在產(chǎn)業(yè)園區(qū)開(kāi)展需求響應(yīng)的探索

丁銀梅 黃星

（上海長(zhǎng)興島熱電有限責(zé)任公司）

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，對(duì)用電的需求也日益增高，電網(wǎng)的壓力也越來(lái)越大。國(guó)家提倡對(duì)能源系統(tǒng)利用低碳轉(zhuǎn)型，以減輕對(duì)環(huán)境的影響、減輕電網(wǎng)的壓力、降低電網(wǎng)的峰谷差。為實(shí)現(xiàn)以上各種目標(biāo)，引入需求響應(yīng)（Demand Response，DR）機(jī)制。需求響應(yīng)主要作用于電力需求側(cè)，由高層決策人員制定相關(guān)的需求響應(yīng)政策，來(lái)推進(jìn)需求響應(yīng)的進(jìn)行。需求響應(yīng)除了在電力需求側(cè)執(zhí)行需求響應(yīng)的相關(guān)規(guī)范，還應(yīng)有對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)條件、激勵(lì)機(jī)制等。

區(qū)域型分布式能源站具備了可持續(xù)發(fā)展、能源使用效率高、對(duì)環(huán)境友好、節(jié)約能源使用的特點(diǎn)。電力需求響應(yīng)系統(tǒng)涉及需求響應(yīng)監(jiān)管者、電能供應(yīng)商、需求響應(yīng)服務(wù)管理者、需求響應(yīng)聚合商和電力用戶(hù)等多個(gè)方面。區(qū)域型分布式能源站可作為能源供應(yīng)商也可作為電力用戶(hù)參與需求響應(yīng)。

本文針對(duì)長(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的用戶(hù)做出了對(duì)需求響應(yīng)的探索。

1 需求響應(yīng)需要滿足的條件因素

1.1 需求響應(yīng)試點(diǎn)示范園區(qū)概述

本文研究的區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)。長(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)位置如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)位置

目前長(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)已完成了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，情況如下。

1）供電。根據(jù)用電負(fù)荷測(cè)算，在地區(qū)內(nèi)新增4座35kV變電站。其上級(jí)電源均來(lái)自長(zhǎng)興220kV變電站。規(guī)劃在長(zhǎng)濤路、潘園公路、興奔路、興能路等道路下敷設(shè)電力排管，在其他道路下敷設(shè)電力電纜。

2）通訊。保留長(zhǎng)興江南大道路段的15孔通信導(dǎo)管，規(guī)劃在潘園公路段敷設(shè)12～24孔通信導(dǎo)管，在其他道路段敷設(shè)6～12孔通信導(dǎo)管。

長(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)的供能區(qū)布局如圖2所示。

圖2 海洋裝備園區(qū)功能布局

長(zhǎng)興配套產(chǎn)業(yè)園區(qū)按照科學(xué)規(guī)劃、合理布局的原則，主要如下。

1）生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)功能區(qū)：主要發(fā)展總部經(jīng)濟(jì)、教育培訓(xùn)、金融、認(rèn)證、物流等服務(wù)產(chǎn)業(yè)。

2）船舶及海洋工程配套區(qū)：規(guī)劃為具有國(guó)際先進(jìn)水平、為遠(yuǎn)洋船舶及海洋工程裝備提供專(zhuān)業(yè)配套設(shè)備的產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。

3）綜合配套區(qū)：以附加值高、科技含量高的船舶機(jī)電、通訊導(dǎo)航與自動(dòng)化設(shè)備配套企業(yè)為主。

4）高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)：以自主創(chuàng)新為核心，吸引高新技術(shù)企業(yè)落戶(hù)，引領(lǐng)高新技術(shù)船舶及海洋工程裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展，形成高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群。

表1 為長(zhǎng)興海洋裝備園區(qū)單位用戶(hù)清單，一共有9個(gè)用電用戶(hù)，其中有8個(gè)大工業(yè)用戶(hù)，1個(gè)非工業(yè)用戶(hù)。

表1 長(zhǎng)興海洋裝備園區(qū)用電用戶(hù)清單

1.2 需求響應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

需求響應(yīng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集是作為用戶(hù)參與需求響應(yīng)的一個(gè)對(duì)照依據(jù)。由于考慮到電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和保密性，用戶(hù)參與需求響應(yīng)信息的透明性，需要在參與需求響應(yīng)的用戶(hù)站中另外安裝一套電能數(shù)據(jù)采集裝置。電能數(shù)據(jù)采集裝置實(shí)時(shí)采集用戶(hù)的電能數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至能耗信息管理平臺(tái)（見(jiàn)圖3），用戶(hù)可登錄到平臺(tái)實(shí)時(shí)查看自己的用電信息。

在建設(shè)能耗信息管理平臺(tái)時(shí)需要對(duì)用戶(hù)的關(guān)口進(jìn)行全面覆蓋，并能實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)用戶(hù)負(fù)荷、電量、電壓等重要的電力信息，可以及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地為相關(guān)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，為電力公司對(duì)用戶(hù)進(jìn)行經(jīng)營(yíng)與管理的分析、決策提供支撐，在此基礎(chǔ)上，更好地實(shí)現(xiàn)智能雙向互動(dòng)服務(wù)。同時(shí)，還能進(jìn)一步開(kāi)展煤氣表、水表、溫度、天氣等數(shù)據(jù)統(tǒng)一采集，以及用戶(hù)需求側(cè)管理。

圖3 能耗信息管理平臺(tái)

采集地塊內(nèi)建筑、單位，通過(guò)安裝PCJ15-II型需求管理數(shù)據(jù)采集終端、DEP-640采集器把能耗數(shù)據(jù)上送。區(qū)域能耗通過(guò)Web頁(yè)面可以訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，起到遠(yuǎn)程瀏覽、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)目的。

1.3 采集數(shù)據(jù)種類(lèi)

電能數(shù)據(jù)采集裝置主要是對(duì)用戶(hù)站的關(guān)口電能數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。每戶(hù)用戶(hù)的所有關(guān)口信息匯總，則是該用戶(hù)的總用電情況。關(guān)口總用電情況，將作為用戶(hù)參與需求響應(yīng)的計(jì)算依據(jù)。用戶(hù)需要測(cè)量的關(guān)口數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 單位測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)

2 需求響應(yīng)模型

2.1 需求響應(yīng)用戶(hù)類(lèi)型的確定

根據(jù)長(zhǎng)興海洋裝備園區(qū)用電用戶(hù)清單信息，對(duì)園區(qū)內(nèi)的用戶(hù)進(jìn)行分類(lèi)。

為保證需求響應(yīng)能夠具體分配到不同容量的用戶(hù)，并能夠類(lèi)比推廣到其他區(qū)域，將需求響應(yīng)的用戶(hù)類(lèi)型按容量大小分為兩大類(lèi)，一種是能夠直接與電力公司簽訂需求響應(yīng)的大容量用戶(hù)；一種是不能直接與電力公司簽訂需求響應(yīng)的用戶(hù)。

能直接與電力簽訂需求響應(yīng)的用戶(hù)，其用電容量必須達(dá)到一定級(jí)別，在本文長(zhǎng)興島產(chǎn)業(yè)園區(qū)用戶(hù)清單中，將運(yùn)行容量大于等于2000kVA的用戶(hù)分為大容量用戶(hù)，此類(lèi)用戶(hù)可以直接與電力公司簽訂需求響應(yīng)協(xié)議，執(zhí)行需求響應(yīng)相關(guān)操作；將運(yùn)行容量小于2000kVA的用戶(hù)分為小容量用戶(hù)，此類(lèi)用戶(hù)不能直接與電力公司簽訂需求響應(yīng)協(xié)議。

設(shè)計(jì)一種集團(tuán)用戶(hù)，為滿足小容量用戶(hù)參與需求響應(yīng)的需求。集團(tuán)用戶(hù)為園區(qū)內(nèi)的需求響應(yīng)服務(wù)商，代理園區(qū)內(nèi)所有小容量的用戶(hù)，或自身不愿意成為直接參與用戶(hù)的大容量用戶(hù)。集團(tuán)用戶(hù)對(duì)電力公司只作為一個(gè)用戶(hù)代表，參與需求響應(yīng)時(shí)，集團(tuán)用戶(hù)為一個(gè)整體，以集團(tuán)用戶(hù)的整體用電情況來(lái)計(jì)算，補(bǔ)貼及補(bǔ)償發(fā)放電力公司只對(duì)集團(tuán)用戶(hù)負(fù)責(zé)，集團(tuán)用戶(hù)和其管理下用戶(hù)的補(bǔ)償分配比例由雙方自行協(xié)商。用戶(hù)類(lèi)型及說(shuō)明如表3所示。

表3 用戶(hù)類(lèi)型及說(shuō)明

2.2 需求響應(yīng)原則

1）當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到上年最高用電負(fù)荷95%以上時(shí)，啟動(dòng)需求響應(yīng)。

2）直接參與用戶(hù)簽訂的協(xié)議應(yīng)以年度為單位。直接參與用戶(hù)的需求響應(yīng)總量應(yīng)達(dá)到協(xié)議需求響應(yīng)量總計(jì)。協(xié)議需求響應(yīng)總量應(yīng)達(dá)到電力公司預(yù)計(jì)需求響應(yīng)總量的150%，為需求響應(yīng)量能力做儲(chǔ)備。

3）用戶(hù)單次參與需求響應(yīng)的量應(yīng)在該用戶(hù)最高負(fù)荷的5%～20%。

2.3 需求響應(yīng)方式

需求響應(yīng)的方式有兩種，一種約定需求響應(yīng)，一種是實(shí)時(shí)需求響應(yīng)。

約定需求響應(yīng)：由電力公司和參與用戶(hù)在約定需求響應(yīng)響應(yīng)日的前日，完成響應(yīng)邀約和確認(rèn)過(guò)程，參與用戶(hù)在響應(yīng)日約定時(shí)段執(zhí)行響應(yīng)，完成約定響應(yīng)負(fù)荷的削減。

實(shí)時(shí)需求響應(yīng)：由電力公司根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況，臨時(shí)對(duì)參與用戶(hù)發(fā)布需求，參與用戶(hù)根據(jù)電力需求在相應(yīng)時(shí)間段完成需求響應(yīng)。

2.4 需求響應(yīng)計(jì)算依據(jù)

約定需求響應(yīng)以用戶(hù)前5個(gè)正常工作日的用電情況為參照標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)應(yīng)時(shí)段的負(fù)荷曲線（采集周期為15min）作為基線。基線中出現(xiàn)的最大負(fù)荷稱(chēng)為基線最大負(fù)荷，根據(jù)基線計(jì)算出的平均負(fù)荷稱(chēng)為基線平均負(fù)荷。

實(shí)時(shí)需求響應(yīng)以用戶(hù)執(zhí)行需求響應(yīng)前15 min的負(fù)荷曲線作為基線負(fù)荷。

參與需求響應(yīng)的用戶(hù)有效執(zhí)行條件：用戶(hù)響應(yīng)量低于協(xié)議響應(yīng)量60%，則視為無(wú)效響應(yīng)，不予發(fā)放補(bǔ)償；用戶(hù)響應(yīng)量高于協(xié)議響應(yīng)量140%則按140%計(jì)算。

2.5 補(bǔ)貼及補(bǔ)償?shù)陌l(fā)放

凡與電力部門(mén)簽訂避峰讓電協(xié)議、實(shí)施負(fù)荷監(jiān)控的用戶(hù)，避峰補(bǔ)償電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：隔日通知避峰每千瓦每小時(shí)補(bǔ)償0.30元，當(dāng)日通知避峰每千瓦每小時(shí)補(bǔ)償0.80元，隨時(shí)可中斷用電避峰每千瓦每小時(shí)補(bǔ)償2元。以電費(fèi)的形式補(bǔ)償?shù)接脩?hù)電費(fèi)賬單。

3 負(fù)荷分配模式

3.1 標(biāo)準(zhǔn)模式

標(biāo)準(zhǔn)模式中，所有大容量用戶(hù)都作為直接參與用戶(hù)，所有小容量用戶(hù)的需求響應(yīng)由一個(gè)集團(tuán)用戶(hù)代理。標(biāo)準(zhǔn)模式如圖4所示。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)模式

標(biāo)準(zhǔn)模式中，所有大容量用戶(hù)都作為直接參與用戶(hù)，所有小容量用戶(hù)的需求響應(yīng)由一個(gè)集團(tuán)用戶(hù)代理。

3.2 競(jìng)爭(zhēng)模式

競(jìng)爭(zhēng)模式中，有多個(gè)集團(tuán)用戶(hù)，每個(gè)集團(tuán)用戶(hù)都積極爭(zhēng)取代理區(qū)域內(nèi)的大、小容量用戶(hù)。競(jìng)爭(zhēng)模式見(jiàn)圖5。優(yōu)點(diǎn)：自由活動(dòng)性大、用戶(hù)參與需求響應(yīng)的選擇性大。缺點(diǎn)：相較于電力公司的出口較多、業(yè)務(wù)流程較復(fù)雜。

圖5 競(jìng)爭(zhēng)模式

3.3 壟斷模式

壟斷模式中，由一個(gè)集團(tuán)用戶(hù)代理區(qū)域內(nèi)的所有用戶(hù)，該集團(tuán)用戶(hù)可以由區(qū)域內(nèi)的管理者來(lái)?yè)?dān)任。壟斷模式見(jiàn)圖6。優(yōu)點(diǎn)：統(tǒng)一管理區(qū)域內(nèi)的所有需求響應(yīng)，業(yè)務(wù)流程簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：自由活動(dòng)性小。

圖6 壟斷模式

針對(duì)長(zhǎng)興島海洋裝備產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的用戶(hù)，提出用戶(hù)參與需求響應(yīng)的原則、需求響應(yīng)方法、有效需求響應(yīng)計(jì)算方法和三種負(fù)荷分配的模式。

在需求響應(yīng)方面，建議同步建設(shè)區(qū)域內(nèi)使用的需求響應(yīng)平臺(tái)，接入由省需求響應(yīng)平臺(tái)發(fā)出的需求響應(yīng)消息。園區(qū)內(nèi)的用戶(hù)可通過(guò)登錄到平臺(tái)，線上了解、接受需求響應(yīng)，線上完成需求響應(yīng)執(zhí)行前的邀約。需求響應(yīng)平臺(tái)的建設(shè)，有利于需求響應(yīng)的執(zhí)行和推廣。