中國儲能網(wǎng)訊：2020年末，受經(jīng)濟快速恢復、極寒天氣、供應能力受限等多重因素疊加影響，湖南、江西等地出現(xiàn)高峰限電情況。時隔多年，“限電”一詞重回公眾視野，引發(fā)了社會的廣泛關(guān)注。電力需求側(cè)管理是緩解電力供需缺口的重要手段，在多地電力供需緊張的背景下，如何更好地發(fā)揮電力需求側(cè)管理的作用也成為重點之一。本文將以湖南為例，分析湖南“缺電”的原因及電力需求側(cè)管理可以發(fā)揮的作用，并對“十四五”電力需求側(cè)管理的發(fā)展提出相關(guān)建議。
湖南此次缺電主要是
調(diào)峰能力不足導致的“缺電力”
從需求側(cè)來看，近年來湖南用電量和最大負荷快速增長，2015~2020年年均用電量增速超過5%、最大負荷增速超過7.5%，增速居于全國前列。用電負荷結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“第三產(chǎn)業(yè)、居民用電負荷占比高、采暖降溫負荷占比高”的“雙高”特點。2019年，湖南省第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電合計占比高達46.1%，高于全國平均水平15.5個百分點，采暖負荷占比超過40%，高于全國平均水平將近20個百分點。而第三產(chǎn)業(yè)和居民用電負荷高峰時段和電網(wǎng)高峰時段存在較大重合，即這種用電結(jié)構(gòu)放大了天氣因素對用電負荷的影響，在極寒天氣時高峰時段負荷激增。
從供應側(cè)來看，湖南受其資源稟賦影響，水電裝機占比相對較高，火電裝機占比相對較低，且近年來由于火電利用小時數(shù)低等多方面原因，火電裝機容量持續(xù)降低，而風電等新能源裝機持續(xù)上升。截至2019年底，湖南省火電、水電、風電、太陽能發(fā)電裝機占總裝機的比重分別為48.8%、34.5%、9.1%、7.4%，其中火電、水電裝機占比分別居全國第26位、第7位，較低的火電裝機造成了湖南能提供穩(wěn)定出力且可以調(diào)節(jié)的電源不足，即系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴重不足。特別是冬季進入枯水期，水電出力嚴重受限進一步加劇了供應側(cè)的壓力。此外，受外受電通道能力限制，外來電不足，加之部分火電機組故障，多重因素疊加導致了電力供應的短缺。
值得注意的是，此次湖南缺電主要體現(xiàn)在尖峰負荷時段的電力供應不足，同時結(jié)合上述分析可以看出，與之前由于電力裝機容量不足導致的缺電不同，此次缺電體現(xiàn)的是電力供應的結(jié)構(gòu)性矛盾，是由于系統(tǒng)有效容量和調(diào)峰能力不足造成的“缺電力不缺電量”問題，且這個問題伴隨著未來新能源裝機容量的提升將越發(fā)凸顯。
湖南的需求側(cè)管理主要以有序用電和能效提升為主，此次缺電，湖南省啟動了有序用電，積極應對用電需求高峰。有序用電在合理調(diào)整電力供需平衡，更好地優(yōu)先保障民生、重點企業(yè)、重點行業(yè)、重點場所正常用電方面發(fā)揮了重要作用。但以行政手段為主的有序用電難以有效應對電網(wǎng)靈活性需求不斷提升的新問題。
需求側(cè)管理是應對當前電力供需矛盾的重要手段
進一步分析可知，湖南缺電的背后盡管有其本省電源和負荷的特殊性，但其面臨的卻是當前我國各地在能源電力清潔低碳轉(zhuǎn)型過程中的普遍問題。即：如何以更經(jīng)濟、清潔、有效的手段滿足尖峰時段的電力電量平衡，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。當前由于用電結(jié)構(gòu)變化等原因，電力負荷普遍呈現(xiàn)“雙峰”特征，即夏冬兩季用電高峰和日間早晚高峰，同時尖峰較之前更為陡峭。與之對應的，在綠色發(fā)展的背景下，發(fā)電側(cè)新增裝機以風電、光伏等清潔可再生能源為主，但在現(xiàn)有技術(shù)條件下，風電和光伏發(fā)電尚難以提供穩(wěn)定且可調(diào)節(jié)的出力。供需雙側(cè)均對電力系統(tǒng)靈活調(diào)峰資源提出了更高要求，僅依賴火電等發(fā)電側(cè)資源顯然難以滿足發(fā)展要求。
電力需求側(cè)管理通過合理引導電力消費，可以有效降低高峰電力需求，多年來在緩解電力供需缺口方面發(fā)揮了重要作用。經(jīng)過多年的實踐和發(fā)展，需求側(cè)資源已不止是一種電網(wǎng)應急資源，正逐步成為一種重要資源廣泛參與電網(wǎng)運行能量互動，實現(xiàn)供需雙側(cè)資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化，有力于實現(xiàn)節(jié)約用電、環(huán)保用電、綠色用電、智能用電、有序用電，有利于提升能源電力精細化管理水平和電網(wǎng)運行靈活性、促進清潔能源消納。
結(jié)合湖南的情況，需求側(cè)管理可以有效解決當前面臨的供需矛盾，具體體現(xiàn)在：需求側(cè)資源可以在電力需求高峰時增加調(diào)度資源，作為冬季枯水期水電出力削減的有力補充，降低對新增裝機容量的需求，并可提供調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)，靈活響應清潔能源出力變化，降低燃煤機組的調(diào)峰壓力，提升現(xiàn)有機組的利用小時數(shù)，促進清潔能源消納。但受制于電力市場化程度相對不足、運營機制不完善、資金來源和技術(shù)支撐有限等共性問題影響，湖南的需求側(cè)管理仍以行政手段為主，市場化的需求響應仍處于起步階段，用戶參與積極性有限，需求側(cè)資源的價值尚未得到充分的挖掘和利用。
近年來，我國的需求響應取得明顯的進展，多個省份結(jié)合電網(wǎng)運行特征和負荷特點開展了多種類型的需求響應，各省探索實踐各具特色。江蘇、上海、浙江等省份建立了需求響應的峰谷負荷雙向調(diào)控體系，為解決空調(diào)負荷快速增長，以及風電、太陽能發(fā)電等大規(guī)模并網(wǎng)帶來的電力供需平衡新問題提供了新的有效途徑。其中，江蘇需求響應側(cè)重通過精準負荷控制實現(xiàn)對大量工業(yè)負荷的精準管理。其響應方式分為約定需求響應和實時需求響應兩種。其中，具備負荷遠程直接控制條件的客戶可以參與實時需求響應，需自行調(diào)整用電負荷參與響應的用戶可以參與約定需求響應。2018年，江蘇省分別在春節(jié)和國慶期間實施了“填谷”需求響應，響應時段則針對電網(wǎng)負荷和新能源出力特點，集中在每天0時～8時和12時～20時（17時），兩次需求響應分別實現(xiàn)“填谷”負荷928萬千瓦、719萬千瓦，在保障電力供需的同時有效促進了新能源消納。上海則以大量商業(yè)寫字樓宇負荷為依托，探索通過虛擬電廠管理可調(diào)控負荷。上海在2018年8月臺風“溫比亞”影響期間實施了“削峰”需求響應，有效保障了電力供需平衡，此次需求響應的實施成為上海構(gòu)建特大城市安全應急體系的重要內(nèi)容。
整體來看，各試點省份主要以約定時間、約定容量的“削峰填谷”需求響應方式起步，隨著電力市場建設(shè)逐步探索電力需求響應的市場化交易機制。浙江、山東結(jié)合電力現(xiàn)貨市場建設(shè)考慮將電力需求響應資源納入電力現(xiàn)貨市場的交易范疇。湖南可借鑒試點省份的典型做法，先采用約定需求響應方式，以政府和電力公司為主導，邀請具備需求響應能力的電力用戶參與“削峰”和“填谷”需求響應，在約定時段進行約定響應量的負荷削減或提升，主要采用補償價格×補償系數(shù)×需求響應電量的經(jīng)濟補償方式。
需求側(cè)資源將在“十四五”電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃和調(diào)度運行中發(fā)揮重要作用
歐美在需求響應方面開展工作較早，積累了較為成熟的經(jīng)驗。主要集中于消納可再生能源，改善供需平衡以及提升用戶用能經(jīng)濟性等典型應用場景。其中，美國建立了固定費率補償與市場交易機制相結(jié)合的需求響應補貼機制，并且放寬準入門檻、加快多元響應主體尤其是中小用戶的培育；歐洲通過立法促進需求響應發(fā)展，明確為需求響應資源參與平衡市場和輔助服務(wù)提供公平環(huán)境，消費者可以單獨或者通過負荷聚合商參與市場交易；日本擁有先進的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，并建立了動態(tài)電價政策，普遍實施的需求側(cè)響應措施主要為與工業(yè)大用戶簽訂負荷調(diào)整合同。我國需求響應在試點方面開展了大量工作，成效顯著。但是我國需求響應與美國、歐洲等國家和地區(qū)相比還存在較大差距，主要體現(xiàn)在市場機制建設(shè)、技術(shù)標準支撐、支撐資金等方面。因此，我國的需求響應開展要根據(jù)各省的特點，特別是市場機制建設(shè)情況，設(shè)計符合自身特點的需求響應模式。
近期，習近平主席提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。到2030年，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65％以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25％左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上?！笆奈濉睍r期是實現(xiàn)碳達峰、深入推進能源電力綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，我國的能源電力供需格局將發(fā)生深刻變化?！笆奈濉逼陂g，我國新能源裝機和發(fā)電量占比仍將繼續(xù)提高，負荷尖峰化趨勢將越發(fā)顯著，部分區(qū)域在高峰時段電力供需平衡將面臨較大壓力，亟需充分發(fā)揮需求側(cè)資源在提升系統(tǒng)可靠性、促進可再生能源消納方面的作用。據(jù)測算，2025年我國需求響應規(guī)模有望達到7000萬千瓦，占最大負荷的4%左右。為此提出建議如下：
加快需求響應市場化機制建設(shè)和政策完善
配合市場改革進程探索需求響應新機制，將需求側(cè)資源納入能源系統(tǒng)規(guī)劃和運行，引導用戶積極參與能源市場互動，建立并完善電力供求平衡機制，推動需求側(cè)資源參與備用、調(diào)峰等輔助服務(wù)市場，完善價格和激勵機制，培育多元市場主體，運用市場手段調(diào)動需求側(cè)參與系統(tǒng)互動的積極性，發(fā)揮需求側(cè)資源提升電網(wǎng)靈活性的關(guān)鍵作用，助力解決電力供應的結(jié)構(gòu)性矛盾。在爭取補貼資金方面，可以充分利用省間綠電交易的盈余資金池、電網(wǎng)高可靠性收入、輸配電價核定等多種方式拓寬資金來源渠道。在價格機制方面，完善分時電價機制和價格補償機制，可在電力現(xiàn)貨市場和輔助服務(wù)市場的規(guī)則方案制定中明確電力需求響應補償資金的分攤機制，重點尋求通過輸配電價、尖峰電費等方式實現(xiàn)。在市場機制方面，可建立需求側(cè)響應參與的削峰填谷輔助服務(wù)市場，引導試點省份開展需求響應的市場化交易，鼓勵電力需求響應資源參與市場交易。
推進需求側(cè)管理由電力領(lǐng)域拓展到綜合能源領(lǐng)域
綜合能源服務(wù)具有多能協(xié)同優(yōu)化的優(yōu)勢，未來將成為拉動經(jīng)濟綠色低碳發(fā)展、促進能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。在此趨勢下，需求響應將不再局限于電力領(lǐng)域，而要拓展到油、氣、氫、生物質(zhì)等多種能源領(lǐng)域，以提升能效利用效率、促進可再生能源消納、降低用戶用能成本為目標，實現(xiàn)不同種類能源的需求響應，在緩解電力需求高峰時段電網(wǎng)壓力的同時，實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲的高效、協(xié)同、經(jīng)濟運行。
實現(xiàn)需求側(cè)管理的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型
當前，“大云物移智鏈”等先進信息通信技術(shù)正在迅猛發(fā)展，加之5G等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的逐步開展，相應的應用場景將不斷豐富。未來，隨著能源流與信息流的深度融合，需求響應將逐步向自動化、智能化水平演進，實現(xiàn)能源供需信息實時傳送、云計算與邊緣計算高速協(xié)同決策、用戶參與情況真實準確記錄與結(jié)算，融入工業(yè)、建筑、交通等各個領(lǐng)域，充分發(fā)揮其調(diào)節(jié)供需、提升運行效率的作用。
碳達峰、碳中和目標將倒逼我國能源轉(zhuǎn)型加速推進，需求響應需要呈現(xiàn)高智能化、高附加值、高精細化的特征，能夠?qū)崟r精準響應、為客戶創(chuàng)造價值、涵蓋眾多種類用能設(shè)備，從而促進我國清潔能源發(fā)展、減少電網(wǎng)建設(shè)投資、支撐我國碳中和目標的實現(xiàn)。
