中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，能源電力行業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，電力生產(chǎn)、傳輸及使用過(guò)程中的碳排放直接影響全社會(huì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)電力行業(yè)占能源行業(yè)二氧化碳排放總量的42.5%左右，其中電力供給端占比32%，消費(fèi)終端占比10%。因此，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，電力行業(yè)要從供給側(cè)、需求側(cè)“雙管齊下”來(lái)解決。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和滿足用戶用電需求為前提，系統(tǒng)調(diào)節(jié)的重點(diǎn)是針對(duì)供給側(cè)電廠發(fā)電，對(duì)需求側(cè)的調(diào)節(jié)主要出現(xiàn)在電力供應(yīng)客觀不足時(shí)，通過(guò)行政方法進(jìn)行。
而在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中，市場(chǎng)化調(diào)節(jié)的手段將成為系統(tǒng)調(diào)節(jié)重要手段。市場(chǎng)將供需雙方的意愿公布，通過(guò)交易實(shí)現(xiàn)電力電量供應(yīng)與需求間的匹配。在“雙碳”目標(biāo)下，市場(chǎng)化需求響應(yīng)除了對(duì)電力電量響應(yīng)外，還可能增加電碳耦合的碳排放需求響應(yīng)。
“雙碳”目標(biāo)下需求側(cè)響應(yīng)工作變化
在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，電力系統(tǒng)將納入更多的新能源并入電網(wǎng)，驅(qū)使著系統(tǒng)向低碳、甚至零碳排放的方向轉(zhuǎn)型，向著“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同的方向邁進(jìn)。其中的重點(diǎn)之一，便是需求側(cè)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展。需求側(cè)電網(wǎng)的建設(shè)，更要從電碳耦合的角度出發(fā)，綜合電、碳約束與經(jīng)濟(jì)社會(huì)之間的耦合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。
可以預(yù)見(jiàn)，需求側(cè)響應(yīng)將成為未來(lái)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的一個(gè)特征。新型電力系統(tǒng)中，風(fēng)光等可再生新能源大量并網(wǎng)后，其固有的隨機(jī)性、間歇性、波動(dòng)性特征會(huì)給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)，除了深入研究高比例新能源接入后電力系統(tǒng)穩(wěn)定調(diào)度運(yùn)行的技術(shù)外，更有效的是挖掘電力系統(tǒng)需求側(cè)響應(yīng)資源在新能源消納、減排降碳等方面的潛力。需求側(cè)響應(yīng)資源既可實(shí)現(xiàn)“源隨荷動(dòng)”，參與電網(wǎng)削峰填谷，也可以“荷隨源動(dòng)”，跟蹤新能源出力的變化，以此達(dá)到電力系統(tǒng)的平衡。
碳排放約束將成為促進(jìn)需求側(cè)響應(yīng)的一個(gè)重要因素。以往的電力需求側(cè)響應(yīng)往往是根據(jù)電力資源進(jìn)行響應(yīng)，而在“雙碳”目標(biāo)下，需求側(cè)響應(yīng)則不得不協(xié)同開(kāi)展碳排放的需求響應(yīng)，應(yīng)根據(jù)碳約束條件進(jìn)行碳排放響應(yīng)，達(dá)到電、碳雙平衡的效果。
電碳耦合調(diào)節(jié)所需外部條件
1.政策條件
“雙碳”和新型電力系統(tǒng)背景下，目前國(guó)家分別針對(duì)碳市場(chǎng)與電力市場(chǎng)相繼出臺(tái)了相關(guān)政策與條例，為后續(xù)各省因地制宜制定更完善的碳市場(chǎng)和電力市場(chǎng)細(xì)則、開(kāi)展電碳耦合調(diào)節(jié)提供了良好的政策大環(huán)境。
如《碳排放權(quán)交易管理暫行條例（草案修改稿）》明確了全國(guó)碳市場(chǎng)在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)過(guò)程中的定位，提出了總量控制，真正健全全國(guó)碳市場(chǎng)的配額分配機(jī)制；《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)的意見(jiàn)》進(jìn)一步提出健全多層次統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系，研究推動(dòng)適時(shí)組建全國(guó)電力交易中心。全國(guó)多層次統(tǒng)一電力市場(chǎng)的建設(shè)推進(jìn)，為需求響應(yīng)發(fā)展提供了新的機(jī)遇。
2.市場(chǎng)機(jī)制
實(shí)現(xiàn)電碳耦合調(diào)節(jié)，市場(chǎng)交易機(jī)制與價(jià)格信號(hào)的形成是最重要一環(huán)，必須要允許需求側(cè)響應(yīng)資源進(jìn)入市場(chǎng)交易，通過(guò)價(jià)格信號(hào)引導(dǎo)用電與排碳行為，才能形成可持續(xù)的良性互動(dòng)循環(huán)。在具體市場(chǎng)機(jī)制落地層面，目前各省細(xì)則的制定以及市場(chǎng)的開(kāi)展仍在穩(wěn)步探索中。
在碳市場(chǎng)方面，國(guó)家選定了7個(gè)試點(diǎn)省市以及24個(gè)重點(diǎn)行業(yè)納入配額考核，但總體來(lái)看，目前覆蓋的行業(yè)和省份不多，大部分企業(yè)對(duì)碳減排重視程度不足，全國(guó)碳市場(chǎng)交易規(guī)模和價(jià)格水平還處于起步階段。
在電力市場(chǎng)方面，隨著新能源裝機(jī)增加以及尖峰負(fù)荷攀升，國(guó)內(nèi)大部分省份通過(guò)需求響應(yīng)交易、用戶側(cè)調(diào)峰交易等市場(chǎng)化手段吸納用戶側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，其中山西和山東已允許用戶側(cè)資源參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)交易。但在實(shí)際市場(chǎng)開(kāi)展過(guò)程中，由于現(xiàn)貨分時(shí)價(jià)差空間不足，需求響應(yīng)補(bǔ)貼存在來(lái)源有限、價(jià)格不足等情況，市場(chǎng)后續(xù)的規(guī)則完善、價(jià)格引導(dǎo)和資金疏導(dǎo)等仍有完善空間。
3.技術(shù)基礎(chǔ)
虛擬電廠技術(shù)。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)包括智能計(jì)量、信息通信、調(diào)度運(yùn)行優(yōu)化、交易決策及邊緣協(xié)調(diào)控制等，將用戶側(cè)的可調(diào)負(fù)荷、儲(chǔ)能、分布式發(fā)電、充電樁等靈活調(diào)節(jié)資源聚合起來(lái)，考慮物理運(yùn)行約束，以電力市場(chǎng)需求以及價(jià)格信號(hào)走勢(shì)，參與市場(chǎng)交易與調(diào)度運(yùn)行。
電碳計(jì)量技術(shù)。在碳計(jì)量上，我國(guó)已選定3批共24個(gè)行業(yè)，并發(fā)布各企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南試行辦法，在國(guó)家溫室氣體清單的框架內(nèi)形成了不同行業(yè)的碳計(jì)量體系。有了扎實(shí)的碳計(jì)量體系作為基礎(chǔ)，國(guó)家陸續(xù)成立了9個(gè)碳交易所作為區(qū)域試點(diǎn)，為開(kāi)展全國(guó)統(tǒng)一的碳排放權(quán)交易做好了充分的前期準(zhǔn)備。
電碳耦合運(yùn)行技術(shù)。在交易運(yùn)營(yíng)與調(diào)度運(yùn)行中，虛擬電廠除了考慮電力運(yùn)行的目標(biāo)和約束外，還需考慮碳市場(chǎng)價(jià)格和碳配額的要求，本質(zhì)上是以電力與碳排放費(fèi)用最小作為目標(biāo)函數(shù)，建立降碳優(yōu)化和需求響應(yīng)的低碳經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。當(dāng)市場(chǎng)碳價(jià)變化時(shí)，隨著碳價(jià)上漲，調(diào)度周期內(nèi)碳排放量將減少，發(fā)電成本、總能耗和需求響應(yīng)量則增加。當(dāng)碳價(jià)處于較高值時(shí)，調(diào)度周期內(nèi)的高碳排放機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)會(huì)減少出力，低碳排放火電機(jī)組和碳捕捉機(jī)組則得到充分利用，需求響應(yīng)資源在高負(fù)荷時(shí)將被連續(xù)調(diào)用，從而充分參與市場(chǎng)。
面臨的困難及對(duì)策建議
1.需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)機(jī)制有待完善，需要切實(shí)加強(qiáng)電力市場(chǎng)、碳市場(chǎng)的建設(shè)，賦予輔助服務(wù)產(chǎn)品應(yīng)有的市場(chǎng)價(jià)值。需求側(cè)響應(yīng)資源及虛擬電廠、儲(chǔ)能、綜合用能系統(tǒng)等靈活性資源的用電模式與傳統(tǒng)資源不同，要進(jìn)入電力市場(chǎng)，其規(guī)則、模式、結(jié)構(gòu)的制定仍有待完善，目前仍缺乏支撐響應(yīng)工作的市場(chǎng)機(jī)制和成熟商業(yè)模式。在“雙碳”目標(biāo)下，開(kāi)展電碳耦合下的需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)機(jī)制仍不完善，電碳約束下的響應(yīng)市場(chǎng)交易機(jī)制設(shè)計(jì)、響應(yīng)資源價(jià)格形成、市場(chǎng)模擬與評(píng)估等方面仍有待研究。
2.資源參與響應(yīng)的數(shù)字化程度不高，并缺乏全流程碳排放的計(jì)量統(tǒng)計(jì)方法和技術(shù)。需要加強(qiáng)用戶側(cè)需求響應(yīng)能力建設(shè)，研發(fā)和推廣用戶內(nèi)部的能源管理系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部能源進(jìn)行主動(dòng)管理。目前絕大多數(shù)用戶仍采用人工手動(dòng)的方式響應(yīng)價(jià)格或激勵(lì)型的需求響應(yīng)項(xiàng)目，對(duì)于用戶的專業(yè)化知識(shí)要求較高。自動(dòng)需求側(cè)響應(yīng)、智能需求側(cè)響應(yīng)開(kāi)展研究較少，無(wú)法有效評(píng)估用戶自身需求響應(yīng)的能力，同時(shí)也難以有力支撐用戶在響應(yīng)市場(chǎng)中開(kāi)展積極、有效、可靠獲利的市場(chǎng)交易。同時(shí)，對(duì)于電碳耦合的基礎(chǔ)條件是碳排放的準(zhǔn)確計(jì)量統(tǒng)計(jì)，目前在碳排放計(jì)量統(tǒng)計(jì)方面的研究還不深入，主要集中在宏觀碳排放統(tǒng)計(jì)和微觀碳排放流統(tǒng)計(jì)，但以上統(tǒng)計(jì)分析方法主要應(yīng)用于較長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)的碳排放統(tǒng)計(jì)，缺少電力系統(tǒng)全周期、全環(huán)節(jié)、短時(shí)間粒度的碳排放計(jì)量統(tǒng)計(jì)方法，難以匹配以日前、實(shí)時(shí)為主的電力需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)。
3.市場(chǎng)機(jī)制不完善等導(dǎo)致用戶響應(yīng)意愿不高。需要通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制、金融工具的創(chuàng)新，鼓勵(lì)更多的主體參與到市場(chǎng)中。通過(guò)發(fā)展虛擬電廠、負(fù)荷聚合商等新型市場(chǎng)主體，推動(dòng)需求響應(yīng)工作順利開(kāi)展。作為參與電碳耦合下的需求側(cè)響應(yīng)市場(chǎng)主體，目前仍缺少有效的基于電碳耦合條件下的綜合用能成本評(píng)估方法。在電碳耦合條件下，市場(chǎng)主體進(jìn)行信息獲取、交易決策以及市場(chǎng)主體間交互等機(jī)制設(shè)計(jì)仍不完善，導(dǎo)致市場(chǎng)主體參與需求側(cè)響應(yīng)意愿不高，收益和損益計(jì)算不準(zhǔn)確，存在避害心理。需要通過(guò)發(fā)展碳基金、碳債券、碳資產(chǎn)、碳保險(xiǎn)等相關(guān)產(chǎn)品，將資本引入電碳市場(chǎng)，為企業(yè)拓展融資渠道，分散參與到市場(chǎng)里的交易成本，提高市場(chǎng)主體交易意愿。
（作者楊舟、李捷單位為廣西電網(wǎng)公司計(jì)量中心，
王蓓蓓單位為東南大學(xué)電氣工程學(xué)院）
