基于OpenADR的需求响应项目综述

1、基于基于OpenADROpenADR的需求响应项目综述的需求响应项目综述 2016/6/12An Overview of the Demand Response Project Based on OpenADR 答辩人 ：卢超1研究背景 研究内容2 自动需求响应基础理论4 自动需求响应的基础设施3 基于价格的需求响应项目报告报告内容内容1 研究背景&研究内容 需求响应作为平衡供需、消纳新能源、促进节能减排的新型手段，得到了各国的普遍重视。美国率先提出了开放式自动需求响应开放式自动需求响应(OpenADR)，OpenADR因其开放、自动等显著特点而得到了国内外的广泛认可和实践。需求响应已

2、发展了多年，有必要对其研究成果、项目实践及发展前景进行深入的分析与总结。作为综述类文章，本文所做工作如下： 介绍了ADR的基本概念 分析了价格型需求响应的基本原理、实施机制、项目效果 阐述了实现ADR所需基础设施。研究背景研究内容2 自动需求响应基本理论 电能供应商通过AMI获得用户的实时负荷信息，根据当前发电量和电网运行状态，向用电终端或负荷聚合商发送DR信号(电价信息、用电指导建议等)。 终端设备接收到DR信号后，可触发触发预先预先设定的设定的程序而响应电网程序而响应电网DRDR信号信号，执行电网的建议性或强制性的操作，同时获得用电补贴；当用户不接受该响应策略时可自愿退出。自动需求响应的概

3、念自动需求响应的特点自动需求响应开放灵活自愿自动 自动：无需人工操作，只需触发程序 开放：使用开放、非专利、被工业标准认可的数据模型 灵活：提供灵活、跨平台、互操作的通信接口和协议 自愿：用户自愿参与，可在DR执行的任何时候选择退出2 自动需求响应基本理论业务类型业务类型具体分类具体分类说明说明价格型需求响应分时电价（Time of Use Pricing）电价随使用时间可预见性地变化实时电价（Real-time Pricing）电价随时间或某地区的供求比而动态变化，其更新周期可低于1小时尖峰电价（Critical Peak Pricing）电价在用电高峰期显著变高需求响应业务类型激励型需求响

4、应直接负荷控制（Direct Load Control）电网即将过载时，进行短时停电可中断负荷（Interruptable Load）用户与供电公司签订经济合同，用户有义务按时中断合同上约定的负荷量紧急需求响应(Emergency Demand Response)电网在紧急状态下发布削减指令，参与用户削减负荷并能获得补贴需求侧竞价(Demand Side Bidding)市场允许用户通过竞价或者合同订购的方式参加需求响应项目容量辅助计划(Capacity Ancillary Service Program)用户提供削减负荷作为系统备用，替代传统发电机组或提供资源2 自动需求响应基本理论 电力供

5、应商通过电网侧接口获取电力负荷信息，并将电量供需信息发给DRAS 用户和聚合商通过用户侧接口传输负荷信息，获取DRAS发布的DR信号 整个通信架构以DRAS为枢纽需求响应通信架构2 自动需求响应基本理论需求响应 应用场景基于价格的需求响应分时电价时段划分定价策略分时电价项目实时电价实时电价分类定价策略尖峰电价尖峰电价分类实施策略尖峰电价项目 基于价格的需求响应业务是一种稳定、持续的激励方式，且其实现较简单，容易得到用户的支持，因而被国内外开展的需求响应项目广泛采用。本章在学习理论研究成果的基础上，参考了国内外成功的试点或示范项目，对基于价格的自动需求响应项目做出具体阐述。3 基于价格的需求响应

6、项目3 基于价格的需求响应项目 根据电力负荷曲线的走势，考虑曲线上各点处于峰、谷、平时段的概率，根据其分布特征划分时段。 考虑不同时间段内供电企业的装机容量和供电成本，将单位负荷供电成本增量曲线的拐点作为划分峰谷平时段的依据。 考虑用户需求响应的效果，先划分出基础时段，然后比对各时段分界点处电力负荷的变化情况，评估各时间节点处用户对分时电价的响应程度，进而修正时间节点。0204060801001201401600123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23负荷(MW)时间/小时某地区夏日负荷曲线某地区夏日负荷曲线分时电价时段划分方法3

7、基于价格的需求响应项目 峰时段电价与谷时段电价之比称为峰谷价比。峰谷价比在我国一般为2至3倍，在国外可达8至10 倍。为使分时电价收到良好的 削峰填谷效果，要综合考虑峰谷电量、用户响应和供需双方利益均衡三方面的因素，对峰谷电价的实施效果进行预测和调整。 根据不同时段、不同用户的供用电成本的差异来定价。 根据用户需求响应来建立定价模型。现有文献利用消费者心理学理论加权最小二乘法建立了用户响应度曲线的参数辨识模型；利用纳什均衡原理对电力公司和用户进行分析，分别求解出电力公司的最优价格策略和用户的最优电力需求(即纳什均衡点)。分时电价定价策略3 基于价格的需求响应项目 奥斯汀市分时电价时段划分奥斯汀

8、市分时电价时段划分奥斯汀市只在用能集中的夏季的非周末时段实行峰时电价，其他季节只实行平、谷时段电价。这是因为奥斯汀市夏季炎热，空调等大功率电器在夏季大量使用，故需要平衡供需；而奥斯汀冬季温暖，其用暖需求小，因而不必限制用电。由此可见，时段的划分不仅要考虑日基线负荷的变化情况，还应考虑当地的自然气候等因素，因地制宜以收到更好的效果。分时电价项目3 基于价格的需求响应项目 奥斯汀市居民用户分时电价奥斯汀市居民用户分时电价 奥斯汀市的分时电价项目结合了阶梯电价制度，分时电价与月用电量有关。 就夏季峰、平时段电价和非夏季平时段电价而言，用电量越多，峰、平电价越高； 谷时电价则先降后增。分时电价项目3

9、基于价格的需求响应项目 安徽省居民生活用电只设了平谷时段，且时段划分粗糙，其平谷电价比为1.89。当低谷用电量占总电量的11%以上时，实施分时电价就可节省电费，但需14个月才能收回替换电表所需费用。 大工业用户分时电价则划分得很详细，划分出了峰平谷三个时段，其夏季电价比为峰平谷=1.5810.63，峰谷比为2.47。安徽省居民用户分时电价安徽省居民用户分时电价安徽省工业用户分时电价安徽省工业用户分时电价分时电价项目3 基于价格的需求响应项目 分时电价项目评价 奥斯汀市结合当地气候因素和阶梯电价机制，对夏季时段做了合理的划分，并设置了有利于削峰填谷的电价机制，但可以对不同类型的用户设定不同的时段

10、，同时阶梯电价的训练时间长，可制定相应用电计划供用户参考。 奥斯汀分时电价项目 安徽省居民分时电价时段划分粗糙，用户获利少，成本回收时间长，工业用电标准则细致地划分了时段。 安徽可借鉴奥斯汀市将阶梯电价与分时电价相结合，不但能够抑制高峰期用电，还可在低谷期鼓励居民用电。安徽省分时电价项目3 基于价格的需求响应项目尖峰电价固定时段尖峰电价变动时段尖峰电价变动费率尖峰电价尖峰补贴电价step1确定判断系统出现尖峰的标准，如系统负荷率超过了95%step2预测尖峰时段，运用统计学方法筛选出实施尖峰电价的月份并预测可能出现尖峰负荷的具体时间段Step3按照按平均电价不变的原则设计明显高于峰谷电价比的尖

11、峰电价比step4发布公告，并在满足条件时执行尖峰电价的分类尖峰电价实施机制3 基于价格的需求响应项目尖峰电价项目变动时段尖峰电价尖峰峰平谷 =6.32.010.76尖峰期的削峰率达44%，峰时段的负荷削减为21%，谷时段的负荷则上升11%平均每户每年节约电费187美元，大大推广了智能型和节能型用电设备海湾电力公司美国加州固定时段、变动时段尖峰电价尖峰电价比标准电价高70，比非峰荷电价高1倍固定时段项目的削峰率超过15%，变动时段削峰率在35左右参与者的满意度高达87%。江苏电网夏季固定时段尖峰电价尖峰时段，每千瓦时电价加价0.1元实际响应量达188万千瓦，削峰率达到26%以上有效加价尖峰电量

12、3.2 亿kWh，增加尖峰电价加价收入3200 万元3 基于价格的需求响应项目 江苏电网执行尖峰电价负荷曲线 对比国内外实施的尖峰电价项目可看出，由于国内的尖峰费率远低于国外，因此削峰率还达不到国外那么高(44%)。要提高尖峰电价的效果，就要提高针对性，即明提高针对性，即明确响应用户，缩短执行时间，适当提高尖峰电价。确响应用户，缩短执行时间，适当提高尖峰电价。尖峰电价项目右图是江苏电网八月某日执行尖峰电价的负荷曲线图，14：00开始，15：00结束。由图可见，14:0015:00时段响应负荷曲线出现显著的下降，证明了尖峰电价执行的有效性。4 自动需求响应的基础设施 智能插座：实时监测用电设备的

13、耗能情况，并通过家域网将分析结果(功率、已耗电费)和操作建议反馈到用户手机的APP上，实现电器待机自动断电、防过载等目的。 智能电表：可实现分时计费，自动抄表；采集、存储、处理和定时传输用户的用电信息至电网；接收电网发布的电价和调控信息。 智能温控器：可对暖通设备进行预编程，提供实时能耗报告，支持远程控制。其中预编程功能使得用户能够根据电网发布的激励信号让暖通设备自动参与需求响应项目。自动需求响应基础设备 家域网(HAN)：将家庭内所有具有通信功能的设备连接起来形成的网络。家域网由能源管理系统(EMS)和户内显示器(IHD)两部分组成，可选用ZigBee、Bluetooth、WLAN等技术来组建。 高级量测体系(AMI)：以每小时或更高频率记录用户的用电信息，以每天或更短周期将采集到的数据通过通信网络传输到采集中心的计量系统。AMI由智能电表、数据集中系统、远程通信网和数据处理系统组成。可利用电力接入网通信系统，辅以无线通信等技术来组建AMI。4 自动需求响应的基础设施自动需求响应通信平台5 总结&展望总 结展 望介绍了自动需求响应的概念、特点、业务类型、通信架构和典型应用场景。对基于价格需求响应做了详细分析。从理论研究和项目实施两个角度分别介 绍了基于峰谷分时电价和基于尖峰电价的需求响应项目，并给出了相应