中國儲能網(wǎng)訊：隨著“雙碳”目標的推進，能源電力行業(yè)將產(chǎn)生深遠的影響，電力生產(chǎn)、傳輸及使用過程中的碳排放直接影響全社會“雙碳”目標的實現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，2020年我國電力行業(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%，消費終端占比10%。因此，實現(xiàn)“雙碳”目標，電力行業(yè)要從供給側、需求側“雙管齊下”來解決。
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和滿足用戶用電需求為前提，系統(tǒng)調(diào)節(jié)的重點是針對供給側電廠發(fā)電，對需求側的調(diào)節(jié)主要出現(xiàn)在電力供應客觀不足時，通過行政方法進行。
而在新型電力系統(tǒng)建設中，市場化調(diào)節(jié)的手段將成為系統(tǒng)調(diào)節(jié)重要手段。市場將供需雙方的意愿公布，通過交易實現(xiàn)電力電量供應與需求間的匹配。在“雙碳”目標下，市場化需求響應除了對電力電量響應外，還可能增加電碳耦合的碳排放需求響應。
“雙碳”目標下需求側響應工作變化
在“雙碳”目標的驅動下，電力系統(tǒng)將納入更多的新能源并入電網(wǎng)，驅使著系統(tǒng)向低碳、甚至零碳排放的方向轉型，向著“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同的方向邁進。其中的重點之一，便是需求側網(wǎng)架結構的轉型和發(fā)展。需求側電網(wǎng)的建設，更要從電碳耦合的角度出發(fā)，綜合電、碳約束與經(jīng)濟社會之間的耦合關系，實現(xiàn)電力系統(tǒng)低碳轉型的目標。
可以預見，需求側響應將成為未來電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的一個特征。新型電力系統(tǒng)中，風光等可再生新能源大量并網(wǎng)后，其固有的隨機性、間歇性、波動性特征會給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來挑戰(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)度運行的技術外，更有效的是挖掘電力系統(tǒng)需求側響應資源在新能源消納、減排降碳等方面的潛力。需求側響應資源既可實現(xiàn)“源隨荷動”，參與電網(wǎng)削峰填谷，也可以“荷隨源動”，跟蹤新能源出力的變化，以此達到電力系統(tǒng)的平衡。
碳排放約束將成為促進需求側響應的一個重要因素。以往的電力需求側響應往往是根據(jù)電力資源進行響應，而在“雙碳”目標下，需求側響應則不得不協(xié)同開展碳排放的需求響應，應根據(jù)碳約束條件進行碳排放響應，達到電、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，目前國家分別針對碳市場與電力市場相繼出臺了相關政策與條例，為后續(xù)各省因地制宜制定更完善的碳市場和電力市場細則、開展電碳耦合調(diào)節(jié)提供了良好的政策大環(huán)境。
如《碳排放權交易管理暫行條例（草案修改稿）》明確了全國碳市場在實現(xiàn)“雙碳”目標過程中的定位，提出了總量控制，真正健全全國碳市場的配額分配機制；《中共中央國務院關于加快建設全國統(tǒng)一大市場的意見》進一步提出健全多層次統(tǒng)一電力市場體系，研究推動適時組建全國電力交易中心。全國多層次統(tǒng)一電力市場的建設推進，為需求響應發(fā)展提供了新的機遇。
2.市場機制
實現(xiàn)電碳耦合調(diào)節(jié)，市場交易機制與價格信號的形成是最重要一環(huán)，必須要允許需求側響應資源進入市場交易，通過價格信號引導用電與排碳行為，才能形成可持續(xù)的良性互動循環(huán)。在具體市場機制落地層面，目前各省細則的制定以及市場的開展仍在穩(wěn)步探索中。
在碳市場方面，國家選定了7個試點省市以及24個重點行業(yè)納入配額考核，但總體來看，目前覆蓋的行業(yè)和省份不多，大部分企業(yè)對碳減排重視程度不足，全國碳市場交易規(guī)模和價格水平還處于起步階段。
在電力市場方面，隨著新能源裝機增加以及尖峰負荷攀升，國內(nèi)大部分省份通過需求響應交易、用戶側調(diào)峰交易等市場化手段吸納用戶側資源參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，其中山西和山東已允許用戶側資源參與電力現(xiàn)貨市場交易。但在實際市場開展過程中，由于現(xiàn)貨分時價差空間不足，需求響應補貼存在來源有限、價格不足等情況，市場后續(xù)的規(guī)則完善、價格引導和資金疏導等仍有完善空間。
3.技術基礎
虛擬電廠技術。虛擬電廠的關鍵技術包括智能計量、信息通信、調(diào)度運行優(yōu)化、交易決策及邊緣協(xié)調(diào)控制等，將用戶側的可調(diào)負荷、儲能、分布式發(fā)電、充電樁等靈活調(diào)節(jié)資源聚合起來，考慮物理運行約束，以電力市場需求以及價格信號走勢，參與市場交易與調(diào)度運行。
電碳計量技術。在碳計量上，我國已選定3批共24個行業(yè)，并發(fā)布各企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南試行辦法，在國家溫室氣體清單的框架內(nèi)形成了不同行業(yè)的碳計量體系。有了扎實的碳計量體系作為基礎，國家陸續(xù)成立了9個碳交易所作為區(qū)域試點，為開展全國統(tǒng)一的碳排放權交易做好了充分的前期準備。
電碳耦合運行技術。在交易運營與調(diào)度運行中，虛擬電廠除了考慮電力運行的目標和約束外，還需考慮碳市場價格和碳配額的要求，本質上是以電力與碳排放費用最小作為目標函數(shù)，建立降碳優(yōu)化和需求響應的低碳經(jīng)濟調(diào)度模型。當市場碳價變化時，隨著碳價上漲，調(diào)度周期內(nèi)碳排放量將減少，發(fā)電成本、總能耗和需求響應量則增加。當碳價處于較高值時，調(diào)度周期內(nèi)的高碳排放機組在低負荷時會減少出力，低碳排放火電機組和碳捕捉機組則得到充分利用，需求響應資源在高負荷時將被連續(xù)調(diào)用，從而充分參與市場。
面臨的困難及對策建議
1.需求側響應市場機制有待完善，需要切實加強電力市場、碳市場的建設，賦予輔助服務產(chǎn)品應有的市場價值。需求側響應資源及虛擬電廠、儲能、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，要進入電力市場，其規(guī)則、模式、結構的制定仍有待完善，目前仍缺乏支撐響應工作的市場機制和成熟商業(yè)模式。在“雙碳”目標下，開展電碳耦合下的需求側響應市場機制仍不完善，電碳約束下的響應市場交易機制設計、響應資源價格形成、市場模擬與評估等方面仍有待研究。
2.資源參與響應的數(shù)字化程度不高，并缺乏全流程碳排放的計量統(tǒng)計方法和技術。需要加強用戶側需求響應能力建設，研發(fā)和推廣用戶內(nèi)部的能源管理系統(tǒng)對內(nèi)部能源進行主動管理。目前絕大多數(shù)用戶仍采用人工手動的方式響應價格或激勵型的需求響應項目，對于用戶的專業(yè)化知識要求較高。自動需求側響應、智能需求側響應開展研究較少，無法有效評估用戶自身需求響應的能力，同時也難以有力支撐用戶在響應市場中開展積極、有效、可靠獲利的市場交易。同時，對于電碳耦合的基礎條件是碳排放的準確計量統(tǒng)計，目前在碳排放計量統(tǒng)計方面的研究還不深入，主要集中在宏觀碳排放統(tǒng)計和微觀碳排放流統(tǒng)計，但以上統(tǒng)計分析方法主要應用于較長時間周期內(nèi)的碳排放統(tǒng)計，缺少電力系統(tǒng)全周期、全環(huán)節(jié)、短時間粒度的碳排放計量統(tǒng)計方法，難以匹配以日前、實時為主的電力需求側響應市場。
3.市場機制不完善等導致用戶響應意愿不高。需要通過市場機制、金融工具的創(chuàng)新，鼓勵更多的主體參與到市場中。通過發(fā)展虛擬電廠、負荷聚合商等新型市場主體，推動需求響應工作順利開展。作為參與電碳耦合下的需求側響應市場主體，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估方法。在電碳耦合條件下，市場主體進行信息獲取、交易決策以及市場主體間交互等機制設計仍不完善，導致市場主體參與需求側響應意愿不高，收益和損益計算不準確，存在避害心理。需要通過發(fā)展碳基金、碳債券、碳資產(chǎn)、碳保險等相關產(chǎn)品，將資本引入電碳市場，為企業(yè)拓展融資渠道，分散參與到市場里的交易成本，提高市場主體交易意愿。
（作者楊舟、李捷單位為廣西電網(wǎng)公司計量中心，
王蓓蓓單位為東南大學電氣工程學院）
