第4章 智能電網(wǎng)對(duì)用戶響應(yīng)行為的影響

配電網(wǎng)是電能應(yīng)用、面向用戶的窗口，是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是智能化的重要突破口。由于配電網(wǎng)直接與終端用戶相連，智能配電技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到終端用戶的切身利益，同時(shí)智能電網(wǎng)良好的互動(dòng)性特征，將使用戶的智能用電響應(yīng)行為影響到智能配電技術(shù)的發(fā)展。

在智能電網(wǎng)下，電力用戶在電力系統(tǒng)中的地位更加重要。在智能配電和用電基礎(chǔ)技術(shù)的支持下，智能電網(wǎng)開放性、良好互動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)能否得以充分體現(xiàn)，很大程度上與用戶的響應(yīng)行為有關(guān)。因此，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入，應(yīng)以用戶為中心，增強(qiáng)電網(wǎng)綜合服務(wù)能力，滿足互動(dòng)營(yíng)銷要求。為最大化智能電網(wǎng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益.應(yīng)充分研究各類典型用戶的智能響應(yīng)行為，為智能配電、用電環(huán)節(jié)的建設(shè)提供基礎(chǔ)理論支持。此外，為配合智能電網(wǎng)建設(shè)，深化同網(wǎng)公司“三集五大”工作的推進(jìn).研究智能電網(wǎng)模式下的用戶響應(yīng)行為，對(duì)于智能電網(wǎng)模式下需求側(cè)管理和SG-ERP建設(shè)具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

4.1 典型國(guó)家電力用戶智能響應(yīng)行為研究

4.1.1 用戶響應(yīng)行為研究

電力用戶作為電力產(chǎn)業(yè)鏈的終端，是決定智能電網(wǎng)能否成功實(shí)施的關(guān)鍵因素，隨著科技進(jìn)步和信息化水平的不斷提高，電動(dòng)汽車，智能儲(chǔ)能設(shè)備、智能家電、智能建筑等已成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。這些新技術(shù)的推廣和應(yīng)用將會(huì)改變當(dāng)前的用能方式。智能電網(wǎng)模式下，影響用戶智能用電響應(yīng)行為的因素主要有：用戶缺乏需求相應(yīng)和智能用電的基本知識(shí);傳統(tǒng)技術(shù)和原有用能習(xí)慣阻礙新技術(shù)的推廣和使用;用戶獲得用電信息的及時(shí)性、實(shí)用性;智能用電的投資與效益的對(duì)比;用戶電費(fèi)支出占總支出的比例大小，所占比重大的較為關(guān)注用能方式的轉(zhuǎn)變;用戶的個(gè)人習(xí)慣等等。考慮智能電網(wǎng)下運(yùn)營(yíng)商所處的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的復(fù)雜環(huán)境，基于人工智能方法構(gòu)建了制定決策的模型。同時(shí)，為優(yōu)化系統(tǒng)能量管理，基于需求響應(yīng)試點(diǎn)和真實(shí)數(shù)據(jù)，說明了虛擬電力參與者(Virtual Power Players，VPP)和多參與者談判的重要性。文獻(xiàn)②基于有序消費(fèi)目標(biāo)和需求側(cè)管理建立了具有數(shù)據(jù)收集、負(fù)荷分析、智能需求管理和事后效率評(píng)價(jià)功能的智能管理系統(tǒng)。通過對(duì)119個(gè)大用戶進(jìn)行調(diào)查，分析了實(shí)施實(shí)時(shí)電價(jià)對(duì)大用戶的影響;同時(shí)指出，制造業(yè)的價(jià)格響應(yīng)彈性最高為0.16，政府/教育部門的價(jià)格響應(yīng)彈性為0.1，普通商業(yè)和零售業(yè)、醫(yī)療部門、公共事業(yè)的彈性較低，分別為0.06、0.04、0.02。

需求側(cè)管理是智能用電中不可或缺的一部分，它推動(dòng)需求側(cè)管理技術(shù)，如智能儀表、通信和控制系統(tǒng)以及其他負(fù)荷控制技術(shù)，是未來決定智能電網(wǎng)能否成功實(shí)施的關(guān)鍵因索之一。當(dāng)前，需求側(cè)管理的關(guān)鍵技術(shù)和項(xiàng)目大體分為：能效項(xiàng)目( Energy Ef-ficiency)、節(jié)能項(xiàng)目(Energy Conservation)、需求響應(yīng)項(xiàng)目(Demand Response，DR)。其中，智能電網(wǎng)模式下的需求響應(yīng)是研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。智能電網(wǎng)具有良好的互動(dòng)功能，這就為電網(wǎng)公司提供了實(shí)施動(dòng)態(tài)電價(jià)調(diào)整的機(jī)會(huì)，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的深入，可以采用的需求響應(yīng)手段越來越豐富，如直接負(fù)荷控制、負(fù)荷限制手段、用戶參加調(diào)頻、實(shí)時(shí)電價(jià)、智能電表和智能家電的推廣應(yīng)用等。

4.1.2美國(guó)用戶智能響應(yīng)行為研究

2008年，美國(guó)國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室( NETL)在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)起了一系列針對(duì)智能電網(wǎng)主要特性的研討會(huì)，最終將智能電網(wǎng)主要特性進(jìn)行了總結(jié)。智能電網(wǎng)的建設(shè)能進(jìn)一步推進(jìn)電力市場(chǎng)改革的進(jìn)程，而電力市場(chǎng)的設(shè)計(jì)直接影響需求側(cè)響應(yīng)的效果。得克薩斯電力可靠性委員會(huì)(ERC()T)總結(jié)了進(jìn)行電力市場(chǎng)改革的經(jīng)驗(yàn)，指出未來電力市場(chǎng)是一個(gè)能準(zhǔn)確衡量和適應(yīng)用戶需求相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)。盡管當(dāng)前ERCOT的需求響應(yīng)總體水平低于電力市場(chǎng)整改前的水平，但在將需求側(cè)資源與競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)集成為輔助性服務(wù)方面取得了很好的前景。同時(shí)，ERCOT的經(jīng)驗(yàn)還表明，需求側(cè)在改革后的電力市場(chǎng)中的參與程度對(duì)市場(chǎng)信號(hào)是高度敏感的。

對(duì)于智能用電以及用戶用電響應(yīng)行為這一問題，美國(guó)開展了很多相關(guān)試點(diǎn)項(xiàng)f|。美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)在華盛頓()lympic Peninsula地區(qū)進(jìn)行了智能電網(wǎng)試點(diǎn)工程④，通過數(shù)字技術(shù)、動(dòng)態(tài)電價(jià)以及消費(fèi)者導(dǎo)向控制等綜合手段，對(duì)該地區(qū)居民用戶、商業(yè)用戶和工業(yè)用戶的用電進(jìn)行了分散協(xié)調(diào)管理。該項(xiàng)目的主要目的之一是研究以市場(chǎng)為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)電價(jià)( Real-time Price，RTP)所能帶來的效益，以及推行RTP的阻礙。結(jié)果表明，用戶響應(yīng)動(dòng)態(tài)電價(jià)，簽訂不同的合同，節(jié)約了電費(fèi)開支10%左右，平均削減高峰負(fù)荷15%，有時(shí)通過分散發(fā)電削減高峰負(fù)荷10%.推遲了電網(wǎng)、電源投資。過去的成本定價(jià)管制和對(duì)動(dòng)態(tài)定價(jià)的不支持是推行RTP最大的障礙。

4.1.3 歐盟用戶智能響應(yīng)行為研究

在過去的幾年中，歐盟各國(guó)用電負(fù)荷增長(zhǎng)，隨著新能源發(fā)電技術(shù)得到推廣，相關(guān)的技術(shù)成本降低，以及對(duì)用戶用電行為愈發(fā)重視，這些因素使得歐盟各國(guó)更加關(guān)注DR技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。目前，影響歐盟各國(guó)DR的因素主要包括：缺少到用戶的實(shí)時(shí)電價(jià)信息;一些國(guó)家電價(jià)管制、表計(jì)技術(shù)過時(shí);系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者把精力集中在供給側(cè);對(duì)用戶管理的方法傳統(tǒng)。

2008年，歐盟15國(guó)為了使用電行為更為合理化，使用了能量管理系統(tǒng)( EnergyConsumption Management System.E(、MS)。ECMS的基礎(chǔ)是使用能耗管理開關(guān)( Power Management Switch，PMS)。通過PMS能夠根據(jù)用戶情況，個(gè)性化地控制用電負(fù)荷。同時(shí)，通過電力網(wǎng)絡(luò)，利用窄帶電力線通訊技術(shù)( Narrow- band PowerLine Communication，NPLC)傳輸控制命令和監(jiān)視信號(hào)。ECMS被應(yīng)用在居民電力用戶、公共設(shè)施照明、第三產(chǎn)業(yè)電力用戶、工業(yè)電力用戶等。

歐洲國(guó)家居民電力用戶對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)很強(qiáng)，因此在歐洲分布式能源( DER)得到重視。其中，光伏發(fā)電(photovoltaic systems，PV)能源的研究較多。不同歐盟成員國(guó)使用PV后的行為響應(yīng)情況不同。以英國(guó)為例，PV的接人將影響家庭的能源消費(fèi)，降低電能消費(fèi)6%，并將轉(zhuǎn)移高峰負(fù)荷。從家庭用電的角度，系統(tǒng)性能監(jiān)測(cè)對(duì)用電行為的反應(yīng)起很大的作用。歐盟部分國(guó)家還對(duì)驅(qū)使電力用戶安裝和使用DER系統(tǒng)的因素進(jìn)行了分析。以荷蘭為例，由于荷蘭注重環(huán)境，生活水平較高，住家分散，有探索精神，所以調(diào)研的40%荷蘭家庭想自己發(fā)電。文獻(xiàn)①指出，與女性居民相比，男性居民更傾向于使用家用新能源發(fā)電;年齡在60歲以下的居民使用家用新能源發(fā)電的意圖要強(qiáng)于60歲以上的居民;居民住房的所有權(quán)、地理位置均不影響居民使用家用新能源發(fā)電的意圖。

通過以上的分析，我們可以看出，國(guó)外對(duì)智能電網(wǎng)的研究側(cè)重于建立一個(gè)高效、安全、環(huán)保、靈活應(yīng)變的智能電力系統(tǒng)，更多地從市場(chǎng)、安全、電能質(zhì)量、環(huán)境等方面出發(fā)，從用戶端的角度來看待和研究智能電網(wǎng)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于智能配電和智能用電的項(xiàng)目主要是集中在智能配電和智能用電的技術(shù)支持系統(tǒng)上，對(duì)用戶響應(yīng)行為的相關(guān)研究較少。對(duì)我國(guó)電力用戶智能響應(yīng)行為進(jìn)行系統(tǒng)的研究，能更好地實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的互動(dòng)功能，這是我國(guó)未來智能電網(wǎng)建設(shè)中需要關(guān)注的問題。