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1、高回报性的节能减排解决方案 2015年9月 保尔森对话 会报告 需求响应 减少弃电： 增加电力行业的需求响应 （措施） 有助于提高中国电网的灵活性， 并消纳更多可再生能源。 2015 保尔森基金会 版权所有 联系: mediapaulsoninstitute.org 设计: 汉点公司 关于保尔森基金会 保尔森基金会由亨利 保尔森先生在2011年创立， 是一家 “知行合一” 的智库。 基金会的使命是推动环境保护及中美 两国的可持续发展， 并加强两国的经济互依关系， 推进跨界投资。 基金会的工作基于以下原则： 只有中美两国互补协 作， 才能应对当今最紧迫的经济和环境挑战。 基金会是一个独立的非党派
2、机构， 总部位于芝加哥大学， 同时在北京、 旧 金山、 纽约和华盛顿设有工作团队。 基金会的工作主要是通过项目、 倡导和研究推动经济增长， 以创造工作机会、 推动 可持续城镇化发展、 推行负责任的环境政策。 智库发表的研究报告主要针对中国当前面临的最重要的宏观经济问题、 能源战略及中美经济关系问题。 更多信息请访问我们的网站 。 关于本系列报告：强化市场机制，改善空气质量 本报告为保尔森基金会气候变化与空气质量 （CCAQ） 项目组2015年度系列报告之一。 报告就如何利用市场机制减少 引起气候变化的常规污染物及温室气体排放， 为政府决策机构和政策影响机构提供参考性政策建议， 所涵盖的主题 包
3、括电力行业改革、 电力需求响应、 碳排放权交易体系和建筑能效公示。 强化市场机制 改善空气质量 需 求 响 应 高回报性的节能减排解决方案 合作作者 Mona Yew (游梦娜) 自然资源保护协会 Merisha Enoe (尹美霞) 和 Anders Hove (侯安德) 保尔森基金会 中方战略顾问 张玮 国家电网，国网能源研究院 周伏秋 国家发改委能源所 报告外审专家 Pierre Bull 自然资源保护协会 Max Dupuy (戴翎松) 睿博能源智库 Lucian Ion (路熙安) 西门子 王万兴 能源基金会 张玮 国家电网，国网能源研究院 对上述顾问和专家的致谢不代表他们赞同本报告
4、所陈述的全部观点。 改善电网运营： 需求响应有助于在用电高峰期削减 尖峰负荷， 从而实现节能并降低断电的风险。 1强化市场机制， 改善空气质量 需求响应 目录 1 导言 2 2 美国需求响应角色转变及经验 6 3 中国需求响应的发展历程及现状 13 4 需求响应有助于中国实现发展目标 18 5 建议和结论 22 作者简介 24 致谢 25 参考与注释 26 2保尔森基金会 需 需求响应是需求侧管理的一个组成部分， 是指通过分时电价， 或 利用资金补贴等激励机制鼓励电力用户降低用电高峰期间的电力 消耗， 以此改变电力终端用户的能源消费模式。 中国已经做好准备 大规模推行需求响应， 加速实现控煤减
5、排目标。 本文总结了美国发展需求响 应的成功经验， 并探讨中国应如何通过广泛开发类似项目 （特别是工业领域 的能源用户） 以降低能耗， 减少温室气体排放， 实现大气污染治理目标， 并发 展新兴产业。 本文的目的是为中国推进现有需求响应的努力提供一些建议， 讨论几种 通过需求响应来利用可再生能源并减少排放的市场化改革方案。 从经济和气候的角度看， 电力行业的需求响应对中国来说都是一项战略 投资。 中国严重依赖燃煤电厂 ， 致使电力行业成为中国温室气体的最大排放 源。 因此， 电力行业的脱碳对于中国兑现在2030年之前达到温室气体排放 峰值的承诺至关重要。 需求响应可以通过多种手段帮助减少温室气体
6、排放 和常规污染物排放。 首先， 需求响应有助于降低对新增燃煤电厂的需要， 在电力需求高峰时 增加调度资源。 随着中国夏季空调用电的增长， 电力需求峰谷差日益扩大。 而发电侧， 中国主要依靠燃煤电厂参与电力系统调峰。 降低高峰负荷不仅能 改善电网的稳定性， 也能提高电力系统的效率， 减少温室气体和常规污染物 的排放。* 其次， 需求响应是一种灵活手段， 有助于中国相对缺乏弹性的电网消纳 更多的可再生能源， 由于中国天然气供应量低于欧洲和北美， 这一点就变得 尤其重要。 改善可再生能源的综合利用可以降低对煤炭的依赖。 最后， 需求响应有利于促进中国电力行业的市场化改革。 这是因为， 需 求响应项
7、目针对电力需求最高 （或最低） 时的用户消费行为， 鼓励消费者实 时调整消费行为， 在支持电网稳定性和降低电厂排放方面发挥积极作用。 需 求响应还可以在能效产品和服务领域创造新的商业机会， 例如， 开发家庭能 源管理应用， 研制低能耗电器， 为希望提高经营能效的商业用户提供咨询服 务。 1. 导言 中国严重依赖燃煤电 厂 ， 致使电力行业成为 中国温室气体的最大 排放源。 * 燃煤电厂的启动和关闭都需要更长时间。通过燃煤电厂调峰意味着电厂必须在低需求期间以低产出水平保持运转。 3强化市场机制， 改善空气质量 需求响应 需求响应远不止是电网应急资源。 当今的需求响应技术能够提高电网的 稳定性，
8、减少火电厂的排放量， 提高风能和太阳能的利用率， 并更好地调整 电力生产和用电方式。 中国决策层可以从大量国际经验 （例如美国的经验） 中得到有益的启示。 本文将围绕以下几个要点展开讨论： h 美国的经验表明，需求响应具有可 观的经 济 效 益。例如，PJ M Interconnection(美国一家大型的电力系统独立运营商)在一次容量竞 拍中采购需求响应资源， 为用户节省了高达12亿美元的投资。 1 良好的经 济效益推动了全球需求响应市场的增长， 中国应确保能从这一趋势中充 分受益。 h 如果加上克服各项障碍的配套政策， 需求响应就可以支持中国电网消纳 更多的可再生能源， 减少排放， 提高电
9、网系统的可靠性和营运效率， 降低 对峰值发电量的需求。 h 需求响应促进技术和商业模式创新， 使终端用户与电力公司之间的沟通 更简单和直接， 并为消费者提供实时用能数据。 在美国， 这些新模式有可 能改善甚至彻底变革消费者和电力公司管理能源利用的方式， 特别是避 峰用电。 这些创新许多都可以在中国推广 。 通过需求侧管理政策和试点项目， 以及广泛实施的分时电价和可中断供 电合同， 中国已经为需求响应奠定了坚实的基础， 但仍然存在一些重大的体 制和市场障碍。 本文的结论部分简要总结了解决这些问题以及充分利用需 求响应的环境和经济效益的政策建议。 1.1 需求响应概述 需求响应是需求侧管理的一个方
10、面， 需求侧管理是指通过改善电力用户 的能源消费模式， 以降低能源需求 （负荷） 及推迟对新电厂或输配电网扩容 的需求。 2 需求侧管理措施可包括因能源效率提高 （在保持相同或更高的舒 适度、 产出和质量的同时降低能源消耗） 而永久性地降低需求， 因节能行为 （比如在不使用时关灯） 而暂时降低需求， 实行负荷管理和需求响应。 有关 需求响应的一些常见例子包括暂停工业设施的生产活动， 或夏季提高空调 的设置温度以减少电力负荷。 需求响应对中国的电力需求侧管理来说是一个相对较新的概念， 正日 益受到重视。 本文重点讨论一些需求响应措施和项目， 特点是电力终端用户 对某个信号 （比如电价、 财务激励
11、或某个电网事件） 做出响应而降低可调度 需求响应促进技术和 商业模式创新， 使终端 用户与电力公司之间 的沟通更简单和直接， 并为消费者提供实时 用能数据。 4保尔森基金会 的电力消费量， 以满足特定需要 （比如供电短缺、 可再生能源并网或电网系 统限制） 。 值得注意的是， 中国和美国的电力公司都实施了多种电价方案 （电 费表） ， 比如分时电价和阶梯电价， 以推广优化发电和电网资产利用率的用 电模式。 虽然这种定价方案也可以被视为需求者的某种响应形式， 但本文着 重介绍能够直接降低可调度发电需要的需求响应措施。 扩大需求响应有助于： 电网系统消纳更多间歇性 可再生能源 提高消费者的能源消费
12、 意识，控制能源消费 提高能效产品的需求 降低温室气体和常规 污染物排放 降低新建燃煤电厂的需求 5强化市场机制， 改善空气质量 需求响应 定义 辅助服务 使用旋转备用 （已并网、 运行并根据电网请求随时可用的额外发电能力） 和非旋转备用 （根 据电网请求可用， 但未并入系统的额外发电能力） ， 及调频资源 （例如储能） 3 的频率、 电压 和系统恢复服务， 帮助电网运营商保持电力系统的平衡。 许多辅助服务仅用于短时间 （以 分、 秒或毫秒计） 内增加或降低发电量。 中国目前通过燃煤电厂来提供大部分的辅助服务， 而在其它国家， 这些服务通常由天然气发电机、 储能、 需求响应甚至是可再生能源发电
13、机 来提供。 4 需求响应 电力需求侧管理 （见下文） 的内容之一， 包括电力公司、 系统运营商及用户根据价格信号和 其它激励措施在特定时段内降低负荷。 与需求侧管理产生的节能不同， 需求响应产生的节 能有时间依赖性。 需求响应资源分为可调度与不可调度两类。 需求侧管理 利用激励手段， 比如资金奖励、 补贴和教育计划， 来降低整体能源消耗或移峰填谷， 减少 为满足用电需求增长而在基础设施及电厂运营上进行的额外投入。 直接负荷控制 在用电高峰期间或特殊时段， 允许电力公司通过关闭或循环开关用电设备直接控制用户用电。 可调度需求响应 指电网运营商随时可调用的需求响应资源， 如按预定的数量和时段 （
14、例如数小时） 开启或 关闭用电设备。 可调度发电 可调度发电可以根据电网运营商的请求即刻调用。 可调度发电包括热电 （燃煤和燃气） 和 水力发电。 太阳能和风能资源间歇性较大， 属于不可调度资源。 调频 在数秒至数分钟内上调或下调发电量的服务。 储能和热电都可以提供调频服务。 可中断供电合同 电力公司和大型 （通常是商业或工业） 电力用户之间的协议。 根据协议， 用户同意在电力短 缺期间减少预定的耗电量。 签约用户可以领取资金补贴或享受优惠电价。 负荷系数 平均负荷除以某特定时段的峰值负荷。 一般来说， 以高负荷系数运行的热电厂具有较高的 运营效率。 负荷管理 使用分时电价、 直接负荷控制、
15、需求响应项目和可中断负荷电价等措施来降低高峰需求期 间的电力负荷。 净负荷 总负荷减去不可调度发电 （比如风能和太阳能发电） 。 随着本地负荷中风能和太阳能发电 量比例的上升， 净负荷的间歇性会变大， 通常对热电机组提出更陡峭的爬坡要求。 不可调度需求响应 电网运营商无法直接控制或在预定时段以预定量开启或关闭的需求响应资源。 分时电价就 是一个例子。 峰值负荷 一个时间段 （日、 月或季节） 内最高峰的电力需求。 分时电价 根据不同用电时段制定电价， 如在用电高峰期收取较高价格， 在用电需求低时收取较低价格。 间歇性可再生能源 比如风能和太阳能光伏等可再生能源， 由于其电力输出的间歇性质， 无
16、法被瞬间调度 （不 可调度） 到电网系统。 仅在有储能设施时， 间歇性可再生能源才能被调度。 6保尔森基金会 2.1 美国需求响应简史 创新、 竞争和有利的监管环境是美国需求响应市场蓬勃发展的关键因 素。 本节将从美国的需求响应简史开始， 介绍需求响应项目如何逐步发展、 完善和塑造了美国日益复杂而灵活的电网系统。 历史上， 美国的电力公司运用直接负荷控制等需求管理方案及可中断电 价来保护电网系统， 应对电网突发事件。 5 由于电网运行安全、 可靠始终是电 力公司及电网系统运营商的首要任务， 6 直接负荷控制和可中断电价方案已 成为电力公司需求响应措施的主要组成部分。 7 随着时间的推移， 美国的能源格局变得日益复杂和动态化， 因此需要构 建一个更智能、 更灵活的电网。 在若干因素的推动下， 美国已形成一个充满 挑战和竞争的环境， 监管机构和电力公司必须以经济、 环保的方式确保满足 能源需求。 8 这些因素包括： 可再生能源和分布式技术不断进步， 电网基础设 施老化 （老化压力会随温度上升而增大） ， 清
