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为探究数字赋能能源社区(ECs)及本地能源市场(LEM)的实际效益,研究人员开展了 Landau 微电网项目(LAMP)。结果显示,参与者为本地可持续电力支付的意愿低于预期,手动需求响应能力较低。该研究为 ECs 的发展提供了实证依据。
在全球向低碳能源系统转型的浪潮下,私人家庭的分散式发电能力不断增强,越来越多的社区正从依赖中央电网转向微电网模式。传统的微电网研究多聚焦于技术层面,而如今社会经济结构融入其中,催生出能源社区(ECs)这一概念。欧盟定义了 “公民能源社区”,旨在让当地居民拥有并运营电力基础设施,实现家庭能源结构的可持续化,类似概念在全球多地也相继出现。
尽管能源社区被寄予厚望,被认为能带来诸多技术、生态和经济效益,如提供需求侧灵活性、减少电网扩张需求等,但这些效益在实际中能否实现却鲜少得到验证。多数研究停留在概念层面或模拟研究阶段,实证研究匮乏,且样本量有限,难以全面评估能源社区和本地能源市场(LEM,即能源社区内基于对等(P2P)的能源交易平台)大规模部署的影响。在此背景下,为深入了解数字赋能的能源社区和本地能源市场的实际运作情况,来自德国奥尔登堡卡尔?冯?奥西茨基大学(Carl von Ossietzky University of Oldenburg)和卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology)的研究人员展开了相关研究,其成果发表于《Energy, Sustainability and Society》。
研究人员开展了 Landau 微电网项目(LAMP),这是一项位于德国西南部城市居民区的实证研究。该区域的能源供应由当地公用事业公司的区域电网负责,与公共电网相对独立,本地发电和消费享受一定政策优惠。项目涉及 118 个连接点(住户),最终 11 户家庭参与,这些家庭自行安装了智能电表硬件和移动应用程序。
在研究方法上,项目周期近 2 年,包含 6 个月的引入期、13 个月的活跃交易期和 5 个月的评估期。在评估期,消费者可使用交易代理自动出价。研究采用混合研究方法,结合定量数据与参与者半结构化访谈的定性结果。研究人员还开发了自主计算机代理,用于替代部分参与者在太阳能光伏市场交易,以评估其效果。
研究结果如下:
- 用户在本地能源市场的行为:
- 支付意愿:起初,所有参与者都表示愿意为本地可再生能源支付溢价,但随着交易阶段推进,消费者对本地光伏(PV)的出价逐渐下降,项目后期多数参与者出价低于参考价格,对热电联产(CHP)能源的出价也呈下降趋势,这表明参与者为本地可再生能源支付溢价的意愿逐渐降低。
- 需求响应:研究设置不同交易阶段测试价格信号对需求响应的影响。日内需求响应方面,部分消费者在低价时段的消费有所增加,但也有消费者表现出相反行为;日间需求响应方面,参与者在低价日的消费普遍减少,难以实现需求转移。
- 互动频率:参与者的出价活动差异较大,平均每月出价调整约 3 次,活动水平较低,且多数出价调整在市场报告发布后 24 小时内,表明报告对参与者行为有显著影响。
- 用户与信息系统的交互:参与者通过应用程序观察电器用电情况,以提高能源素养。成本可视化功能因过于详细受批评,而市场报告备受好评,被认为是与系统互动的主要方式。此外,参与者认为本地能源市场出价界面易用,但对市场机制理解存在困难,部分参与者建议使用自动化代理交易。
研究结论与讨论部分指出,本研究中本地能源市场的设计削弱了参与者为本地可再生能源支付溢价的意愿,手动需求响应难以实现,即便有较大价格激励,参与者行为改变仍不明显,且能源素养低也限制了需求响应。同时,参与者利用数字功能提高能源素养,但市场机制的复杂性让他们难以接受。因此,未来需进一步研究平衡复杂性与可控性的电价菜单设计。此外,自动化交易代理虽能提升个体市场结果,但全部使用代理交易时,市场价格会趋向理论均衡,类似动态电价。
总体而言,该研究为数字能源社区的发展提供了重要实证依据,揭示了当前能源社区在实际运行中存在的问题,为后续优化能源社区设计、制定合理政策以及推动能源社区成为可持续能源转型的重要力量指明了方向。