中國儲能網(wǎng)訊：今年度夏期間，華東、華中地區(qū)遭遇了歷史罕見高溫天氣，四川、重慶出現(xiàn)極端高溫、干旱等災害性天氣，多地電力供需形勢較為嚴峻。7月12-16日，國網(wǎng)浙江電力公司連續(xù)5天組織實施需求響應，最大響應負荷達到580萬千瓦。電力需求響應技術，已經(jīng)成為電力市場化環(huán)境中各級電力主管部門、電網(wǎng)企業(yè)優(yōu)先采取的電力保供措施。同時，“雙碳”目標的提出、新型電力系統(tǒng)的建設，對提升電力系統(tǒng)靈活性調節(jié)能力、提高電力用戶供電保障水平提出了更高要求，為電力需求響應技術的進一步應用與發(fā)展提供更為廣闊的平臺。
01
電力需求響應發(fā)展歷程及現(xiàn)狀
（一）需求響應的基本概念
根據(jù)相關國家標準規(guī)定，需求響應的定義為電力用戶對實施機構發(fā)布的價格信號或激勵機制做出響應，并改變電力消費模式的一種參與行為。通俗一點說，當電網(wǎng)受極端天氣、新能源出力波動以及可靠性事件等因素影響，在局部區(qū)域、局部時段出現(xiàn)供電缺口或低谷調峰能力不足時，由省級電力運行主管部門安排需求響應實施機構組織電力客戶或負荷聚合商參與日前級、小時級、分鐘級和準實時級的互動響應，由電力客戶直接或通過負荷聚合商間接調增或調減部分用電功率，并根據(jù)互動響應效果獲得實施機構發(fā)放的激勵資金?，F(xiàn)階段，需求響應實施機構一般為電網(wǎng)企業(yè)。
（二）需求響應發(fā)展歷程
2000年初，需求響應概念被引入我國。2012年，在中新天津生態(tài)城首次針對居民用戶試點需求響應。2014年，上海市首次啟動全市范圍內需求響應試點。2015年11月，國家發(fā)展改革委、國家能源局《關于有序放開發(fā)用電計劃的實施意見》作為新一輪電改配套文件，首次提出逐步形成占最大用電負荷3%左右的需求側機動調峰能力。2022年1月，《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，力爭到 2025 年，電力需求側響應能力達到最大負荷的3%～5%，其中華東、華中、南方等地區(qū)達到最大負荷的5%左右。截至2022年6月，全國已有23個省份出臺需求響應試點支持政策，政府專項資金、尖峰電價增收資金、跨區(qū)跨省富余可再生能源購電差價盈余、市場化用戶交易電量電費分攤、供電成本分攤等多種來源，已成為需求響應發(fā)展初期的固定補貼來源；華北、西北部分區(qū)域啟動了需求側資源作為第三方主體參與電力調峰輔助服務的報價與結算試點，運行效果良好。
（三）需求響應發(fā)展現(xiàn)狀
1.應用情況
近年來，江蘇、上海、浙江、江西、重慶等地積極開展需求響應試點工作。截至2021年底，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)內累計開展削峰需求響應191次，響應用戶255024戶，響應容量7680.66萬千瓦；填谷需求響應85次，響應用戶36795戶，響應容量4457.71萬千瓦。
通過統(tǒng)計分析國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)需求響應資源庫建設與試點實施情況，發(fā)現(xiàn)工業(yè)可調節(jié)負荷資源潛力巨大，不同行業(yè)調節(jié)情況參差不齊。截至2021年底，削峰潛力、填谷潛力排名前15的行業(yè)均屬工業(yè)領域，總容量分別為2078.2萬千瓦、674.56萬千瓦，主要集中在水泥、石灰和石膏制造，鋼壓延加工、煉鋼等領域。商業(yè)樓宇具有較高的需求響應能力，主要可調節(jié)設備包括暖通空調設備、照明設備等，綜合可調節(jié)潛力最高可達到25%左右。截至2021年底，商業(yè)樓宇用戶參與需求響應試點簽約戶數(shù)為5514戶，總可調節(jié)容量達到481萬千瓦。
2.科技攻關情況
近十年來，中國電力科學研究院需求響應科研攻關團隊持續(xù)加強電網(wǎng)安全全國重點實驗室、需求側多能互補優(yōu)化與供需互動技術北京市重點實驗室、國網(wǎng)公司電力需求側協(xié)調控制技術（聯(lián)合）實驗室建設，累計研發(fā)完成“荷e聯(lián)”“荷e查”“荷e營”等需求響應終端、互動響應與運營支撐主站軟件、資源普查與潛力核證分析軟件、自動需求響應數(shù)字物理混合仿真實驗平臺等科研成果，在北京、河北、山東、浙江等12個省試點應用。建立了需求響應產品檢測系統(tǒng)，常態(tài)化為需求響應產品廠商、標準研制單位支撐檢驗測試服務、標準驗證服務。
02
“雙碳”目標下需求響應業(yè)務發(fā)展需求
（一）建立更加靈活的需求側資源管理模式是新形勢下電力保供迫切要求
2021年，受年初極端寒潮、夏季持續(xù)高溫以及9月份的電煤緊缺等因素影響，全國局部地區(qū)高峰時段存在電力缺口，國網(wǎng)公司經(jīng)營區(qū)累計共24省執(zhí)行需求側管理措施124天，涉及企業(yè)431.8萬戶次，單日最大有序用電負荷達到5082萬千瓦。在供給側，隨著“雙碳”工作加快推進，新能源快速發(fā)展，預計2022年公司經(jīng)營區(qū)新增新能源并網(wǎng)裝機達到9000萬千瓦。在需求側，夏冬季節(jié)性尖峰負荷快速增長，2021年1月7日，公司經(jīng)營區(qū)最高負荷達9.6億千瓦，同比增長27.7%。在嚴峻供需形勢下，限電風險呈現(xiàn)逐步增大的趨勢，在“優(yōu)先限制兩高行業(yè)用電”“限電不拉閘、限電不限民用”等政策要求下，電力供應保障面臨極大挑戰(zhàn)。迫切需要發(fā)揮需求側管理的供需調節(jié)作用，建立更加靈活的用戶側資源管理模式，常態(tài)化參與電網(wǎng)平衡調節(jié)，保障居民、公共服務和重要用戶用電。
（二）常態(tài)化發(fā)揮需求側資源的靈活調節(jié)作用是解決新型電力系統(tǒng)源荷雙側不確定性問題的重要路徑
新型電力系統(tǒng)下源荷規(guī)模不斷擴大，預計2025年、2030年分布式光伏裝機將達到1.8億、3.0億千瓦。電動汽車、數(shù)字基礎設施等給電力系統(tǒng)帶來的沖擊性、波動性負荷不斷增長，預計2025年全國新增電力負荷4.27億千瓦。隨著用戶側分布式電源裝機容量的提升以及需求響應試點項目的開展，分布式電源出力和新興負荷響應的不確定性增大了電網(wǎng)供需平衡的波動性，電力系統(tǒng)的平衡特征和方式正在發(fā)生深刻變化，維持系統(tǒng)平衡的難度不斷加大，靈活性調節(jié)資源缺乏的問題日益凸顯。需求側響應可以有效緩解負荷高峰電網(wǎng)運行壓力，增強負荷低谷時新能源消納能力，促進供需平衡。常態(tài)化發(fā)揮需求側資源的靈活調節(jié)作用將成為保障新型電力系統(tǒng)電力可靠、穩(wěn)定和低成本供應的關鍵手段，是解決新型電力系統(tǒng)源荷雙側不確定性的重要路徑。
（三）需求側資源聚合參與電力輔助服務市場交易是提升新能源消納水平的有效措施
新型電力系統(tǒng)背景下，新能源裝機和發(fā)電量增長迅速，預計到2025年，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)新能源裝機將達8.6億千瓦，占總電源裝機容量的37.7%；到2030年，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)新能源裝機將達13.8億千瓦，占總電源裝機容量的48.1%。一方面，分布式能源的大量接入會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來沖擊；另一方面，可再生能源在時間上用能彈性較低、空間上地理分布較分散的特點會對電力系統(tǒng)的控制和管理帶來難題。在這一背景下，迫切需要深入挖掘現(xiàn)有需求側資源的潛力，引導需求側資源參與電力系統(tǒng)輔助服務。隨著需求響應的深入發(fā)展，由于負荷側資源單個容量較小、數(shù)量眾多、隨機性較強、直接管理難度大，故出現(xiàn)了負荷聚合商等新興市場主體，代理用戶參與調峰、調頻、備用等各類交易市場。因此，需求側資源聚合參與電力輔助服務市場交易將成為保障電力市場供應、降低用戶用電成本、提高新能源消納能力的重要措施。
（四）需求側資源協(xié)調優(yōu)化是提升用戶用電服務水平、促進節(jié)能降耗的重要手段
“雙碳”目標下，預計2025年、2030年全社會用電量分別達9.2萬億千瓦時、10.3萬億千瓦時，增速分別達24.3%、39.2%，而最大負荷將分別達15.7億千瓦、17.7億千瓦，增速分別達26.6%、42.7%，最大負荷增速高于用電量增速?！笆奈濉逼陂g，國網(wǎng)經(jīng)營區(qū)內區(qū)域電網(wǎng)負荷最大日峰谷差率將達到36%，“十五五”期間將達到40%，最大日峰谷差達到4億千瓦。在這一背景下，新興負荷規(guī)模不斷增長，負荷峰谷差逐年拉大，電網(wǎng)最高負荷持續(xù)攀升，負荷尖峰化特征明顯。針對這一挑戰(zhàn)，通過協(xié)調優(yōu)化需求側資源，加強用電管理、推動電力電量節(jié)約，通過開展需求響應，提高電能利用效率，能夠在降低用戶用能成本的同時促進節(jié)能減排和經(jīng)濟社會健康發(fā)展。迫切需要需求側資源協(xié)調優(yōu)化，加強用戶雙向互動，能夠有效解決電網(wǎng)“雙峰”“雙高”帶來的用電質量下降問題，保障電網(wǎng)運行可靠性。
03
需求響應面臨的挑戰(zhàn)
一是用戶感知交互難度大。不同類型的工商企業(yè)，因其生產特殊性，生產負荷模型也不相同，設備品牌型號繁多，用戶設備信息及相關參數(shù)采集及監(jiān)測難度大。
二是用戶可調節(jié)潛力分析預測精度不高?？烧{節(jié)潛力分析涉及氣候、地域、用戶等多種因素，受用戶的生產工藝流程影響較大，當前預測模型分析精度不高。
三是用戶設備控制風險高。在接受用戶委托，對用戶側設備做調節(jié)控制時，要考慮用戶設備實時運行狀態(tài)、操作難易程度，如果引起用戶設備損壞等風險，責任界定問題比較棘手。
四是用戶參與頻次低，收益不高，導致實施難度大。單個工商業(yè)用戶調節(jié)能力有限，參與頻次少，用戶收益不高，導致用戶參與度較低，用戶改造實施較困難。
五是需求響應標準實施情況不理想。工商業(yè)負荷參與電網(wǎng)互動調節(jié)時，內部設備和系統(tǒng)接口未按照相關標準進行建設，導致用戶系統(tǒng)貫通和設備數(shù)據(jù)接入難度高。
04
總體解決思路
在政策機制建設完善方面，亟需由國家、?。ㄖ陛犑校﹥杉壵鞴懿块T進一步細化完善需求響應支持政策，在不斷拓展需求響應激勵資金來源、擴大激勵資金規(guī)模的同時，推動需求側可調節(jié)資源等常態(tài)化參與電力調峰輔助服務市場，為需求響應業(yè)務可持續(xù)化發(fā)展奠定基礎。
在數(shù)據(jù)監(jiān)測與感知方面，總結分析針對用電設備運行狀態(tài)參數(shù)、用電參數(shù)、環(huán)境參數(shù)及需求響應事件相關參數(shù)的監(jiān)測感知和交互需求，建立基于IEC/CIM標準的需求響應信息模型、信息交換模型，構建基于邊緣計算的數(shù)據(jù)監(jiān)測感知架構體系，支撐需求側各類資源便捷接入電網(wǎng)并常態(tài)化互動響應。
在可調潛力分析方面，綜合用電、氣象、經(jīng)濟等數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)清洗分析，采用模型驅動與數(shù)據(jù)驅動相融合，微觀-中觀-宏觀交叉驗證的方法，構建可調節(jié)負荷篩選、預測方法，建立細分工業(yè)、商業(yè)和居民的可調節(jié)負荷潛力測算模型，實現(xiàn)負荷可調節(jié)潛力精細化預測。
在控制策略設計方面，針對工業(yè)用戶生產負荷及非生產負荷，商業(yè)樓宇空調負荷、照明設備負荷及其他設備，結合用戶設備實時運行狀態(tài)，采用電壓型、電流型、頻率型等控制技術對用戶側設備進行調節(jié)控制，構建設備級、用戶級、區(qū)域級負荷調控方案。
在互動響應效果測量與驗證方面，構建需求響應基線負荷計算方法、響應有效性判定方法，設計針對削峰響應的節(jié)約電力測量與驗證算法，以及針對填谷響應的消納電量測算方法。針對需求側資源直接參與電力調峰輔助服務，按照輔助服務市場準入要求直接參與報價出清、結算分攤。
在效益價值綜合評估方面，建立考慮電力客戶、電網(wǎng)企業(yè)、火力發(fā)電企業(yè)、新能源發(fā)電企業(yè)及全社會的價值評估體系，并構建量化分析評價方法，為需求響應實施機構、負荷聚合商、電力客戶分析需求響應投入產出奠定基礎，也為更加合理地分析需求側資源參與電網(wǎng)互動價值提供依據(jù)。
在標準制定與實施監(jiān)督方面，依托SAC/TC 549全國智能電網(wǎng)用戶接口標委會、IEEE PES（中國）能源互聯(lián)網(wǎng)技術委員會智慧用能分委會等國內標準化組織和國際化學術團體，修訂完善電力需求響應標準體系，持續(xù)開展需求響應相關標準制修訂，面向需求響應業(yè)務參與主體、產業(yè)鏈上下游單位開展宣貫，依托檢測機構對相關軟硬件產品開展檢驗測試，針對需求響應實施機構標準化應用情況開展年度監(jiān)督評價。
05
需求響應發(fā)展建議
（一）政府層面
一是進一步推動試點支持政策完善。短期來看，應進一步擴大激勵資金來源，固化資金渠道；長期來看，應推動需求側資源常態(tài)化參與輔助服務市場交易，最大限度引導客戶主動參與，充分體現(xiàn)客戶參與互動響應的意愿。
二是加強統(tǒng)籌管理和頂層設計。由政府牽頭，組織電力用戶、電網(wǎng)企業(yè)、負荷聚合商、用電設備制造廠家等各方聯(lián)合發(fā)力，從源頭上將需求側響應納入到新型電力系統(tǒng)建設的整體布局中，并在規(guī)劃層面提升需求側資源的地位。
三是推行需求響應強制性標準和產品認證制度。國家質檢總局、國標委、住建部、工信部等多部門加強協(xié)調，聯(lián)合出臺針對需求側可調節(jié)負荷設備的統(tǒng)一互動接口標準，建立相應的評價認證制度。
四是加強宣傳。通過各類媒體資源，向工業(yè)、商業(yè)、居民以及新型負荷用戶宣傳推廣需求響應的作用意義、實施流程，以及在優(yōu)化用電成本、促進新能源消納和全社會降碳等方面的作用，為獲得用戶廣泛認可奠定基礎。
（二）電網(wǎng)企業(yè)層面
一是建立公司總部級、省級、地市級、縣級四級可調節(jié)資源管理機制，實現(xiàn)可調節(jié)資源池的定時更新，動態(tài)構建和評估可調節(jié)資源池容量。
二是建立一體化的可調節(jié)資源應用模式，針對需求響應、虛擬電廠、源網(wǎng)荷儲一體化應用、有序用電、應急備用等場景，建立可調節(jié)資源分級分類、協(xié)同優(yōu)化應用模式。
三是進一步豐富完善可調節(jié)資源實時感知、便捷接入、靈活互動、合作運營的技術支撐體系，深化完善省級智慧能源服務平臺，加快建設新型電力負荷管理系統(tǒng)，不斷提升電力客戶、負荷聚合商支撐服務能力。
四是推動完善需求響應標準體系與入網(wǎng)測試制度，針對需求響應試點實施所投資的軟硬件，對相關供應商提出標準一致性要求，通過檢驗測試保障產品質量、建設質量，提升需求響應業(yè)務運行效率和軟硬件系統(tǒng)互聯(lián)互通水平。
