中國儲能網(wǎng)訊：8月14日，一則四川省經(jīng)信廳與四川電力公司聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于擴(kuò)大工業(yè)企業(yè)讓電于民實施范圍的緊急通知》，再次引爆對電力保供的熱議。邁向新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中，保供電永遠(yuǎn)是底線任務(wù)。但是隨著異常天氣增多，電力供應(yīng)可能遭受更大的風(fēng)險，提升負(fù)荷側(cè)靈活性，建立完善的需求響應(yīng)機(jī)制更顯迫切。
一、異常天氣致多省缺電
今年夏天，罕見熱浪襲擊我國多?。ㄊ校拇?、陜西、湖北、安徽、江蘇、浙江等地連續(xù)多日出現(xiàn)40至43℃高溫天氣，多地打破有氣象記錄以來當(dāng)?shù)貧鉁氐淖罡呒o(jì)錄。極端高溫天氣導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷激增，保供電問題再一次成為社會關(guān)注的焦點。
高溫天氣疊加干旱，給水電占比較高的南方省份帶來雙重影響。據(jù)統(tǒng)計，今年7月份以來長江流域降雨量較常年同期偏少4成，長江干流及洞庭湖、鄱陽湖水位較常年同期偏低4.7～5.7米，很多水電站庫容出現(xiàn)了“汛期反枯”的罕見現(xiàn)象。南方各省夏季高峰用電歷來依賴水電大發(fā)，全流域“喊渴”加劇了各省缺電的問題，水電大省四川也遭遇電力緊缺。
2021年底四川水電裝機(jī)達(dá)8887萬千瓦，占比為77.7%；火電裝機(jī)達(dá)1825萬千瓦，占比為16.0%；風(fēng)電裝機(jī)為527萬千瓦，占比4.6%；太陽能發(fā)電裝機(jī)為196萬千瓦，占比1.7%。進(jìn)入7月以來，四川省遭遇60年一遇的極端高溫天氣，用電負(fù)荷多次創(chuàng)歷史新高。而上游降水較往年下降明顯，水電庫容嚴(yán)重不足，外省煤入川運(yùn)力也不足，造成電力供應(yīng)面臨電力、電量的硬性不足，四川迎來最艱難的迎峰度夏保供季。
圖1 四川省電源結(jié)構(gòu)示意圖
8月14日，四川經(jīng)信廳《緊急通知》要求，由于當(dāng)前電力供需緊張形勢進(jìn)一步加劇，從8月15日至20日，對四川電網(wǎng)有序用電方案中所有工業(yè)電力用戶實施生產(chǎn)全停，讓電于民。該力度的生產(chǎn)全停體現(xiàn)了保民生用電的無奈之舉。后續(xù)除非天氣轉(zhuǎn)涼以及來水突增，用電緊張情況仍難緩解。
二、電力保供的氣候風(fēng)險顯著增加
去年缺煤，今年缺水，應(yīng)對頻發(fā)的極端異常天氣，讓“新型電力系統(tǒng)”建設(shè)的開局兩年略顯“尷尬”。在近年國內(nèi)外多次缺電危機(jī)中，全球氣候變化帶來的異常天氣起了至關(guān)重要的影響，異常天氣的不可預(yù)測性可能成為電力保供和能源安全的最重要風(fēng)險因素，不能不慎重對待。
以往，電力可靠供應(yīng)很大程度取決于對于未來發(fā)用電平衡情況、電網(wǎng)狀況的預(yù)測，基于可能出現(xiàn)的預(yù)測偏差以及“N-1”（考慮可能發(fā)生的設(shè)備故障）情況留好備用和安全裕度以應(yīng)對緊急情況。確定合理的安全裕度本質(zhì)上是一個概率問題，安全裕度越大，電力系統(tǒng)發(fā)生事故的概率越小，但電網(wǎng)投入將顯著增加；反之亦然。
但隨著全球氣候變化加劇，以前普遍認(rèn)為概率小到不足以考慮的極端天氣變得頻發(fā)，即概率上的肥尾效應(yīng)越發(fā)明顯。而異常天氣帶來的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“N-1”量級，如此次全流域水電站缺水，如極寒天氣風(fēng)電停機(jī)，還有龍卷風(fēng)也許能將一個通道內(nèi)的多條輸電線路全部刮斷等。極端氣候造成的影響遠(yuǎn)不能用“N-1”覆蓋，這是一個極度復(fù)雜的“N-n”故障問題，當(dāng)前尚不具備對該問題進(jìn)行預(yù)測與防控的能力，因為未來會發(fā)生什么只有天知道。
同時新能源的反調(diào)峰特性，增大了電源側(cè)的隨機(jī)波動，加劇了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的不確定性。當(dāng)前發(fā)展可再生能源的浪潮，可能使氣候風(fēng)險的影響面擴(kuò)大，水電尚不能抵擋異常天氣的影響，幾乎沒有調(diào)節(jié)能力的新能源更不足恃。盡管未來具體會發(fā)生什么難以預(yù)測，但增加電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和充裕度水平，是提升抗風(fēng)險能力的整體方向。
三、完善的需求響應(yīng)機(jī)制更顯迫切
（一）高比例新能源的電力系統(tǒng)急缺容量充裕度
常規(guī)的電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式主要是發(fā)揮電源側(cè)的調(diào)節(jié)能力，而我國國情決定了煤電在調(diào)節(jié)中的主要作用。在能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的大背景下，盡管去年以來我國出臺了多項支持煤電發(fā)展的措施，但要實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，長遠(yuǎn)來看煤電的逐步降低是大勢所趨，常規(guī)電源投入不足可能造成新型電力系統(tǒng)極度缺少容量充裕度。
盡管在發(fā)展新能源過程中獲得了一定的電量，但新能源的可靠容量幾乎為零，本質(zhì)上講新能源僅能替代存量（在可調(diào)電源已覆蓋的供電能力下獲得一定電量，造成可調(diào)電源發(fā)電利用小時降低），但難以有效保障增量負(fù)荷的可靠供應(yīng)。高比例新能源的電力系統(tǒng)中要獲得一定的容量充裕度，自然要發(fā)展儲能設(shè)施，以使增量新能源電量與儲能容量覆蓋新增負(fù)荷可靠供應(yīng)要求。
但因為異常天氣頻繁出現(xiàn)，不僅需要配置日內(nèi)調(diào)節(jié)的儲能，也需要配置跨月甚至跨年的儲能裝置，將使全社會付出昂貴的代價。當(dāng)下，新能源僅配置小時級儲能設(shè)施已很大增加新能源的度電成本，使新能源發(fā)電不具有經(jīng)濟(jì)性。
相較新能源的不可控性，建立合適的負(fù)荷側(cè)響應(yīng)機(jī)制顯得更加可靠，而且成本更加低廉。總歸發(fā)生缺電的最后一道措施都是負(fù)荷控制，為何不通過合理的利益疏導(dǎo)，使之成為普遍的調(diào)節(jié)方式呢？普遍的、被合理引導(dǎo)的需求響應(yīng)，預(yù)示著電力系統(tǒng)發(fā)用電平衡發(fā)展到一個新的階段。
（二）認(rèn)識需求響應(yīng)的價值
需求響應(yīng)如果簡單地認(rèn)為是一種調(diào)峰服務(wù)，就會低估其價值，需求響應(yīng)作為削峰行為，跟新建發(fā)輸變電設(shè)施一樣提升了電力供應(yīng)的充裕度，而其成本則低廉得多。由于電力系統(tǒng)中的發(fā)用電設(shè)備尖峰特性越來越強(qiáng)，充分利用靈活性負(fù)荷的響應(yīng)對沖負(fù)荷尖峰，成為邊際成本最優(yōu)的調(diào)節(jié)方式。
據(jù)粗略計算，滿足1kW終端新增負(fù)荷的全系統(tǒng)投資（包括發(fā)電、輸電、變電、配電環(huán)節(jié)）達(dá)到10000元以上，而一年中超過全網(wǎng)最大負(fù)荷95%的用電時段僅不到100小時?？紤]全成本，通過設(shè)備投資滿足尖峰負(fù)荷需求，每千瓦年總成本大約為1000元（按20年折舊，資金成本及其它成本按5%粗略計算）；而采用需求響應(yīng)的成本極低，因為尖峰小時利用小時數(shù)低，如果削減5%的尖峰負(fù)荷，每年帶來的電量損失影響也很小。所以，通過需求響應(yīng)節(jié)約電力系統(tǒng)投資以及保障電網(wǎng)供電安全的效果明顯。
正是因為需求響應(yīng)在新型電力系統(tǒng)中的重要價值，國家高度重視需求響應(yīng)的發(fā)展。國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知》（國發(fā)〔2021〕23號）中要求：“至2030年，省級電網(wǎng)基本具備5%以上的尖峰負(fù)荷響應(yīng)能力”。今年3月22日，國家發(fā)改委、能源局發(fā)布《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》，也高度重視電力系統(tǒng)靈活性的建設(shè)，在發(fā)展目標(biāo)中明確提出：到2025年，電力需求側(cè)響應(yīng)能力達(dá)到最大用電負(fù)荷的 3%～5%。將需求響應(yīng)的發(fā)展提升到整體能源體系建設(shè)的重要方面，這在以前的能源五年規(guī)劃報告中未曾出現(xiàn)過。
（三）需求響應(yīng)的當(dāng)下與未來
需求響應(yīng)日益成為提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力的一項重要工具，南方、華北等多個區(qū)域級別的新版“兩個細(xì)則”中，將可控負(fù)荷、虛擬電廠作為平等并網(wǎng)主體，可參與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)獲得補(bǔ)償；廣東等省份出臺了市場化需求響應(yīng)細(xì)則，廣東省需求響應(yīng)通過市場化交易，按交易周期對響應(yīng)電量和響應(yīng)容量付費(fèi)，電量補(bǔ)償方面最高可獲得3.5元/kWh的補(bǔ)償，較為真實反映了需求響應(yīng)的價值。
1.存在的問題
整體而言，負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)方面，很大程度仍依賴政策性的“有序用電”，通過市場交易或補(bǔ)償機(jī)制促進(jìn)自主響應(yīng)的實踐仍不普遍。筆者認(rèn)為完善需求響應(yīng)激勵機(jī)制仍存在以下問題：
一是用戶側(cè)調(diào)節(jié)能力分散，規(guī)模效應(yīng)較小。除工業(yè)用戶具有規(guī)模化的調(diào)節(jié)能力外，一般負(fù)荷調(diào)節(jié)能力較小，不足以越過參與響應(yīng)的門檻。且激勵價格標(biāo)準(zhǔn)較低時，參與響應(yīng)的收入很少，響應(yīng)意愿不足，將呈現(xiàn)出較寬的響應(yīng)“價格死區(qū)”。
二是需求響應(yīng)機(jī)制實踐經(jīng)驗少，未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。各個省、市在需求響應(yīng)方面的政策差異性很大，包括：激勵方式不一，有的按照響應(yīng)次數(shù)進(jìn)行激勵，有的按能力進(jìn)行年付費(fèi)，有的按響應(yīng)電量進(jìn)行激勵；激勵標(biāo)準(zhǔn)差距較大，最大標(biāo)準(zhǔn)差異達(dá)到5-10倍；經(jīng)費(fèi)來源不一，很多地方將需求響應(yīng)作為電網(wǎng)公司的專項工作，從專項費(fèi)用中劃撥。
三是需求響應(yīng)的數(shù)字化手段欠缺。負(fù)荷側(cè)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用不足，需求響應(yīng)要參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，需要作為并網(wǎng)主體與調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行互動，以及參與對聚合商指令的合理執(zhí)行，負(fù)荷側(cè)的感知、通信、控制技術(shù)都需進(jìn)行較大程度提升。
2.未來發(fā)展建議
未來，需求響應(yīng)要成為保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的一層重要保障，仍需完善激勵機(jī)制，促進(jìn)用戶的普遍參與：
一是擴(kuò)大資金池來源。深入認(rèn)識需求響應(yīng)的普遍意義，突破當(dāng)前僅靠專項資金支持的限制，使之與電力輔助服務(wù)市場并軌，合理將需求響應(yīng)費(fèi)用分?jǐn)傊岭娫春陀脩魝?cè)。
二是形成普遍性的市場交易或補(bǔ)償機(jī)制。由于需求響應(yīng)具備增強(qiáng)容量充裕度和移峰填谷作用，建議參照廣東市場，按照激勵調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)電量的多層級市場，建立合理的競爭機(jī)制，以提升需求響應(yīng)的能力，促進(jìn)用戶的廣泛參與。
三是合理聚合，逐步降低參與門檻。鑒于單一用戶調(diào)節(jié)容量較低，售電公司、能源服務(wù)商等主體通過聚合用戶形成規(guī)模效應(yīng)參與需求響應(yīng)。隨著需求響應(yīng)機(jī)制的完善和能源數(shù)字化技術(shù)的提升，逐步降低需求響應(yīng)參與門檻，允許更廣范圍內(nèi)的多個電力用戶進(jìn)行聚合，形成成熟的商業(yè)模式。
