJ15-II型需求管理数据采集终端、DEP-640采集器把能耗数据上送。区域能耗通过Web页面可以访问实时数据库，起到远程浏览、远程监测目的。

1.3 采集数据种类

电能数据采集装置主要是对用户站的关口电能数据进行采集。每户用户的所有关口信息汇总，则是该用户的总用电情况。关口总用电情况，将作为用户参与需求响应的计算依据。用户需要测量的关口数据如表2所示。

表2 单位测点数据

2 需求响应模型

2.1 需求响应用户类型的确定

根据长兴海洋装备园区用电用户清单信息，对园区内的用户进行分类。

为保证需求响应能够具体分配到不同容量的用户，并能够类比推广到其他区域，将需求响应的用户类型按容量大小分为两大类，一种是能够直接与电力公司签订需求响应的大容量用户；一种是不能直接与电力公司签订需求响应的用户。

能直接与电力签订需求响应的用户，其用电容量必须达到一定级别，在本文长兴岛产业园区用户清单中，将运行容量大于等于2000kVA的用户分为大容量用户，此类用户可以直接与电力公司签订需求响应协议，执行需求响应相关操作；将运行容量小于2000kVA的用户分为小容量用户，此类用户不能直接与电力公司签订需求响应协议。

设计一种集团用户，为满足小容量用户参与需求响应的需求。集团用户为园区内的需求响应服务商，代理园区内所有小容量的用户，或自身不愿意成为直接参与用户的大容量用户。集团用户对电力公司只作为一个用户代表，参与需求响应时，集团用户为一个整体，以集团用户的整体用电情况来计算，补贴及补偿发放电力公司只对集团用户负责，集团用户和其管理下用户的补偿分配比例由双方自行协商。用户类型及说明如表3所示。

表3 用户类型及说明

2.2 需求响应原则

1）当电网负荷达到上年最高用电负荷95%以上时，启动需求响应。

2）直接参与用户签订的协议应以年度为单位。直接参与用户的需求响应总量应达到协议需求响应量总计。协议需求响应总量应达到电力公司预计需求响应总量的150%，为需求响应量能力做储备。

3）用户单次参与需求响应的量应在该用户最高负荷的5%～20%。

2.3 需求响应方式

需求响应的方式有两种，一种约定需求响应，一种是实时需求响应。

约定需求响应：由电力公司和参与用户在约定需求响应响应日的前日，完成响应邀约和确认过程，参与用户在响应日约定时段执行响应，完成约定响应负荷的削减。

实时需求响应：由电力公司根据电网负荷情况，临时对参与用户发布需求，参与用户根据电力需求在相应时间段完成需求响应。

2.4 需求响应计算依据

约定需求响应以用户前5个正常工作日的用电情况为参照标准，将对应时段的负荷曲线（采集周期为15min）作为基线。基线中出现的最大负荷称为基线最大负荷，根据基线计算出的平均负荷称为基线平均负荷。

实时需求响应以用户执行需求响应前15 min的负荷曲线作为基线负荷。

参与需求响应的用户有效执行条件：用户响应量低于协议响应量60%，则视为无效响应，不予发放补偿；用户响应量高于协议响应量140%则按140%计算。

2.5 补贴及补偿的发放

凡与电力部门签订避峰让电协议、实施负荷监控的用户，避峰补偿电价标准为：隔日通知避峰每千瓦每小时补偿0.30元，当日通知避峰每千瓦每小时补偿0.80元，随时可中断用电避峰每千瓦每小时补偿2元。以电费的形式补偿到用户电费账单。

3 负荷分配模式

3.1 标准模式

标准模式中，所有大容量用户都作为直接参与用户，所有小容量用户的需求响应由一个集团用户代理。标准模式如图4所示。

图4 标准模式

标准模式中，所有大容量用户都作为直接参与用户，所有小容量用户的需求响应由一个集团用户代理。

3.2 竞争模式

竞争模式中，有多个集团用户，每个集团用户都积极争取代理区域内的大、小容量用户。竞争模式见图5。优点：自由活动性大、用户参与需求响应的选择性大。缺点：相较于电力公司的出口较多、业务流程较复杂。

图5 竞争模式

3.3 垄断模式

垄断模式中，由一个集团用户代理区域内的所有用户，该集团用户可以由区域内的管理者来担任。垄断模式见图6。优点：统一管理区域内的所有需求响应，业务流程简单，利于实现。缺点：自由活动性小。

图6 垄断模式

针对长兴岛海洋装备产业园区内的用户，提出用户参与需求响应的原则、需求响应方法、有效需求响应计算方法和三种负荷分配的模式。

在需求响应方面，建议同步建设区域内使用的需求响应平台，接入由省需求响应平台发出的需求响应消息。园区内的用户可通过登录到平台，线上了解、接受需求响应，线上完成需求响应执行前的邀约。需求响应平台的建设，有利于需求响应的执行和推广。