電力需求側(cè)響應是指電力市場價格明顯升高（降低）或系統(tǒng)安全可靠性存在風險時，電力用戶根據(jù)價格信號或激勵措施，改變固有用電模式，減少（增加）用電。實施電力需求側(cè)響應可有效增加電力系統(tǒng)用戶側(cè)調(diào)節(jié)能力，通過平抑尖峰負荷以減緩電網(wǎng)投資，保障電力系統(tǒng)供需平衡，促進電力系統(tǒng)運行效率提升和可再生能源合理消納。

一 河南電網(wǎng)負荷特性基本情況

近年來，河南電網(wǎng)用電負荷快速增長，峰谷差逐年拉大，尖峰負荷持續(xù)時間逐年縮短，單純通過增加電網(wǎng)、電源投資增供負荷存在投入成本高、效率低等問題，實施電力需求側(cè)響應可以引導電力用戶在用電高峰時期削減尖峰負荷，可有效增強電力系統(tǒng)用戶側(cè)調(diào)節(jié)能力，通過平抑尖峰負荷以減緩電網(wǎng)投資，保障電力系統(tǒng)供需平衡，促進電力系統(tǒng)運行效率提升和可再生能源合理消納。

用電負荷快速增長。隨著全省經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整的逐步深入和居民生活水平的提高，近兩年全省負荷增速重回中高速增長軌道，增速為2012年以來最高水平。2017年省網(wǎng)最大負荷5785萬千瓦，同比增長577萬千瓦，增幅11.08%，全省除三門峽以外的17個地區(qū)用電負荷均創(chuàng)歷史新高。今后一段時間，全省電力需求仍將保持剛性增長態(tài)勢（見圖1）。

圖1 2010～2017年省網(wǎng)最大用電負荷及增速變化

年最大負荷一般出現(xiàn)在7～8月。河南電網(wǎng)年負荷曲線存在夏季和冬季兩個高峰，夏季高峰負荷一般出現(xiàn)在7月，冬季高峰負荷一般出現(xiàn)在12月或1月。冬季高峰負荷一般為夏季高峰負荷的75%～90%，2017年為75.7%（見圖2）。

圖2 2010～2017年河南電網(wǎng)年負荷曲線

尖峰負荷持續(xù)時間較短。2017年尖峰負荷（大于等于97%最大負荷）僅持續(xù)5個小時，較2010年減少了2個小時。較低的尖峰負荷持續(xù)時間意味著較低的電網(wǎng)設備利用效率和裝機利用小時，通過實施電力需求側(cè)響應引導用戶“錯峰”用電，平抑尖峰負荷過快增長，提高電網(wǎng)設備利用效率，可適當降低電力系統(tǒng)投資強度（見表1）。

表1 2010～2017年河南省大于等于97%最大負荷持續(xù)時間

最大峰谷差率居高不下。2017年河南省網(wǎng)用電負荷最大峰谷差率為38.0%，較2010年上升了7.4個百分點，占比約40.0%的峰谷差給電力系統(tǒng)調(diào)峰能力帶來困難（見圖3）。

圖3 2010～2017年最大峰谷差與年最大峰谷差率

降溫負荷快速增長。近年來受居民生活水平提高的影響，降溫負荷快速發(fā)展，已經(jīng)成為最大用電負荷的重要構(gòu)成部分，降溫負荷占統(tǒng)調(diào)最大負荷的比重呈現(xiàn)逐年上升趨勢。2017年，受極端高溫天氣影響，省網(wǎng)降溫負荷達到2230萬千瓦，占統(tǒng)調(diào)最大負荷比重為38.5%，較2010年提高10.4個百分點。

隨著能源轉(zhuǎn)型和電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，隨機性、波動性較大的可再生能源快速發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)峰僅依靠調(diào)峰電源已不能滿足需要，不僅需要新增更多靈活性調(diào)峰電源，還需要通過需求側(cè)響應構(gòu)建電力系統(tǒng)用戶側(cè)調(diào)節(jié)能力，釋放工業(yè)、居民和商業(yè)等用戶的用電彈性。

二 選擇評估用戶的基本原則

由于生產(chǎn)工藝和流程的差異，不同用戶的負荷特性不同，削峰能力也不同。通過對用戶削峰潛力的評估，在實施電力需求側(cè)響應時，可以快速鎖定響應能力強、規(guī)模大的用戶，確保需求響應順利實施。為快速評估一個地區(qū)的需求響應規(guī)模，可遵循以下原則。

1.優(yōu)先評估工業(yè)用戶

第二產(chǎn)業(yè)用電負荷在全省用電負荷中占比最高，約為40%。由于第二產(chǎn)業(yè)主要由工業(yè)和建筑業(yè)構(gòu)成，工業(yè)用戶在負荷構(gòu)成中占比也較高。以2017年夏季大負荷為例，第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、城鄉(xiāng)居民生活和廠用及網(wǎng)損的占比為3∶41∶17∶33∶7。工業(yè)用戶還有一定的調(diào)節(jié)基礎，在不影響工業(yè)企業(yè)正常生產(chǎn)能力的前提下，具有通過優(yōu)化生產(chǎn)流程和關(guān)停部分非生產(chǎn)性設備轉(zhuǎn)移一定負荷的能力。同時，工業(yè)企業(yè)對價格敏感度高于其他行業(yè)。在適當?shù)碾妰r激勵條件下，工業(yè)企業(yè)基于生產(chǎn)成本的考慮，參與電力需求側(cè)響應的積極性較高。

2.優(yōu)先評估用電大戶

不同地區(qū)資源稟賦不同，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也存在一定的差異，用戶的用電規(guī)模也有較大差異。從用電規(guī)模大小的角度考慮，對地區(qū)內(nèi)用電量較大的用戶進行削峰潛力評估，可快速掌握一個地區(qū)的整體削峰規(guī)模，避免了大范圍調(diào)研和低效率評估狀況。

3.評估居民和一般工商業(yè)用戶

降溫負荷具有“規(guī)?？偭看?、短時響應效果好、用戶分散”的特點。近年來降溫負荷快速發(fā)展，降溫負荷主要分布在居民和一般工商業(yè)用戶中，用戶規(guī)模較小，分布廣泛。研究表明，空調(diào)停電半小時不會影響人體對溫度變化的感知，卻能較大降低用電負荷。如果能夠合理設計激勵機制，吸引廣泛的居民和一般工商業(yè)用戶參與，聚沙成塔，定能發(fā)揮巨大的調(diào)節(jié)效果。

三 主要工業(yè)用戶削峰潛力評估研究

依據(jù)“優(yōu)先工業(yè)用戶、優(yōu)先用電大戶”的選擇原則，以《河南省2017～2018年秋冬季工業(yè)企業(yè)錯峰生產(chǎn)實施方案》中涉及的有色、化工、非金屬等15大行業(yè)、1741家企業(yè)作為研究對象，對2017年河南省主要工業(yè)用戶電力需求側(cè)響應削峰潛力進行評估。

（一）實施月份和響應時段

電力需求側(cè)響應的削峰措施一般選擇在電網(wǎng)尖峰負荷時段，或供電緊張存在缺口的時段實施。2010～2017年河南省年最大負荷均出現(xiàn)在7～8月午高峰（11∶00～14∶00）期間。2017年全省最大負荷出現(xiàn)在7月24日12時54分，為5785萬千瓦。根據(jù)歷年尖峰負荷出現(xiàn)時段，將削峰實施月份確定為7月，響應時段確定為11∶00～14∶00（見表2和圖4）。

表2 2010～2017年河南省統(tǒng)調(diào)最大負荷及出現(xiàn)時間

圖4 2017年河南省電網(wǎng)夏季典型日負荷曲線

（二）典型日負荷特性分析與響應潛力評估

選取日負荷率與需求側(cè)響應實施月平均日負荷率最接近且負荷曲線無異?；兊墓ぷ魅兆鳛榈湫腿??；?017年7月統(tǒng)調(diào)負荷數(shù)據(jù)，選定典型日為2017年7月18日。

對15大行業(yè)典型日負荷特性進行分析，計算出典型日行業(yè)i日平均負荷率λ_i，以及需求側(cè)響應時段的最大負荷L_i，max和平均負荷率Γ_i。根據(jù)“誰抬峰，誰響應”的原則，如果滿足“Γ_i＞λ_i”，表明需求側(cè)響應時段的用電負荷水平高于當日的用電平均水平，此時段負荷構(gòu)成了當日的峰段負荷，具有削峰參與電力需求側(cè)響應的條件。計算該行業(yè)i的需求側(cè)響應潛力R_i，R_i=L_i，max×（1-Γ_i）。

對需求側(cè)響應時段最大負荷L_i，max前5位行業(yè)進行介紹。

1.有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)

有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)是河南省工業(yè)重要行業(yè)。該行業(yè)的典型日負荷曲線基本為一直線，用電量大，負荷起伏波動較小基本無變化。波動主要受生產(chǎn)狀況、銷售狀況等外界因素的影響，生產(chǎn)工藝調(diào)節(jié)靈活，適宜參與需求側(cè)響應（見圖5）。

圖5 2017年有色行業(yè)典型日負荷曲線

該行業(yè)在規(guī)定的需求側(cè)響應時段（11：00～14：00）內(nèi)有明顯抬峰趨勢。其日負荷率λ為0.973，需求響應時段的平均負荷率Γ為0.987。因為Γ＞λ，所以該行業(yè)考慮參與需求側(cè)響應。該行業(yè)在響應時段（11：00～14：00）內(nèi)最大負荷為469.82萬千瓦，該行業(yè)需求側(cè)響應規(guī)模為469.82×（1-0.987）=6.11萬千瓦。

2.化學原料及化學制品制造業(yè)

化學原料及化學制品制造業(yè)的典型日負荷曲線波動較小，基本為一條直線，負荷上升的趨勢不明顯。

該行業(yè)在規(guī)定的需求側(cè)響應時段（11：00～14：00）內(nèi)有抬峰趨勢（見圖6）。其日負荷率λ為0.968，需求側(cè)響應時段的平均負荷率Γ為0.991。因為Γ＞λ，所以該行業(yè)考慮參與需求側(cè)響應。該行業(yè)在響應時段（11：00～14：00）內(nèi)最大負荷為234.99萬千瓦，該行業(yè)需求側(cè)響應規(guī)模為234.99×（1-0.991）=2.11萬千瓦。

圖6 2017年化工行業(yè)典型日負荷曲線

3.非金屬礦物制品業(yè)

非金屬礦物制品業(yè)的日負荷曲線波動較大，在需求側(cè)響應時段出現(xiàn)高峰負荷值，在9：00～10：00和19：00～21：00附近出現(xiàn)兩個低谷，這也說明該行業(yè)生產(chǎn)具有可中斷性，適用于以輪休方式參與階段性錯避峰限電。

圖7 2017年非金屬行業(yè)典型日負荷曲線

該行業(yè)耗能較大，負荷波動明顯，在規(guī)定的需求側(cè)響應時段（11：00～14：00）有明顯抬峰趨勢（見圖7）。其日負荷率λ為0.893，需求側(cè)響應時段的平均負荷率Γ為0.944。因為Γ＞λ，所以該行業(yè)考慮參與需求側(cè)響應。該行業(yè)在響應時段（11：00～14：00）內(nèi)最大負荷為168.86萬千瓦，該行業(yè)需求側(cè)響應規(guī)模為168.86×（1-0.944）=9.46萬千瓦。

4.黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)

黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)的典型日負荷曲線呈振蕩波動，并且在需求側(cè)響應時段內(nèi)負荷呈上升趨勢（見圖8）。

圖8 2017年黑色行業(yè)典型日負荷曲線

該行業(yè)耗能較大，其日負荷率λ為0.897，需求響應時段的平均負荷率Γ為0.899。因為Γ＞λ，所以該行業(yè)考慮參與需求側(cè)響應。該行業(yè)在響應時段（11：00～14：00）內(nèi)最大負荷為209.43萬千瓦，該行業(yè)需求響應規(guī)模為209.43×（1-0.899）=21.15萬千瓦。

5.采礦業(yè)

采礦業(yè)的典型日負荷曲線在需求側(cè)響應時段內(nèi)有明顯抬峰趨勢，且負荷較大，在14：00～15：00時出現(xiàn)峰值，之后持續(xù)保持較高負荷水平，有較大的需求側(cè)響應潛力（見圖9）。

圖9 2017年采礦行業(yè)典型日負荷曲線

該行業(yè)在規(guī)定的需求側(cè)響應時段（11：00～14：00）有明顯抬峰趨勢。其日負荷率λ為0.89，需求響應時段的平均負荷率Γ為0.94。因為Γ＞λ，所以該行業(yè)考慮參與需求側(cè)響應。該行業(yè)在響應時段（11：00～14：00）內(nèi)最大負荷為68.97萬千瓦，該行業(yè)需求側(cè)響應規(guī)模為68.97×（1-0.94）=4.14萬千瓦。

其他行業(yè)以此方法，進行削峰潛力評估，并按照響應規(guī)模R_i降序排列，即可得到參與電力需求側(cè)削峰響應的行業(yè)優(yōu)先級排序。在實施響應邀約階段，可基于削峰目標的大小，按照此優(yōu)先級順序發(fā)送響應邀約，確保實施迅速可控。

表3 十五大行業(yè)削峰潛力和優(yōu)先級排序

由表3可以看出，通用及專用設備制造業(yè)和醫(yī)藥制造業(yè)在需求側(cè)響應時段（11：00～14：00）負荷水平較低，無參與抬高需求響應時段（用電高峰）的負荷，此兩個行業(yè)需求側(cè)響應削峰規(guī)模為0（見圖10和圖11）。

圖10 2017年通用及專用設備制造行業(yè)典型日負荷曲線

圖11 2017年醫(yī)藥制造行業(yè)典型日負荷曲線

綜上所述，全省15大行業(yè)、1741家企業(yè)在需求側(cè)響應時段內(nèi)最大負荷約為1224萬千瓦，總的響應潛力為46.85萬千瓦，削峰潛力占最大負荷的3.8%。

四 試點區(qū)域非工業(yè)用戶削峰潛力

目前，全省降溫負荷總量超過2000萬千瓦，降溫負荷具有“規(guī)?？偭看?、短時響應效果好、用戶分散”的特點。降溫負荷主體多為居民、商場和酒店，居民和一般工商業(yè)可以通過短時（最長半小時）停用空調(diào)負荷來參與電力需求側(cè)響應，原則上，空調(diào)負荷可以短時間全部停運避峰。由于首次開展試點，考慮用戶參與意愿和實施可行性，針對鄭州、駐馬店、信陽、蘭考四試點地區(qū)，試點調(diào)研集中在具有大型中央空調(diào)的商業(yè)、超市、百貨、酒店和寫字樓等十幾家較大型有典型性的用戶。2018年在試點地區(qū)共實際組織一般工商業(yè)用戶削峰潛力約5.3萬千瓦（見表4）。

表4 四試點地區(qū)自愿參與需求側(cè)響應的中央空調(diào)情況

五 結(jié)論與建議

（一）各行業(yè)因生產(chǎn)流程和工藝不同而削峰潛力不同

各行業(yè)因受生產(chǎn)流程和工藝影響，在需求響應時段內(nèi)負荷規(guī)模和特性存在差異，削峰潛力存在差異。以有色、化工、非金屬等15大行業(yè)、1741家企業(yè)作為樣本，響應能力排名靠前的五個行業(yè)依次是：黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、采礦業(yè)、化學原料及化學制品制造業(yè)。2017年1741家企業(yè)電力需求側(cè)響應削峰潛力為47萬千瓦，削峰潛力為最大負荷的3.8%。

（二）非工業(yè)用戶降溫負荷削峰潛力總量大且實施效果好

目前，全省降溫負荷總量超過2000萬千瓦，具有“規(guī)?？偭看?、短時響應效果好、用戶分散”的特點。降溫負荷主體多為居民、商場和酒店，居民和一般工商業(yè)可以通過短時（最長半小時）停用空調(diào)負荷來參與電力需求側(cè)響應，空調(diào)負荷可以短時間全部停運避峰。建議進一步挖掘非工業(yè)用戶降溫負荷參與需求側(cè)響應的潛力。

（三）需求側(cè)響應內(nèi)涵有待進一步拓展

有色、化工、建材、黑色等重點用電行業(yè)既是河南省傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)，也是高耗能行業(yè)。按照國家發(fā)改委頒布的《有序用電管理辦法》，高耗能行業(yè)企業(yè)被列入有序用電重點實施范圍。為最大限度減少度夏期間執(zhí)行有序用電措施對重點用電行業(yè)生產(chǎn)影響，建議重點行業(yè)企業(yè)在迎峰度夏高峰時段（7月15日～8月15日，重點是7月15日～7月31日）主動實施工業(yè)企業(yè)季節(jié)性錯避峰。工業(yè)企業(yè)季節(jié)性錯峰，就是通過合理調(diào)整大客戶年度檢修或停產(chǎn)時間，將大客戶年度計劃檢修或停產(chǎn)盡可能轉(zhuǎn)移至夏季（冬季）負荷高峰，削峰填谷，降低最大負荷需求，增強基礎負荷調(diào)控能力，最大限度地拉平年度負荷曲線，提高電力資源利用效率，保障廣大居民客戶可靠用電。建議各行業(yè)企業(yè)合理調(diào)整生產(chǎn)及檢修時間，在基本不影響企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的前提下將年度檢修或停產(chǎn)時間安排在夏季用電高峰，最大限度降低度夏高峰時段對企業(yè)生產(chǎn)的影響。

（四）建議盡快出臺需求側(cè)響應激勵機制

加快出臺需求側(cè)響應激勵機制，進一步發(fā)揮工業(yè)用戶靈活參與需求側(cè)響應負荷潛力，釋放居民和一般工商業(yè)負荷的用電彈性，鼓勵并引導電動汽車、儲能等參與電力需求側(cè)響應，培育負荷集成商等新興市場主體，推動電力需求側(cè)響應規(guī)?；l(fā)展。建議將工業(yè)企業(yè)季節(jié)性錯峰納入電力需求側(cè)響應，出臺工業(yè)企業(yè)季節(jié)性錯峰電力需求側(cè)響應補貼政策，對將年度檢修或停產(chǎn)時間主動轉(zhuǎn)移至夏季高峰用電時段且連續(xù)時間在5天以上的工業(yè)企業(yè)實施補貼等激勵政策。需求側(cè)響應激勵機制的形成不僅可實現(xiàn)各類用戶主動參與需求側(cè)響應，還可進一步促使用戶深度挖掘參與響應的潛力。