《Energy Research & Social Science》：Who benefits from demand flexibility? A sociotechnical modeling framework for technology portfolios and outcomes in Los Angeles
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摘要住宅脱碳越来越依赖家庭减少用电量并提供电网灵活性。这些转变也可以通过降低用电量带来家庭层面的收益。然而，家庭在采纳能够实现这些成果的技术方面差异巨大。住房产权性质、财务资源、建筑年代以及对能源投资的决策权决定了家庭能够安装和组合哪些技术。在之前开发的住宅技术采纳智能体模型
摘要
住宅脱碳越来越依赖家庭减少用电量并提供电网灵活性。这些转变也可以通过降低用电量带来家庭层面的收益。然而，家庭在采纳能够实现这些成果的技术方面差异巨大。住房产权性质、财务资源、建筑年代以及对能源投资的决策权决定了家庭能够安装和组合哪些技术。在之前开发的住宅技术采纳智能体模型基础上，我们构建了一个社会技术建模框架，追踪这些结构性条件如何驱动技术选择、重塑家庭技术组合并改变时间分辨率下的电力需求。在洛杉矶水电局服务区的合成人口数据中应用该模型，结果显示结构性约束改变了采纳的节奏和构成。模拟十年后，结构性约束最少的社区中有70%的家庭至少采纳了三项技术，而结构性约束最严重的社区中这一比例仅为26%。较早的采纳时间和更广泛的技术组合将年度电力节省量和峰值需求削减量集中在条件更优越的社区。当以基准消耗量为基准衡量年度节省量时，各组之间的差异大幅缩小。然而，由于智能恒温器在约束较严重的社区中仍不常见，峰值需求的相对差异依然存在。因此，对赋能技术的获取不平等不仅影响家庭通过需求侧脱碳所实现的实际收益，也影响家庭能够为电网提供的灵活性。这些差异在公用事业计划、激励措施或费率设计影响参与之前就已显现。假设家庭能力均匀的规划模型可能会高估结构性约束社区中可用的灵活性，同时掩盖需求侧收益不平等分配的现象。
引言
住宅脱碳正在改变家庭在电力系统中的角色。随着住宅能源使用日益电气化，家庭不仅成为重要的电力消费者，也成为潜在的需求灵活性来源。通过调整用电时间和方式，家庭可以帮助削减峰值需求并支持可变可再生能源的整合[1]、[2]。对单个家庭而言，需求侧技术还可以降低能源消耗并提高能源使用效率。然而，家庭获取实现这些成果的技术的能力并不平等。这种获取能力取决于影响家庭能源投资的财务资源、住房条件和决策权。
住房产权性质是这种差异的重要来源之一。业主通常可以直接进行设备更换和建筑升级，而租客则需要依赖物业所有者批准或资助此类改进。有限的财务资源和老旧的住房存量进一步限制了家庭能够采纳的技术[3]、[4]。这些约束对能源公平和电力规划均具有深远影响。从能源公平的角度来看，这些约束造成了在获取节能收益和提供需求灵活性机会方面的不平等。对于电力系统规划而言，假设家庭能力相当的模型可能会将结构性约束下的参与不足解读为消费者偏好缺失或响应能力不足。
现有研究考察了这一过程的重要组成要素，但住房条件、技术采纳和电力需求之间的联系尚未得到充分表征。能源公平领域的研究记录了转型成本和能源负担的不均衡分配[3]、[4]、[5]、[6]、[7]。技术采纳研究识别了家庭采纳的社会经济和住房相关驱动因素[8]、[9]、[10]，而电力系统模型则估算了终端用能技术如何影响总体负荷曲线[11]、[12]。这些文献识别了该过程的主要要素，但现有方法未能充分追踪住房约束如何影响家庭技术组合，以及这些组合如何影响时间分辨率下的节能量和峰值时段的灵活性。
我们通过一个社会技术建模框架来解决这一空白，该框架将住宅技术采纳与时间分辨率下的电力需求联系起来。在之前开发的智能体模型[13]基础上，我们将模拟的家庭技术组合与电力需求模型关联起来。需求模型随后将由此产生的技术组合转化为电力消费模式、峰值时段需求和需求灵活性。我们将该框架应用于洛杉矶水电局服务区的合成人口数据，该区域在同一市政公用事业背景下存在收入、住房产权性质和建筑年代的显著差异。这一背景使我们能够考察面临不同结构性条件的家庭如何在相同的电力规划环境中产生不同的需求侧结果。
本研究对文献做出了三项主要贡献。首先，它提供了一个端到端的分析，说明结构性住房约束如何通过住宅技术采纳对电力需求产生实质性影响。其次，它区分了延迟采纳与本质不同的采纳路径，表明受约束家庭可能会组装不同的技术组合，而不仅仅是更晚地采纳相同的技术。第三，它估算了这些技术组合差异如何塑造电力节省和峰值需求削减在家庭间的分配。综合而言，这些贡献揭示了一种机制，即不平等的采纳机会可以产生不平等的能力和收益，从而支持住宅需求侧脱碳。
本文其余部分安排如下。第2节将分析置于能源公平、结构性中介的技术获取和需求侧灵活性文献背景中。第3节描述建模框架和洛杉矶案例背景。第4节展示跨结构性约束层级的模拟结果。第5节讨论对家庭和电力系统规划的分销影响，以及研究的局限性。第6节为结论。
章节摘要
不平等的需求侧转型与能源公平
住宅脱碳和需求侧转型带来了新的挑战。不平等之所以出现，是因为家庭不仅在能源负担上存在差异，而且对产生新能源收益的技术获取能力也不尽相同。能源公平为解读这一挑战提供了框架[14]、[15]。该领域考察能源系统如何分配收益与负担、能源决策如何做出，以及在过程中哪些需求被认可，通常通过以下方式……
案例研究背景
该建模框架在加利福尼亚州洛杉矶的洛杉矶水电局（LADWP）服务区内实施。LADWP是一家市政公用事业公司，负责统一地理区域内的发电、输电和配电[58]。作为美国最大的市政公用事业公司，LADWP在单一整合的服务区域内服务社会经济多元化的客户群。洛杉矶还结合了显著的住房产权性质、收入、建筑年代的差异……
结果
结果追踪了结构性约束下的住宅技术获取如何产生不平等的需求侧结果。分析通过三个关联机制展开。首先，住房条件决定了家庭组装技术组合的速度。其次，采纳时机和技术组合广度的差异决定了年度效率价值的分配。第三，对智能恒温器的不平等获取产生了独特的、持续的高峰时段……
讨论
结果表明，需求侧收益并非仅由技术性能决定。在洛杉矶案例中，结构性约束决定了家庭何时进入需求侧转型、能够组合哪些技术，以及随时间推移积累多少效率和灵活性价值。这些动态在不同社区间产生了分化的年度和峰值需求结果，即使个别技术在采纳后表现相似。核心启示是……
结论
家庭在提供需求侧效率、灵活性和电网支持方面的能力并不平等。在洛杉矶案例中，住房和社会经济约束决定了家庭何时采纳、技术组合扩展的速度，以及这些组合是否包含能够实现峰值时段响应的设备。这些差异随时间积累，将绝对电力节省量和灵活性收益集中在已具备更好参与条件的社区。
该……
CRediT作者贡献声明
Danielle Preziuso：原创稿件撰写、可视化、验证、软件、项目管理、方法论、调查、正式分析、数据整理、概念化。Philip Odonkor：稿件审阅与编辑、监督、方法论、概念化。
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