上海交通大学-新能源行业：面向多层级新能源消纳的准线型需求响应

在“碳达峰、碳中和”战略目标驱动下，新能源发电规模呈现快速增长态势。集中式新能源在输电网层面大规模接入，分布式新能源在配电网及用户侧广泛渗透，新能源已深入电网各个层级。风电、光伏发电装机规模持续攀升，占全国发电总装机比例已超过火电，达到47%左右，装机规模突破18.4亿千瓦。新能源出力的大幅、持续波动，使电力系统面临时间连续的调节需求；同时，新能源分散接入不同层级和节点，引发线路与台区重过载、电压越限、潮流倒送等空间局部问题。系统调节需求正由传统的“全网、偶发”模式转向“多层级、多节点，常态化”模式。

需求响应是挖掘用户侧灵活性的关键途径，已在各地得到广泛应用。以上海2026年需求响应为例，响应规模达164.77万千瓦，同比增长42%，共有71家运营商参与，参与率超过80%，涵盖充换电、工业负荷、楼宇空调、用户储能、数据中心等多种资源类型。然而，现有机制主要面向系统总体的发用平衡和偶发的削峰填谷，难以应对新能源多层级高比例渗透带来的连续调节与节点差异化需求。常规的价格型需求响应机制依赖不可观测的价格弹性，基线型需求响应机制（激励型）依赖不可证伪的反事实基线负荷，均难以客观量化连续负荷曲线对节点调节需求的真实贡献。价格型机制存在调节贡献无法量化、破坏用电连续性、缺乏协同优化空间等问题；基线型机制则面临调节贡献量化不当、反事实推演无从评价、连续开展调节能力缺乏样本等困境。

负荷准线基础理论与计算模型

为适应调节需求的新特征，需求响应在规模化推广的基础上，须在时间维度上具备对连续负荷曲线的常态化引导能力，在空间维度上具备应对局部多节点耦合调节需求的精准引导能力。在此背景下，上海交通大学研究团队提出了负荷准线（Customer Directrix Load, CDL）及准线型需求响应的理念。负荷准线是连续时间调节需求的直接表征；准线型需求响应引导用户对负荷曲线进行整形，使实际负荷曲线接近负荷准线，进而满足系统调节需求，是一种以调节贡献为核心的常态化机制。其基本原理在于：将扣除新能源发电后的净负荷曲线进行镜像翻转并取其轮廓形状，本质上是在描述电网调节需求。用户的实际功率曲线若与准线匹配，即为电网友好型用户；若与准线差异巨大，则为非友好型用户。

在理论体系构建方面，研究建立了负荷准线、节点准线及多时间尺度准线的定义与计算模型，实现多层级新能源消纳调节需求的跨层级传导与各节点精准表征。首先，负荷准线（CDL）由区域内常规负荷、新能源等不可调节资源形成的净波动生成，表征系统层面的连续调节需求，为需求响应用户提供共同的负荷曲线整形目标。计算模型遵循“可调”平衡“不可调”的原则，“可调”资源的发/用属性与趋势相反。用户实际负荷与准线的接近程度，基于曲线相似度用于量化调节贡献。其次，节点准线（Locational CDL, LCDL）在统一的负荷准线基础上，考虑网络拓扑、资源接入位置及运行约束建立计算模型。节点准线表征特定节点的连续调节需求轮廓，并作为该节点用户负荷曲线整形与调节贡献评价的目标。集中式新能源与分布式新能源分别接入输、配电网，网络约束使统一调节需求在空间上传导并分化。为此，分别构建输电网层级节点准线（T-LCDL）与配电网层级节点准线（D-LCDL），既支撑集中式新能源消纳，又缓解分布式新能源引发的局部承载力问题。最后，针对新能源预测误差与用户响应偏差，利用日前、日内滚动更新的预测和响应信息动态修正准线，建立多时间尺度准线。同时建立聚合商响应偏差范围自主上报机制，刻画用户产生的调节需求，使准线持续、准确地表征系统真实的调节需求。

准线协同响应机制设计

在准线机制引导下，面向海量异质用户，研究建立了潜力评估、子准线分解与本地交易机制，实现分散决策下的调节贡献涌现。协同方式分为自上而下与自下而上两类路径。

在潜力评估环节，包含资源聚合与用户画像两个方向。针对海量异构灵活性资源，建立内嵌准线目标与潮流约束的分层分类聚合方法。同类资源采用相似多面体内逼近，异类资源按目标曲线方向聚合，在保留时间耦合特性的同时形成可执行的聚合可行域，为用户群体潜力评估与协同响应奠定基础。在用户画像方面，从用户历史负荷中提取与节点准线响应相关的时序特征，识别典型用电模式；综合实施成本与模式切换能力评价响应潜力，进一步构建准线响应成本函数与可行域，实现对用户“何时可调、向何方向调、以多大代价调”的量化刻画。

在子准线分解机制方面，聚合商基于所代理用户的历史用电模式、响应潜力与选择概率，将负荷准线分解为多条个性化的子准线。用户选择与自身用电特性更匹配的子准线自主响应，充分利用用户差异化响应能力，降低需求响应实施成本，提升用户群体对准线的总体跟踪效果。分解模型考虑了用户选择不同子准线的概率，通过优化算法实现准线的合理分配。

在本地交易机制方面，在用户自主调节基础上，将可释放或所需的协同调节量作为本地交易标的，由用户竞价、统一出清，实现灵活性在用户间互补流动。个体仅基于本地信息决策，即可在群体层面形成“整体大于部分之和”的调节贡献涌现。端对端交易不仅提升了需求响应的整体效果，还能有效降低综合用电成本。

准线协同激励机制构建

为保障准线型需求响应的长期可持续运行，研究以调节贡献和成本因果为依据，构建了输配用多主体均衡与在线定价机制，实现非迭代、可持续激励。

在激励分配与成本疏导方面，遵循成本因果原则，建立准线型需求响应的激励分配与成本疏导框架。调节成本按需求归因分摊，激励收益按贡献分配；通过优化确定激励资金池规模，并从新能源消纳增量收益中疏导激励费用，保障机制可持续运行。具体而言，基于加托方向导数理论，将用户负荷曲线对调节需求的边际削弱作用化简为其与节点准线的余弦相似度，形成可事前、显式计算的贡献评价函数，具备明确的物理可解释性和调节引导效果。基于准线相似度的评价结果与Shapley值评价结果高度趋近，且随着用户数量增加，计算效率优势显著。

在多主体激励机制方面，面向输电网运营商（TSO）、配电网运营商（DSO）和用户三层主体，构建双环主从博弈模型，围绕客观不变的节点准线交互激励与响应信息，形成兼顾集中式、分布式新能源消纳及各层级主体收益的均衡激励方案。算例分析表明，该机制能够有效促进TSO成本的收敛以及DSO成本的收敛，同步提升集中式风电消纳量与分布式光伏消纳量。

在激励价格在线学习方面，针对运营商无法观测用户协同响应特性、反复迭代易产生决策疲劳的问题，将“激励价格—群体响应”映射关系转化为可在线学习的参数化模型。运营商依据历史价格—响应数据估计用户特性，直接制定下一周期的激励价格。所提出的在线学习机制具有O(log(Days))的累积后悔上界，单次后悔值快速收敛，激励价格可随响应周期推进渐近逼近理论均衡值。该机制无需在当期进行多轮交互，即可持续降低系统调节需求，并适应用户行为随季节、分布式新能源装机等外部环境变化产生的漂移，有效避免了传统价格型机制存在的过调节问题。

典型应用场景实践

准线型需求响应理论已在多个典型场景中展现出应用价值。在园区多用户需量交易场景中，面向转供电园区，基于准线对调节时段与方向的引导，将用户可提供的需量削减承诺定义为“需量权”，建立日滚动期权市场，进而通过两阶段随机出清衔接月度需量目标与逐日交易，实现用户个体和园区整体的需量降低。结合屋顶光伏等装置的电费节省，可实现无补贴运行，实测案例中月最大需量降低了14.45%。

在台区储能与需求响应协同调节场景中，面向分布式新能源高渗透台区，节点准线首先引导海量需求响应资源形成前置、低成本的柔性调节；当响应偏差或网络安全约束仍未满足时，再由台区储能提供精准的调节，并通过多档激励价格提升进行需求响应资源与台区储能资源的协同。需求响应资源容量大、建设成本低但控制精度不高，台区储能控制精确度高但容量有限、建设成本高，两者形成优势互补的两阶段协调平衡。

在主配微协同调控场景中，面向主配微多层级电网场景，建立节点准线引导的协同调控体系。依托虚拟电厂运管平台与主动虚拟电厂聚合平台，下发负荷准线与节点准线，园区用户自主协同响应，实现主网统筹、配网协调、微网执行的分层闭环控制，有效提升电网承载力并促进新能源消纳。

总结

负荷准线直接表征连续时间调节需求，推动需求响应由偶发削峰填谷走向以调节贡献为导向的常态化机制。节点准线进一步融入网络约束，实现多层级、多节点调节需求的精准传导及用户调节贡献的客观量化。围绕准线形成的用户协同响应与输配用激励机制，正在园区需量交易、台区储能、主配微协同等典型场景中得到拓展与应用。准线型需求响应开创了一种负荷调节引导的新范式，形成了自上而下组织和引导大规模需求响应的有效路径，相关研究正受到国内外学界的广泛关注，发文量逐年上升，为准线概念的标准化与规模化应用奠定了坚实基础。