中國儲能網(wǎng)訊：2020年末，受經(jīng)濟(jì)快速恢復(fù)、極寒天氣、供應(yīng)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(shí)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(diǎn)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(dǎo)致的“缺電力”
從需求側(cè)來看，近年來湖南用電量和最大負(fù)荷快速增長，2015~2020年年均用電量增速超過5%、最大負(fù)荷增速超過7.5%，增速居于全國前列。用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“第三產(chǎn)業(yè)、居民用電負(fù)荷占比高、采暖降溫負(fù)荷占比高”的“雙高”特點(diǎn)。2019年，湖南省第三產(chǎn)業(yè)和居民生活用電合計(jì)占比高達(dá)46.1%，高于全國平均水平15.5個(gè)百分點(diǎn)，采暖負(fù)荷占比超過40%，高于全國平均水平將近20個(gè)百分點(diǎn)。而第三產(chǎn)業(yè)和居民用電負(fù)荷高峰時(shí)段和電網(wǎng)高峰時(shí)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(fù)荷的影響，在極寒天氣時(shí)高峰時(shí)段負(fù)荷激增。
從供應(yīng)側(cè)來看，湖南受其資源稟賦影響，水電裝機(jī)占比相對較高，火電裝機(jī)占比相對較低，且近年來由于火電利用小時(shí)數(shù)低等多方面原因，火電裝機(jī)容量持續(xù)降低，而風(fēng)電等新能源裝機(jī)持續(xù)上升。截至2019年底，湖南省火電、水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)占總裝機(jī)的比重分別為48.8%、34.5%、9.1%、7.4%，其中火電、水電裝機(jī)占比分別居全國第26位、第7位，較低的火電裝機(jī)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(yán)重不足。特別是冬季進(jìn)入枯水期，水電出力嚴(yán)重受限進(jìn)一步加劇了供應(yīng)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(jī)組故障，多重因素疊加導(dǎo)致了電力供應(yīng)的短缺。
值得注意的是，此次湖南缺電主要體現(xiàn)在尖峰負(fù)荷時(shí)段的電力供應(yīng)不足，同時(shí)結(jié)合上述分析可以看出，與之前由于電力裝機(jī)容量不足導(dǎo)致的缺電不同，此次缺電體現(xiàn)的是電力供應(yīng)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(gè)問題伴隨著未來新能源裝機(jī)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(yīng)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(diǎn)企業(yè)、重點(diǎn)行業(yè)、重點(diǎn)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(yīng)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(yīng)對當(dāng)前電力供需矛盾的重要手段
進(jìn)一步分析可知，湖南缺電的背后盡管有其本省電源和負(fù)荷的特殊性，但其面臨的卻是當(dāng)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(jì)、清潔、有效的手段滿足尖峰時(shí)段的電力電量平衡，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)前由于用電結(jié)構(gòu)變化等原因，電力負(fù)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(shí)尖峰較之前更為陡峭。與之對應(yīng)的，在綠色發(fā)展的背景下，發(fā)電側(cè)新增裝機(jī)以風(fēng)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(fēng)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(dǎo)電力消費(fèi)，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(shí)踐和發(fā)展，需求側(cè)資源已不止是一種電網(wǎng)應(yīng)急資源，正逐步成為一種重要資源廣泛參與電網(wǎng)運(yùn)行能量互動，實(shí)現(xiàn)供需雙側(cè)資源的協(xié)調(diào)優(yōu)化，有力于實(shí)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(xì)化管理水平和電網(wǎng)運(yùn)行靈活性、促進(jìn)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(dāng)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(shí)增加調(diào)度資源，作為冬季枯水期水電出力削減的有力補(bǔ)充，降低對新增裝機(jī)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(yīng)清潔能源出力變化，降低燃煤機(jī)組的調(diào)峰壓力，提升現(xiàn)有機(jī)組的利用小時(shí)數(shù)，促進(jìn)清潔能源消納。但受制于電力市場化程度相對不足、運(yùn)營機(jī)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(yīng)仍處于起步階段，用戶參與積極性有限，需求側(cè)資源的價(jià)值尚未得到充分的挖掘和利用。
近年來，我國的需求響應(yīng)取得明顯的進(jìn)展，多個(gè)省份結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行特征和負(fù)荷特點(diǎn)開展了多種類型的需求響應(yīng)，各省探索實(shí)踐各具特色。江蘇、上海、浙江等省份建立了需求響應(yīng)的峰谷負(fù)荷雙向調(diào)控體系，為解決空調(diào)負(fù)荷快速增長，以及風(fēng)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(yīng)側(cè)重通過精準(zhǔn)負(fù)荷控制實(shí)現(xiàn)對大量工業(yè)負(fù)荷的精準(zhǔn)管理。其響應(yīng)方式分為約定需求響應(yīng)和實(shí)時(shí)需求響應(yīng)兩種。其中，具備負(fù)荷遠(yuǎn)程直接控制條件的客戶可以參與實(shí)時(shí)需求響應(yīng)，需自行調(diào)整用電負(fù)荷參與響應(yīng)的用戶可以參與約定需求響應(yīng)。2018年，江蘇省分別在春節(jié)和國慶期間實(shí)施了“填谷”需求響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)段則針對電網(wǎng)負(fù)荷和新能源出力特點(diǎn)，集中在每天0時(shí)～8時(shí)和12時(shí)～20時(shí)（17時(shí)），兩次需求響應(yīng)分別實(shí)現(xiàn)“填谷”負(fù)荷928萬千瓦、719萬千瓦，在保障電力供需的同時(shí)有效促進(jìn)了新能源消納。上海則以大量商業(yè)寫字樓宇負(fù)荷為依托，探索通過虛擬電廠管理可調(diào)控負(fù)荷。上海在2018年8月臺風(fēng)“溫比亞”影響期間實(shí)施了“削峰”需求響應(yīng)，有效保障了電力供需平衡，此次需求響應(yīng)的實(shí)施成為上海構(gòu)建特大城市安全應(yīng)急體系的重要內(nèi)容。
整體來看，各試點(diǎn)省份主要以約定時(shí)間、約定容量的“削峰填谷”需求響應(yīng)方式起步，隨著電力市場建設(shè)逐步探索電力需求響應(yīng)的市場化交易機(jī)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(yīng)資源納入電力現(xiàn)貨市場的交易范疇。湖南可借鑒試點(diǎn)省份的典型做法，先采用約定需求響應(yīng)方式，以政府和電力公司為主導(dǎo)，邀請具備需求響應(yīng)能力的電力用戶參與“削峰”和“填谷”需求響應(yīng)，在約定時(shí)段進(jìn)行約定響應(yīng)量的負(fù)荷削減或提升，主要采用補(bǔ)償價(jià)格×補(bǔ)償系數(shù)×需求響應(yīng)電量的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)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(yùn)行中發(fā)揮重要作用
歐美在需求響應(yīng)方面開展工作較早，積累了較為成熟的經(jīng)驗(yàn)。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(jì)性等典型應(yīng)用場景。其中，美國建立了固定費(fèi)率補(bǔ)償與市場交易機(jī)制相結(jié)合的需求響應(yīng)補(bǔ)貼機(jī)制，并且放寬準(zhǔn)入門檻、加快多元響應(yīng)主體尤其是中小用戶的培育；歐洲通過立法促進(jìn)需求響應(yīng)發(fā)展，明確為需求響應(yīng)資源參與平衡市場和輔助服務(wù)提供公平環(huán)境，消費(fèi)者可以單獨(dú)或者通過負(fù)荷聚合商參與市場交易；日本擁有先進(jìn)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)，并建立了動態(tài)電價(jià)政策，普遍實(shí)施的需求側(cè)響應(yīng)措施主要為與工業(yè)大用戶簽訂負(fù)荷調(diào)整合同。我國需求響應(yīng)在試點(diǎn)方面開展了大量工作，成效顯著。但是我國需求響應(yīng)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(jī)制建設(shè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支撐、支撐資金等方面。因此，我國的需求響應(yīng)開展要根據(jù)各省的特點(diǎn)，特別是市場機(jī)制建設(shè)情況，設(shè)計(jì)符合自身特點(diǎn)的需求響應(yīng)模式。
近期，習(xí)近平主席提出我國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)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(fèi)比重將達(dá)到25％左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上?！笆奈濉睍r(shí)期是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、深入推進(jìn)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(jī)和發(fā)電量占比仍將繼續(xù)提高，負(fù)荷尖峰化趨勢將越發(fā)顯著，部分區(qū)域在高峰時(shí)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(jìn)可再生能源消納方面的作用。據(jù)測算，2025年我國需求響應(yīng)規(guī)模有望達(dá)到7000萬千瓦，占最大負(fù)荷的4%左右。為此提出建議如下：
加快需求響應(yīng)市場化機(jī)制建設(shè)和政策完善
配合市場改革進(jìn)程探索需求響應(yīng)新機(jī)制，將需求側(cè)資源納入能源系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行，引導(dǎo)用戶積極參與能源市場互動，建立并完善電力供求平衡機(jī)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(jià)格和激勵機(jī)制，培育多元市場主體，運(yùn)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(yīng)的結(jié)構(gòu)性矛盾。在爭取補(bǔ)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(jià)核定等多種方式拓寬資金來源渠道。在價(jià)格機(jī)制方面，完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制和價(jià)格補(bǔ)償機(jī)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(yīng)補(bǔ)償資金的分?jǐn)倷C(jī)制，重點(diǎn)尋求通過輸配電價(jià)、尖峰電費(fèi)等方式實(shí)現(xiàn)。在市場機(jī)制方面，可建立需求側(cè)響應(yīng)參與的削峰填谷輔助服務(wù)市場，引導(dǎo)試點(diǎn)省份開展需求響應(yīng)的市場化交易，鼓勵電力需求響應(yīng)資源參與市場交易。
推進(jìn)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(jì)綠色低碳發(fā)展、促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。在此趨勢下，需求響應(yīng)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(jìn)可再生能源消納、降低用戶用能成本為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)不同種類能源的需求響應(yīng)，在緩解電力需求高峰時(shí)段電網(wǎng)壓力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲的高效、協(xié)同、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理的數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型
當(dāng)前，“大云物移智鏈”等先進(jìn)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(yīng)的應(yīng)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(yīng)將逐步向自動化、智能化水平演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)能源供需信息實(shí)時(shí)傳送、云計(jì)算與邊緣計(jì)算高速協(xié)同決策、用戶參與情況真實(shí)準(zhǔn)確記錄與結(jié)算，融入工業(yè)、建筑、交通等各個(gè)領(lǐng)域，充分發(fā)揮其調(diào)節(jié)供需、提升運(yùn)行效率的作用。
碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)將倒逼我國能源轉(zhuǎn)型加速推進(jìn)，需求響應(yīng)需要呈現(xiàn)高智能化、高附加值、高精細(xì)化的特征，能夠?qū)崟r(shí)精準(zhǔn)響應(yīng)、為客戶創(chuàng)造價(jià)值、涵蓋眾多種類用能設(shè)備，從而促進(jìn)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(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
