近几年，我国政府陆续出台了《电力需求侧管理办法》、《有序用电管理办法》、《电力需求侧管理城市综合试点工作中央财政奖励资金管理暂行办法》等政策法规[1-3]，为实施需求响应(demand response，DR)提供了必要的政策支持。同时，全国已建立起多种电价体系，包括尖峰电价、分时电价、丰枯电价等，部分省市(如浙江、安徽、上海等)还实行了直接负荷控制、可中断负荷电价、高可靠性电价等补偿政策，极大地促进了国内DR业务的发展。但DR的实现需要相应的系统、终端设备、运行模式、管理模式等支撑和配合，上述内容的标准化直接决定了DR系统在国内的推广应用规模和DR业务发展速度。
为促进和支撑DR标准化工作开展，为DR有关标准制定提供技术参考，亟待建立系统化的电力DR标准体系。从支撑和促进需求响应业务发展的角度，本文建立了电力DR标准体系，并梳理分析了相关标准框架。
1 DR标准研究现状分析
1.1 国外研究现状
在美国，DR是智能电网框架里的一个重要组成部分，也是智能电网建设的重要目标。美国联邦能源管理委员会(FERC)第719号令，以及美国复苏和再投资法案(American Recovery and Reinvestment Act)等政策正在促进美国DR的研究及项目开展。由美国劳伦斯伯克利国家实验室DR 研究中心负责开发的开放式自动需求响应(open automated demand response，Open ADR)通信协议是智能电网信息与通信技术的一部分，已经成功应用于工商业电力用户[4-7]。在加州等地开展的楼宇和家庭DR项目已成功实施，并积累了丰富的理论和实践经验。SEP 2.0(smart energy profile2.0，智能能源规范2.0版)于2009年入选美国家庭设备智能能源管理标准，该标准将需求响应和用户侧负荷控制业务作为开展建模工作的主要对象，以提升电网和用户电器设备的互操作能力。
2013年，由日本经济产业省主导设立的日本智能社区联盟制定了“需求响应接口规范”。同年夏季，由电力公司及负荷集成商启动了需求响应实证实验，实验目标为通过组合利用不同厂商的装置及服务，确认不同装置、服务间的互联性，力争实现需求响应业务的实用化。该实证项目由经济产业省提供“能源管理系统标准化连接及控制技术研究事业”补贴，同时研究在早稻田大学的实验基地，将需求响应信息发送给地区能源管理系统，由接受需求响应信息的地区能源管理系统向地区内的用电方提出节电要求[8]。
澳大利亚颁布实施了有关居民电器参与需求响应的AS4755系列标准[9-11]，详细规定了家用空调、热水器、游泳池水泵控制器、电动汽车充放电设备、家用光伏发电系统的硬件接口及通信协议指令，明确了家用电器需求响应等级，实施需求响应等级标识制度，并与家用电器能效标识一同推广应用，取得了良好的效果。韩国也在DR型家电研究设计方面开展了诸多实践，并进行了DR试点，取得了较好的实践效果。
IEC TC57针对需求响应业务发展的实际需求，开展了用例分析、模型研究等工作，并取得了丰硕的研究成果。IEEE发布的智能电网行动路线图[12-13]中对需求响应的业务场景进行了较详细的描述。IEC PC118作为专门面向需求响应领域开展标准制定工作的国际化标准组织，完成了需求响应信息交互规范[14-15]。
尽管国外需求响应发展较早，但从目前发布的有关标准来看，尚没有建立需求响应方面的标准体系，只在需求响应功能架构、需求响应信息交互、需求响应系统通信协议等方面建立了具体的技术标准。
1.2 国内研究现状
2013年，国家标准化管理委员会下达了关于《电力需求响应系统通用技术规范》国家标准制定任务，由中国电力科学研究院作为牵头起草单位，联合国内相关领域的高校、科研机构、产品厂商开展了针对DR系统术语定义、架构、基本功能、性能指标、系统接口、通信要求、工作环境和安全防护等方面的标准化研究，并于2014年11月完成标准送审稿，由中国电力企业联合会组织专家现场审查通过。
2014年8月6日，全国智能电网用户接口标准化技术委员会在北京成立，对口IEC/PC118技术委员会，主要工作范围为智能电网与用户系统/设备接口、需求响应、智能用电服务等，其中需求响应是该标委会的重要工作领域，该标委会将围绕需求响应系统/终端、需求响应互操作性、需求响应测评、需求响应业务与监管等方面组织和开展标准研究、制定以及审查等工作。
2 电力DR标准体系架构
电力DR标准体系研究以DR系统为载体，以政府监管部门、电网公司、电力用户、负荷聚合商等主要用户的实际需求为导向，以促进电力需求响应系统互联互通、需求响应业务规范有序运行为目标。在设计电力DR标准体系架构前，首先分析电力DR系统架构。
2.1 电力DR系统架构
按照信息技术开放系统互连基本参考模型的分层思想，设计了系统的互操作架构，并将电力DR系统划分成业务层、功能层、信息层、通信层和组件层5个层面，如图1所示。
图1 电力DR系统互操作架构
Fig. 1 Inter-operation architecture of power DR system
1)业务层规定需求响应政策、业务模式、业务流程和参与者分工等，该层支持电能供应商或需求响应服务提供商开展需求响应业务，支持需求响应监管者定义新的市场模式，支持业务细化，保证各个具体业务的实现。
2)功能层规定系统功能和服务，提供相应功能，支撑具体业务流程的实现。
3)信息层规定在功能层和通信层、组件层之间交互的信息，定义信息对象和数据模型的基本规范，提供通信互操作的通用语义。
4)通信层规定信息交换的协议和机制，包括语法的互操作性，并提供网络交互。
5)组件层规定需求响应系统物理分布，为需求响应参与者所属的软件系统、硬件设备等提供基本连接。
电力DR系统的组成结构如图2所示，电能供应商所属相关业务应用系统，用于提供电网负荷数据、电力用户档案数据、电力用户负荷数据等信息，为需求响应管理系统管理需求响应业务提供数据支撑。需求响应服务系统、需求响应聚合系统以及
图2 DR系统组成结构
Fig. 2 Composition structure of power DR system
电力用户侧需求响应终端是电力DR系统的核心组成部分。电力用户通过需求响应终端，支撑用户侧相应系统或设备直接参与需求响应。需求响应监管者通过需求响应监管系统监督管理需求响应业务执行，同时包括电价与激励政策制定、业务结算、资金清算等。
2.2 电力DR标准体系架构
电力DR业务的规范运行，与电力DR系统的研发、建设和运维，配套系统的建设，DR终端的研发、生产，业务流程，业务模式等息息相关。按照分层设计标准体系架构的思想[16-17]，将标准体系分为2层，如图3所示。第1层划分为系统类、终端类、接口类、测评类、管理类5种类型。第2层对5种类型进行细分，其中：系统类包括功能类、技术类、建设运行类、检验类4个子类别;终端类包括功能类、技术类、检验类;接口类包括需求侧资源接口类、其他业务系统接口类、信息模型与互操作类;测评类主要包括需求响应潜力评估类、节约电力测量与验证类、效益评估类。
图3 电力DR标准体系层次架构
Fig. 3 Architecture of DR standards system
3 电力DR标准体系分析
下面根据电力DR标准体系层次架构，进一步梳理和分析相关标准的框架内容。
3.1 系统类标准
系统类标准主要针对国内DR系统研发建设以及DR系统管理规范化等需求，通过对电力DR系统功能、系统性能等技术条件进行规范，指导电力DR系统的科学研究、技术开发、系统建设、运行管理、检验测试等工作。
1)功能类标准。
功能类标准主要对电力DR系统应具备的功能进行统一规范，为电力DR系统建设提供技术依据，对电力DR系统建设提供统一功能要求。该类标准规范主要涵盖3个方面内容：①规定电力DR系统各组成部分的功能及技术指标。②对各组成部分中可能存在的特殊性功能进行界定。③规范、明确各项功能应采取的技术体系，建立功能与技术体系的对应关系。
2)技术类标准。
技术类标准规范从电力DR系统的性能要求出发，对涉及电力DR的相关技术进行标准化规定，包括电力DR系统性能指标、系统安全防护要求等。技术类标准包括电力需求响应系统技术规范、电力需求响应系统安全防护技术规范等。以电力需求响应系统安全防护技术规范为例，该规范涵盖的主要内容为：
①提出电力DR系统安全技术要求，包括总体要求、安全防护框架、边界防护、网络环境安全防护、主机系统安全防护等。
②明确电力DR系统主站服务器、用户侧终端设备以及电力DR系统中其他信息化设备需采用的安全防护措施，以及各部分应达到的安全性指标。
③形成具体的安全防护工作流程。
3)建设运行类标准。
建设运行类标准主要针对电力DR系统的整体架构设计、建设运行等进行规范化。建设运行类标准主要包括电力DR系统设计导则、电力DR系统建设规范、电力DR系统运行规范等。
4)检验类标准。
检验类标准主要规定电力DR系统的检验流程、检验项目、检验技术要求。
3.2 终端类
DR终端是电力用户参与DR的重要支撑设备，应当具备与电力用户所属能量管理系统、分布式能源管理系统、智能设备控制器等信息化系统或设备直接通信的能力。DR终端技术规范能够为不同厂商设计DR终端提供统一的参考依据，有利于DR业务的推广和有序运行。根据国家公布的电价体系，不同电力用户的电压等级、负荷类型具有较大区别，DR终端亦须对应不同类型电力用户提供相应的技术服务。因此，将DR终端划分为商业用户、居民用户和工业用户3种类型。下面以商业用户DR互动服务终端技术条件为例，介绍终端类标准的技术框架：
1)技术要求、功能要求、安全防护、运行管理要求等。
2)中央空调系统等用能系统的DR接口形式。
3)DR终端应具备的基本功能集。
4)信息交互模式、通信协议及通信架构。
5)终端软件的编写形式。
6)DR终端应采用的技术手段及技术参数。
3.3 接口类
接口类标准主要面向2类系统：一是执行相应DR功能的信息化系统，称为第1类系统;二是为电力DR系统正常运行提供必要数据支撑的系统，称为第2类系统。因此，接口类标准主要规定与电力DR系统进行信息交互的信息化系统的接口，以及相应接口所应达到的技术条件，主要包括需求侧资源接口类、其他系统接口类、信息模型与互操作类，如图4所示。
图4 电力DR系统接口架构
Fig. 4 Interface architecture of power DR system
需求侧资源接口类标准主要包括第3方聚合服务商技术支持系统技术规范、分布式电源管理系统参与DR的技术要求、电动汽车充放电管理系统参与DR的技术要求、蓄能(冷、热、电)管理系统参与DR的技术要求等。以第3方聚合服务商技术支持系统技术规范为例，介绍标准框架内容。
该系统主要面向大量电力用户的DR容量资源，提供分包式DR服务，具有区域聚合功能，从一定程度上行使电力DR服务系统的某些权利。第3方聚合服务商技术支持系统连接电力用户侧终端设备与电力DR服务系统，对电力DR服务系统发布的削减负荷指标进行再分配，并监督电力用户侧DR业务的执行，是整个DR系统有效运行的关键环节。第3方聚合服务商技术支持系统技术规范主要包括以下内容：系统架构、系统功能、接口要求、信息模型、信息交互模式与软件代码格式等。
其他系统接口类标准主要包括电力DR系统与电力调度自动化系统间的接口、电力DR系统与用电信息采集系统间的接口、电力DR系统与营销业务应用系统的接口等。
信息模型与互操作类主要包括需求响应信息交互模型、互操作等方面标准[18]。
3.4 测评类
测评类标准主要对应DR潜力评估类、节约电力测量与验证类、效益评估类等技术规范，针对不同类型电力用户具有不同标准。面向DR业务开展需求响应潜力分析，对工商业用户潜力进行量化;针对电力用户建立统一的DR效益计算评估规范，形成客观公正的评价指标体系，能够为政府有关部门电力需求侧管理政策制定、电网经济运行等提供可靠的数据参考;工业、商业、居民3类用户的DR节约电力测量与验证标准，能够精细化评价DR业务削减电力负荷量，为相关电力需求侧管理奖励资金、节约电力补偿等激励措施的实施奠定技术依据。
其中测量与验证类标准主要规定以下内容：
1)测量基本技术要求。主要规定信息采集终端的采样周期、测量表计的本地数据存储时间等。
2)用户基准负荷计算方法。计算用户基准负荷是确定电力用户节约电力的基础，必须按照公平合理、准确简明、数据典型、抑制投机的原则进行，用户基本负荷计算一般包含选择数据、制订计算方法和结果修正3个基本流程。数据选择要求挑选与用户基本负荷密切相关的用电数据，一般按照需求响应期在工作日和非工作日2类情况选择数据;对于用电负荷受天气变化和其他因素影响较大的电力用户，应当对用户基本负荷进行修正。
3)节约电力计算方法。需求响应期内节约电力效果由用户实际用电平均负荷和基准期平均负荷计算得出。
4)测量和验证方案。应包括需求响应项目基本情况和项目边界，测量方法，测量点、测量时期、表计特性、抄表方式、处理数据遗失的方法等。
3.5 管理类
管理类主要规定业务流程、业务模型、交易与结算等方面的标准;标准涵盖电力DR的管理流程、业务监管流程，用于明确电力DR业务中监管者、电能供应商、电力用户等主要参与者的责任、权利与义务。
4 结论
电力需求响应是推动智能电网互动化水平提升的重要工具，是提高电力系统整体运行效率的关键技术手段。作为一项系统化的工程，各组成部分的协调有序运行是DR业务顺利实施的关键。本文详细分析国内外需求响应标准现状，根据国内电力体制改革和需求响应业务开展现状，研究提出了标准体系架构，分析了5类需求响应标准建设需求，旨在为DR相关技术和业务标准的制定提供了参考。
