需求响应 (Demand Response) 在全球的应用情况是怎样的？

需求响应：正在全球范围内重塑能源格局的变革力量

需求响应（Demand Response, DR），这项允许电力用户根据电网信号调整用电行为，从而在电力系统需要时（例如高峰负荷时段或设备故障时）减少用电的技术和市场机制，正以前所未有的速度在全球范围内渗透和发展。它不再是电力行业的边缘概念，而是日益成为保障电网稳定、提升可再生能源消纳能力、降低能源成本以及增强能源韧性的关键工具。

我们不妨从几个维度来审视需求响应在全球的应用现状，这其中蕴含着各国在能源转型浪潮中不断探索和创新的足迹。

一、 政策驱动与市场机制：各国差异化探索的路径

需求响应的推广与应用，很大程度上受到各国政府政策导向和市场设计的影响。

北美市场：先行者与多元化模式

美国和加拿大是需求响应的先行者，尤其是在独立系统运营商（ISOs）和区域传输组织（RTOs）主导的市场中，需求响应已成为不可或缺的资源。

美国： 各州和区域市场的设计差异很大。
东北部市场（如PJM, NYISO, ISONE）： 这些市场拥有成熟的容量市场和电力现货市场，需求响应资源可以作为“容量”被纳入市场，在高峰时段提供可靠的电力供应，获得相应的补偿。它们还发展了各种更细分的DR产品，例如快速响应型DR（快速卸载，通常在几分钟内完成）、价格响应型DR（对实时价格变化做出反应）以及可靠性型DR（在电网紧急情况下提供帮助）。虚拟发电厂（VPP）的兴起，更是将分散式的DR资源整合起来，形成具有规模效应的聚合体，使其能够参与到批发电力市场中。
西部市场（如CAISO）： 加州在需求响应方面一直处于领先地位，其市场设计高度支持可再生能源的整合。CAISO的市场允许DR资源提供频率调节、电压支持等辅助服务。加州还积极推广“客户侧资源”的概念，将分布式储能、电动汽车充电等也纳入DR的范畴。其“需求响应聚合商”（Aggregators）扮演着至关重要的角色，他们通过合同管理和技术平台，将成千上万个小型负荷用户整合起来，作为统一的资源参与市场交易。
德克萨斯州（ERCOT）： ERCOT的市场设计也非常独特，其实时电价（RealTime Pricing）和高峰时段激励措施促进了大量工业和商业用户的需求响应参与。ERCOT是第一个将DR作为一种“服务”纳入其现货市场的区域之一。
加拿大： 加拿大安大略省（IESO）的需求响应项目也相当活跃，特别是其“需求响应服务”（Demand Response Services）以及针对零售客户的激励计划。

欧洲市场：整合与标准化进程加速

欧洲在需求响应方面的政策制定和市场发展呈现出加速整合的趋势。欧盟委员会通过《清洁能源一揽子计划》（Clean Energy Package）等一系列法规，大力推动需求响应的发展和市场准入。

英国： 作为较早推广DR的国家，英国的National Grid拥有成熟的“辅助服务”（Ancillary Services）市场，需求响应是其中重要的组成部分，例如“动态 खरेदी”（Dynamic Purchasing）和“响应性采购”（Response Procurement）。商业和工业用户通过不同的合同参与其中，例如在电网出现紧急情况时减少用电以获得补偿。
德国： 德国的电力市场监管机构一直在努力推动DR的整合，特别是在电网容量管理和可再生能源平滑方面。德国市场的设计允许DR资源参与到频率调节等辅助服务市场中，并且在一些区域推广了“实时电价”项目，鼓励用户根据实时电力价格调整用电。
北欧国家（如Nord Pool）： 在Nord Pool市场，价格驱动的需求响应已经成为常态，尤其是在可再生能源发电波动较大的情况下，用户可以通过调整用电时间来规避高价时段。一些国家还在探索更主动的DR机制，例如通过智能家居设备实现自动化的响应。

亚洲市场：快速成长与本土化创新

亚洲地区的需求响应应用正处于快速发展阶段，许多国家正积极学习和借鉴国际经验，并结合自身电网特点进行本土化创新。

中国： 中国在需求响应方面的探索尤为引人注目，特别是在国家大力推动能源革命和构建“以新能源为主体的新型电力系统”的背景下。
试点项目与区域性市场： 中国各地电力交易中心和电网企业都在积极开展需求响应试点项目，涵盖工业、商业以及部分居民用户。一些省份（如山东、南方区域）已经建立了较为完善的电力辅助服务市场，并将需求响应纳入其中，使其能够通过参与调峰、调频等获得补偿。
虚拟电厂的探索： 类似美国和欧洲的VPP概念，在中国也受到高度关注。许多科技公司和能源服务商正积极布局，希望整合分布式光伏、储能、电动汽车以及可控负荷，构建具有聚合能力的虚拟电厂，参与电网的实时调度和市场交易。
工业用户的参与： 中国拥有庞大的工业用户群，这些用户在生产过程中往往具有较高的负荷弹性。通过政府的激励政策和市场化交易，引导工业用户在电网负荷高峰时段“压产”或调整生产计划，已成为需求响应的重要组成部分。
韩国： 韩国在需求响应方面也取得了显著进展，其“需求响应市场”（Demand Response Market）机制设计得较为成熟，允许用户通过减少用电量获得补偿。韩国的DR市场规模和参与度都较高，并且持续引入技术创新，例如利用大数据和人工智能优化DR响应。
日本： 日本在经历了 Fukushima 核事故后，对电力系统稳定性和能源供应的韧性给予了高度重视。其在需求响应方面的推广，也与保障电力供应的可靠性息息相关。日本的电力公司正在积极探索如何更有效地整合和利用客户侧资源。

其他地区：新兴市场与潜力巨大

澳大利亚、拉丁美洲、非洲等地区的需求响应应用也正在萌芽和发展。

澳大利亚： 澳大利亚的电力市场改革一直在进行中，需求响应在其中扮演着越来越重要的角色，尤其是在应对可再生能源波动和保障电网稳定方面。一些州开始引入更具市场化的DR机制，鼓励用户响应价格信号或直接参与市场交易。
拉丁美洲： 巴西、智利等国家正在探索将需求响应纳入其电力市场改革框架中，以期提高电网效率并更好地消纳可再生能源。
非洲： 在一些面临电力供应不稳定和高昂能源成本的国家，需求响应被视为一种低成本、高效率的解决方案，可以帮助缓解电网压力并提升用户的用电体验。

二、 技术赋能：智能电网与数字化浪潮的助推器

需求响应的广泛应用离不开底层技术的支撑。

智能电表（Smart Meters）： 这是最基础也是最关键的技术。智能电表的普及使电力公司能够实时监测用户用电量，并向用户发送电价或负荷信号，为自动化和半自动化的DR响应奠定了基础。
通信网络与物联网（IoT）： 高速可靠的通信网络，包括蜂窝网络、WiFi以及专门的物联网通信协议，是实现用户侧设备与电网后台系统之间数据交互的关键。通过物联网，空调、热水器、电动汽车充电桩、工业设备等都可以被智能控制和调度。
数据分析与人工智能（AI）： 大数据技术和AI算法在需求响应中发挥着越来越重要的作用。它们可以用于预测负荷、识别可响应的负荷、优化DR策略、预测用户行为以及评估DR项目效果。AI驱动的虚拟发电厂可以更智能地整合和调度大量分布式资源，实现最大化的效益。
客户侧管理平台与聚合商平台： 科技公司开发的软件平台是实现需求响应可视性、可控性和可交易性的核心。这些平台能够连接用户设备、聚合用户资源，并将其转化为可参与市场的电力产品。

三、 应用场景与用户群体：从大型工业到普通家庭

需求响应的应用场景和参与用户群体也在不断拓展。

工业用户： 大型工业用户通常是需求响应最积极和最有潜力的参与者，因为它们拥有庞大的负荷且生产过程往往具有一定的灵活性。通过调整生产计划、优化工艺流程，可以在高峰时段减少大量用电。
商业用户： 零售商店、办公楼宇、酒店、医院等商业建筑中的空调、照明、制冷等系统都具有较好的可调节性。通过智能控制系统，可以实现负荷的平滑。
居民用户： 随着智能家居技术的普及，居民用户参与需求响应的门槛正在降低。智能恒温器、智能插座、智能家电等，可以在电网信号驱动下自动调整用电模式。例如，在电价高时段延迟洗衣或烘干，或者在电网需要时适度调高空调温度。
电动汽车（EVs）： 电动汽车的充电行为具有高度的灵活性，可以通过“智能充电”或“车辆到电网”（V2G）技术，在电网低谷时段充电，甚至在高峰时段将储存的电能回馈给电网，成为重要的需求响应资源。

四、 面临的挑战与未来的发展趋势

尽管需求响应在全球范围内蓬勃发展，但仍然面临一些挑战：

用户认知与参与度： 提升公众和企业对需求响应价值的认知，以及如何设计更具吸引力的激励机制，是提高参与度的关键。
技术标准与互操作性： 确保不同厂商的设备和平台之间能够顺畅互联互通，需要统一的技术标准和接口。
市场设计与监管： 需要持续优化市场规则，确保需求响应资源的公平准入和有效定价，并建立健全的监管体系。
数据隐私与安全： 在收集和使用用户用电数据的过程中，必须高度重视数据隐私和网络安全。

展望未来，需求响应的应用将更加智能化、精细化和普及化。

虚拟发电厂（VPP）的规模化发展： 将成为整合和调度分布式能源的关键平台。
人工智能与机器学习的深度应用： 进一步提升DR的预测、调度和优化能力。
与电动汽车和储能的协同发展： 形成更强大的电力系统柔性资源池。
零售层面的创新： 出现更多面向消费者和小型企业的DR产品和服务。
区域性与国际性的需求响应资源共享： 随着互联互通技术的进步，未来可能出现跨区域甚至跨国界的DR资源交易。

总而言之，需求响应正成为全球能源转型中一股不可忽视的力量。它不仅是应对气候变化、发展可再生能源的必要手段，更是构建一个更智能、更高效、更具韧性的未来能源系统的基石。从政策制定者到技术提供商，从电力公司到终端用户，各方都在积极参与这场变革，共同塑造着全球能源的未来图景。

@严同-PowerChina 的回答对需求侧响应的应用方法介绍的非常全面了。由于我自己本科和博士课题部分覆盖了居民侧的demand response（DR），所以尝试从实用性和当下一些正在进行的学术研究分析需求侧响应技术。

我给出的观点是：现阶段主流的需求侧响应还是在工业和商业用电，居民侧的需求侧响应可能只能够“锦上添花”。

工业和商业负载通常具有以下三个特点：

• 用电基数较大，意味着可切潜力（或者用potential flexibility这个词来表述？）较大
• 电力需求曲线较为规律
• 需求集中且负载种类通常较为单一，便于电网与用户的沟通协作

这几点给予了工业和商业负载在DR应用上非常巨大的优势，毕竟电网调度和DR机制设计者都省心省力啊喂:p..

那么哪些因素限制居民侧需求响应呢？

1. 首先得有完整的实时电力市场价格清算机制，以明确价格曲线的波峰波谷

这就涉及到我们说的电改了。如果居民看不到电力价格曲线，那需求侧响应就变成纯粹的节能减排了，因为改变电力消耗的时间点不会为居民带来任何收益。

2. 居民可实现需求侧响应的负载相当有限且不规律

当下比较热门的研究对象为：冰箱；洗衣机；供冷暖设备。V2G目前发展缓慢，在此不做讨论。这也就意味着通常每家每户的可调节负载峰值只有几kW。

• 冰箱的应用是利用其储冷特性，在温度允许的范围内控制负载，已实现帮助系统频率响应控制的目的。发表的仿真研究可参见[1]。
  
• 智能洗衣机就不说了，如果你没有个性要求，可以在睡前设定好，只要洗衣机在你起床晒衣服前完成任务就行。当然此条可能不适合部分强迫症患者...
  
• 供冷暖设备控制也是一个较主流的研究方向，也是我个人的主要研究方向之一，但是具体这一项应用的社会接受程度如何，还有待观察...毕竟大夏天的，突然空调停了，我可以理解是蛮恼火的..

3. 每户收益非常少

由上文你可以看到每家每户可调节的负载一天也就几kWh，而且你所赚取的并不是整个电费，而是电力价格曲线上两个时间点之间的差价。这个差价因系统而异，但一般不会太大（总是太大可能说明电网调度工作没做好...），所以可想而知一个家庭一年的需求侧响应的收益能有多大..

（举个不严谨的栗子，跟一位博后师兄聊过，他声称根据他的研究，一户英国家庭参与DR一个月，运气好收益也只能换两大杯啤酒 2333333... 对此感兴趣的吃瓜群众，我们可以回头再细聊)

4. 需要统一的管理者

如上文所说，一户居民所能贡献的DR 容量也才几kW, 而且还不一定能保证天天都有。目前英国的National Grid 对于DR参与系统备用容量服务的要求是在某一规定时段一直有3MW以上的容量，那也就意味着需要有一个aggregator 要把至少1000-2000个家庭的需求侧响应给管理起来。而aggregator对客户的负载控制也很成问题，需要有其他ICT设备来辅助完成。但考虑到现在DR收益这么低，专门为了DR去安装设备可能并不现实。

5. 居民的强行干扰

这也是我之前说的，人为因素的干扰风险。工业和商业负载这一块的风险并不高，但是居民负载就不一样了。要考虑如何设定合同，如何处理用户不听指令强行夺回负载控制权并对aggregator造成的经济损失的情况。毕竟电网可不管你和居民客户之间的纠葛，你没提供之前承诺的服务，是要向电网赔钱的 凸(艹皿艹 )。

我要强调！我并不是说我不看好居民需求侧响应，只是要想将它真正做成产品，我们还有很长的路要走（ ￣ー￣）

嗯暂时就想到这么多了，回头有要加的再修改。答题新手，请各位轻拍。欢迎交流讨论

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[1] M. Aunedi, P.-A. Kountouriotis, J. E. O. Calderon, D. Angeli, and G. Strbac, “Economic and Environmental Benefits of Dynamic Demand in Providing Frequency Regulation,” IEEE Trans. Smart Grid, vol. 4, no. 4, pp. 2036–2048, Dec. 2013.

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