近日，北京理工大学王兆华教授团队的研究成果“Incentive based emergency demand response effectively reduces peak load during heatwave without harm to vulnerable groups”以研究长文（Research article）的形式发表于《自然》杂志子刊《自然·通讯》（Nature Communications）。北京理工大学管理与经济学院王兆华教授为第一作者，博士生陆彬、王博教授、张斌教授以及美国马里兰大学的邱月明教授是论文的共同通讯作者。北京理工大学为论文第一署名单位。
随着全球经济的发展和电气化进程的推进，家庭用电需求激增，是电力高峰负荷两位数增长、峰谷差加大、高峰供电不足问题的重要原因，“尖峰时刻”限电现象时有发生。随着新能源并网装机规模不断扩大，电力供需平衡压力和新能源消纳困难将长期并存，引入需求侧资源协同构筑新型电力系统已成为必然选择。研究发现，基于激励的紧急需求响应（EDR）措施可以通过提供额外补偿来减少高峰时段的需求，然而目前尚不清楚居民是否能在极端高温等情况下牺牲自己的舒适生活来度响应电网的邀约。
为此，王兆华教授团队在夏季持续极端高温天气期间，针对中国南方地区二十余万户家庭开展了一系列基于激励的EDR措施试点实验。研究对象包括受到EDR激励覆盖的实验组、未确认参与的无回复组和未受任何刺激的对照组，本文提供了一个完整的分析框架以估计EDR随机分配选择和EDR激励覆盖的影响效果。量化了经济激励如何促使家庭在高峰时段转变其电力消费模式，验证了EDR在平衡电力峰值需求中的重要价值；异质性分析进一步揭示了不同群体的差异性表现，为制定更精准的策略提供了关键数据支撑；政策的可持续性分析结果表明了反复频繁的政策实施并未削弱其调节效果，该研究可为深入聚合居民侧等灵活性资源、定制化开发激励措施提供参考，如图1所示。
图1：基于激励的EDR措施对异质群体高峰时期用电的影响。（a-d. 描述了不同群体中EDR组和无通知组的电力节约量。纵坐标表示基准日和处理日之间的用电量（以千瓦时为单位）的差异。a.整体效果； b.城市和农村家庭；c.有儿童的家庭；d.有老人家庭）
研究发现，基于激励的紧急需求响应措施有效降低高峰时段的电力消耗。被随机挑选的居民用户在高峰时段的用电量平均减少了1.02%，实际参与EDR计划的居民用户减少了7.32%。其中，城市高收入家庭在减少高峰时段用电方面表现最佳，有老人的家庭对EDR计划反应积极，而有孩子的家庭响应并不明显。同时，政策的反复实施并未导致调节效果的减弱，并且参与次数越多，高峰时段节省的电量越大。从成本效益上来看，EDR在减缓夏季高峰期新建电厂的需求和降低工业部门的电量损失方面表现突出，其成本远低于电厂建设和企业税收损失。与基于分时电价的需求响应措施不同，基于激励的EDR通过额外激励手段，引导用户自愿减少用电量，而不增加弱势群体的财务负担，并且有效地将用电需求从热浪期间的高峰时段转移出来。EDR措施的重复实施提高了效率，证明了其在应对季节性电力供需矛盾、减少碳排放方面的实用性和灵活性，对电力市场受到监管的国家尤为有益，如表1所示。
表1：评估EDR激励覆盖的影响效果
该研究工作是国家自然科学基金创新研究群体项目、国家自然科学基金重点专项项目和教育部哲学社会科学重大研究项目等的阶段性工作成果。
原文信息及链接：
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
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41970-8
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