北理工團(tuán)隊(duì)在電力需求響應(yīng)方面取得研究成果
發(fā)布日期：2023-11-07 供稿：管理學(xué)院 攝影：管理學(xué)院
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近日,，北京理工大學(xué)王兆華教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“Incentive based emergency demand response effectively reduces peak load during heatwave without harm to vulnerable groups”以研究長(zhǎng)文（Research article）的形式發(fā)表于《自然》雜志子刊《自然·通訊》（Nature Communications）。北京理工大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院王兆華教授為第一作者,，博士生陸彬,、王博教授、張斌教授以及美國(guó)馬里蘭大學(xué)的邱月明教授是論文的共同通訊作者,。北京理工大學(xué)為論文第一署名單位,。
隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電氣化進(jìn)程的推進(jìn)，家庭用電需求激增,，是電力高峰負(fù)荷兩位數(shù)增長(zhǎng),、峰谷差加大、高峰供電不足問(wèn)題的重要原因,，“尖峰時(shí)刻”限電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,。隨著新能源并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大,，電力供需平衡壓力和新能源消納困難將長(zhǎng)期并存,，引入需求側(cè)資源協(xié)同構(gòu)筑新型電力系統(tǒng)已成為必然選擇。研究發(fā)現(xiàn),，基于激勵(lì)的緊急需求響應(yīng)（EDR）措施可以通過(guò)提供額外補(bǔ)償來(lái)減少高峰時(shí)段的需求,，然而目前尚不清楚居民是否能在極端高溫等情況下?tīng)奚约旱氖孢m生活來(lái)度響應(yīng)電網(wǎng)的邀約。
為此,，王兆華教授團(tuán)隊(duì)在夏季持續(xù)極端高溫天氣期間,，針對(duì)中國(guó)南方地區(qū)二十余萬(wàn)戶家庭開(kāi)展了一系列基于激勵(lì)的EDR措施試點(diǎn)實(shí)驗(yàn),。研究對(duì)象包括受到EDR激勵(lì)覆蓋的實(shí)驗(yàn)組、未確認(rèn)參與的無(wú)回復(fù)組和未受任何刺激的對(duì)照組,，本文提供了一個(gè)完整的分析框架以估計(jì)EDR隨機(jī)分配選擇和EDR激勵(lì)覆蓋的影響效果,。量化了經(jīng)濟(jì)激勵(lì)如何促使家庭在高峰時(shí)段轉(zhuǎn)變其電力消費(fèi)模式，驗(yàn)證了EDR在平衡電力峰值需求中的重要價(jià)值,；異質(zhì)性分析進(jìn)一步揭示了不同群體的差異性表現(xiàn),，為制定更精準(zhǔn)的策略提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐；政策的可持續(xù)性分析結(jié)果表明了反復(fù)頻繁的政策實(shí)施并未削弱其調(diào)節(jié)效果,，該研究可為深入聚合居民側(cè)等靈活性資源,、定制化開(kāi)發(fā)激勵(lì)措施提供參考，如圖1所示,。
圖1：基于激勵(lì)的EDR措施對(duì)異質(zhì)群體高峰時(shí)期用電的影響,。（a-d. 描述了不同群體中EDR組和無(wú)通知組的電力節(jié)約量?？v坐標(biāo)表示基準(zhǔn)日和處理日之間的用電量（以千瓦時(shí)為單位）的差異,。a.整體效果； b.城市和農(nóng)村家庭,；c.有兒童的家庭,；d.有老人家庭）
研究發(fā)現(xiàn)，基于激勵(lì)的緊急需求響應(yīng)措施有效降低高峰時(shí)段的電力消耗,。被隨機(jī)挑選的居民用戶在高峰時(shí)段的用電量平均減少了1.02%,，實(shí)際參與EDR計(jì)劃的居民用戶減少了7.32%。其中,，城市高收入家庭在減少高峰時(shí)段用電方面表現(xiàn)最佳,，有老人的家庭對(duì)EDR計(jì)劃反應(yīng)積極，而有孩子的家庭響應(yīng)并不明顯,。同時(shí),，政策的反復(fù)實(shí)施并未導(dǎo)致調(diào)節(jié)效果的減弱，并且參與次數(shù)越多,，高峰時(shí)段節(jié)省的電量越大,。從成本效益上來(lái)看，EDR在減緩夏季高峰期新建電廠的需求和降低工業(yè)部門(mén)的電量損失方面表現(xiàn)突出,，其成本遠(yuǎn)低于電廠建設(shè)和企業(yè)稅收損失,。與基于分時(shí)電價(jià)的需求響應(yīng)措施不同，基于激勵(lì)的EDR通過(guò)額外激勵(lì)手段,，引導(dǎo)用戶自愿減少用電量,，而不增加弱勢(shì)群體的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)，并且有效地將用電需求從熱浪期間的高峰時(shí)段轉(zhuǎn)移出來(lái)。EDR措施的重復(fù)實(shí)施提高了效率,，證明了其在應(yīng)對(duì)季節(jié)性電力供需矛盾,、減少碳排放方面的實(shí)用性和靈活性，對(duì)電力市場(chǎng)受到監(jiān)管的國(guó)家尤為有益,，如表1所示,。
表1：評(píng)估EDR激勵(lì)覆蓋的影響效果
該研究工作是國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目和教育部哲學(xué)社會(huì)科學(xué)重大研究項(xiàng)目等的階段性工作成果,。
原文信息及鏈接：
Zhaohua Wang, BinLu*, Bo Wang *,Yueming (Lucy) Qiu*,Han Shi, Bin Zhang*, Jingyun Li, Hao Li, Wenhui Zhao. Incentive based emergency demand response effectively reduces peak load during heatwave without harm to vulnerable groups. Nature Communications (2023).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-41970-8
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41970-8
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