第4章 智能電網對用戶響應行為的影響

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

在智能電網下，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技術的支持下，智能電網開放性、良好互動性等優(yōu)點能否得以充分體現(xiàn)，很大程度上與用戶的響應行為有關。因此，隨著智能電網建設的深入，應以用戶為中心，增強電網綜合服務能力，滿足互動營銷要求。為最大化智能電網的社會經濟效益.應充分研究各類典型用戶的智能響應行為，為智能配電、用電環(huán)節(jié)的建設提供基礎理論支持。此外，為配合智能電網建設，深化同網公司“三集五大”工作的推進.研究智能電網模式下的用戶響應行為，對于智能電網模式下需求側管理和SG-ERP建設具有重要的理論研究價值和實際應用價值。

4.1 典型國家電力用戶智能響應行為研究

4.1.1 用戶響應行為研究

電力用戶作為電力產業(yè)鏈的終端，是決定智能電網能否成功實施的關鍵因素，隨著科技進步和信息化水平的不斷提高，電動汽車，智能儲能設備、智能家電、智能建筑等已成為未來的發(fā)展趨勢。這些新技術的推廣和應用將會改變當前的用能方式。智能電網模式下，影響用戶智能用電響應行為的因素主要有：用戶缺乏需求相應和智能用電的基本知識;傳統(tǒng)技術和原有用能習慣阻礙新技術的推廣和使用;用戶獲得用電信息的及時性、實用性;智能用電的投資與效益的對比;用戶電費支出占總支出的比例大小，所占比重大的較為關注用能方式的轉變;用戶的個人習慣等等。考慮智能電網下運營商所處的動態(tài)競爭的復雜環(huán)境，基于人工智能方法構建了制定決策的模型。同時，為優(yōu)化系統(tǒng)能量管理，基于需求響應試點和真實數據，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②基于有序消費目標和需求側管理建立了具有數據收集、負荷分析、智能需求管理和事后效率評價功能的智能管理系統(tǒng)。通過對119個大用戶進行調查，分析了實施實時電價對大用戶的影響;同時指出，制造業(yè)的價格響應彈性最高為0.16，政府/教育部門的價格響應彈性為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。

需求側管理是智能用電中不可或缺的一部分，它推動需求側管理技術，如智能儀表、通信和控制系統(tǒng)以及其他負荷控制技術，是未來決定智能電網能否成功實施的關鍵因索之一。當前，需求側管理的關鍵技術和項目大體分為：能效項目( Energy Ef-ficiency)、節(jié)能項目(Energy Conservation)、需求響應項目(Demand Response，DR)。其中，智能電網模式下的需求響應是研究的一個熱點問題。智能電網具有良好的互動功能，這就為電網公司提供了實施動態(tài)電價調整的機會，隨著智能電網建設的深入，可以采用的需求響應手段越來越豐富，如直接負荷控制、負荷限制手段、用戶參加調頻、實時電價、智能電表和智能家電的推廣應用等。

4.1.2美國用戶智能響應行為研究

2008年，美國國家能源技術實驗室( NETL)在工業(yè)領域發(fā)起了一系列針對智能電網主要特性的研討會，最終將智能電網主要特性進行了總結。智能電網的建設能進一步推進電力市場改革的進程，而電力市場的設計直接影響需求側響應的效果。得克薩斯電力可靠性委員會(ERC()T)總結了進行電力市場改革的經驗，指出未來電力市場是一個能準確衡量和適應用戶需求相應的競爭市場。盡管當前ERCOT的需求響應總體水平低于電力市場整改前的水平，但在將需求側資源與競爭市場集成為輔助性服務方面取得了很好的前景。同時，ERCOT的經驗還表明，需求側在改革后的電力市場中的參與程度對市場信號是高度敏感的。

對于智能用電以及用戶用電響應行為這一問題，美國開展了很多相關試點項f|。美國西北太平洋國家實驗室(PNNL)在華盛頓()lympic Peninsula地區(qū)進行了智能電網試點工程④，通過數字技術、動態(tài)電價以及消費者導向控制等綜合手段，對該地區(qū)居民用戶、商業(yè)用戶和工業(yè)用戶的用電進行了分散協(xié)調管理。該項目的主要目的之一是研究以市場為基礎的實時電價( Real-time Price，RTP)所能帶來的效益，以及推行RTP的阻礙。結果表明，用戶響應動態(tài)電價，簽訂不同的合同，節(jié)約了電費開支10%左右，平均削減高峰負荷15%，有時通過分散發(fā)電削減高峰負荷10%.推遲了電網、電源投資。過去的成本定價管制和對動態(tài)定價的不支持是推行RTP最大的障礙。

4.1.3 歐盟用戶智能響應行為研究

在過去的幾年中，歐盟各國用電負荷增長，隨著新能源發(fā)電技術得到推廣，相關的技術成本降低，以及對用戶用電行為愈發(fā)重視，這些因素使得歐盟各國更加關注DR技術開發(fā)與應用。目前，影響歐盟各國DR的因素主要包括：缺少到用戶的實時電價信息;一些國家電價管制、表計技術過時;系統(tǒng)運營者把精力集中在供給側;對用戶管理的方法傳統(tǒng)。

2008年，歐盟15國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的基礎是使用能耗管理開關( Power Management Switch，PMS)。通過PMS能夠根據用戶情況，個性化地控制用電負荷。同時，通過電力網絡，利用窄帶電力線通訊技術( Narrow- band PowerLine Communication，NPLC)傳輸控制命令和監(jiān)視信號。ECMS被應用在居民電力用戶、公共設施照明、第三產業(yè)電力用戶、工業(yè)電力用戶等。

歐洲國家居民電力用戶對環(huán)境保護的意識很強，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。不同歐盟成員國使用PV后的行為響應情況不同。以英國為例，PV的接人將影響家庭的能源消費，降低電能消費6%，并將轉移高峰負荷。從家庭用電的角度，系統(tǒng)性能監(jiān)測對用電行為的反應起很大的作用。歐盟部分國家還對驅使電力用戶安裝和使用DER系統(tǒng)的因素進行了分析。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，所以調研的40%荷蘭家庭想自己發(fā)電。文獻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)電的意圖要強于60歲以上的居民;居民住房的所有權、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，國外對智能電網的研究側重于建立一個高效、安全、環(huán)保、靈活應變的智能電力系統(tǒng)，更多地從市場、安全、電能質量、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。當前國內對于智能配電和智能用電的項目主要是集中在智能配電和智能用電的技術支持系統(tǒng)上，對用戶響應行為的相關研究較少。對我國電力用戶智能響應行為進行系統(tǒng)的研究，能更好地實現(xiàn)智能電網的互動功能，這是我國未來智能電網建設中需要關注的問題。