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充分发挥电力需求侧管理在新时代供需协调优化中的关键作用

作者:吴 鹏 来源:电联新媒 发布时间:2021-02-23 浏览:
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中国储能网讯:2020年末,受经济快速恢复、极寒天气、供应能力受限等多重因素叠加影响,湖南、江西等地出现高峰限电情况。时隔多年,“限电”一词重回公众视野,引发了社会的广泛关注。电力需求侧管理是缓解电力供需缺口的重要手段,在多地电力供需紧张的背景下,如何更好地发挥电力需求侧管理的作用也成为重点之一。本文将以湖南为例,分析湖南“缺电”的原因及电力需求侧管理可以发挥的作用,并对“十四五”电力需求侧管理的发展提出相关建议。

湖南此次缺电主要是

调峰能力不足导致的“缺电力”

从需求侧来看,近年来湖南用电量和最大负荷快速增长,2015~2020年年均用电量增速超过5%、最大负荷增速超过7.5%,增速居于全国前列。用电负荷结构呈现“第三产业、居民用电负荷占比高、采暖降温负荷占比高”的“双高”特点。2019年,湖南省第三产业和居民生活用电合计占比高达46.1%,高于全国平均水平15.5个百分点,采暖负荷占比超过40%,高于全国平均水平将近20个百分点。而第三产业和居民用电负荷高峰时段和电网高峰时段存在较大重合,即这种用电结构放大了天气因素对用电负荷的影响,在极寒天气时高峰时段负荷激增。

从供应侧来看,湖南受其资源禀赋影响,水电装机占比相对较高,火电装机占比相对较低,且近年来由于火电利用小时数低等多方面原因,火电装机容量持续降低,而风电等新能源装机持续上升。截至2019年底,湖南省火电、水电、风电、太阳能发电装机占总装机的比重分别为48.8%、34.5%、9.1%、7.4%,其中火电、水电装机占比分别居全国第26位、第7位,较低的火电装机造成了湖南能提供稳定出力且可以调节的电源不足,即系统调峰能力严重不足。特别是冬季进入枯水期,水电出力严重受限进一步加剧了供应侧的压力。此外,受外受电通道能力限制,外来电不足,加之部分火电机组故障,多重因素叠加导致了电力供应的短缺。

值得注意的是,此次湖南缺电主要体现在尖峰负荷时段的电力供应不足,同时结合上述分析可以看出,与之前由于电力装机容量不足导致的缺电不同,此次缺电体现的是电力供应的结构性矛盾,是由于系统有效容量和调峰能力不足造成的“缺电力不缺电量”问题,且这个问题伴随着未来新能源装机容量的提升将越发凸显。

湖南的需求侧管理主要以有序用电和能效提升为主,此次缺电,湖南省启动了有序用电,积极应对用电需求高峰。有序用电在合理调整电力供需平衡,更好地优先保障民生、重点企业、重点行业、重点场所正常用电方面发挥了重要作用。但以行政手段为主的有序用电难以有效应对电网灵活性需求不断提升的新问题。

需求侧管理是应对当前电力供需矛盾的重要手段

进一步分析可知,湖南缺电的背后尽管有其本省电源和负荷的特殊性,但其面临的却是当前我国各地在能源电力清洁低碳转型过程中的普遍问题。即:如何以更经济、清洁、有效的手段满足尖峰时段的电力电量平衡,保障电力系统安全稳定运行。当前由于用电结构变化等原因,电力负荷普遍呈现“双峰”特征,即夏冬两季用电高峰和日间早晚高峰,同时尖峰较之前更为陡峭。与之对应的,在绿色发展的背景下,发电侧新增装机以风电、光伏等清洁可再生能源为主,但在现有技术条件下,风电和光伏发电尚难以提供稳定且可调节的出力。供需双侧均对电力系统灵活调峰资源提出了更高要求,仅依赖火电等发电侧资源显然难以满足发展要求。

电力需求侧管理通过合理引导电力消费,可以有效降低高峰电力需求,多年来在缓解电力供需缺口方面发挥了重要作用。经过多年的实践和发展,需求侧资源已不止是一种电网应急资源,正逐步成为一种重要资源广泛参与电网运行能量互动,实现供需双侧资源的协调优化,有力于实现节约用电、环保用电、绿色用电、智能用电、有序用电,有利于提升能源电力精细化管理水平和电网运行灵活性、促进清洁能源消纳。

结合湖南的情况,需求侧管理可以有效解决当前面临的供需矛盾,具体体现在:需求侧资源可以在电力需求高峰时增加调度资源,作为冬季枯水期水电出力削减的有力补充,降低对新增装机容量的需求,并可提供调峰、调频等辅助服务,灵活响应清洁能源出力变化,降低燃煤机组的调峰压力,提升现有机组的利用小时数,促进清洁能源消纳。但受制于电力市场化程度相对不足、运营机制不完善、资金来源和技术支撑有限等共性问题影响,湖南的需求侧管理仍以行政手段为主,市场化的需求响应仍处于起步阶段,用户参与积极性有限,需求侧资源的价值尚未得到充分的挖掘和利用。

近年来,我国的需求响应取得明显的进展,多个省份结合电网运行特征和负荷特点开展了多种类型的需求响应,各省探索实践各具特色。江苏、上海、浙江等省份建立了需求响应的峰谷负荷双向调控体系,为解决空调负荷快速增长,以及风电、太阳能发电等大规模并网带来的电力供需平衡新问题提供了新的有效途径。其中,江苏需求响应侧重通过精准负荷控制实现对大量工业负荷的精准管理。其响应方式分为约定需求响应和实时需求响应两种。其中,具备负荷远程直接控制条件的客户可以参与实时需求响应,需自行调整用电负荷参与响应的用户可以参与约定需求响应。2018年,江苏省分别在春节和国庆期间实施了“填谷”需求响应,响应时段则针对电网负荷和新能源出力特点,集中在每天0时~8时和12时~20时(17时),两次需求响应分别实现“填谷”负荷928万千瓦、719万千瓦,在保障电力供需的同时有效促进了新能源消纳。上海则以大量商业写字楼宇负荷为依托,探索通过虚拟电厂管理可调控负荷。上海在2018年8月台风“温比亚”影响期间实施了“削峰”需求响应,有效保障了电力供需平衡,此次需求响应的实施成为上海构建特大城市安全应急体系的重要内容。

整体来看,各试点省份主要以约定时间、约定容量的“削峰填谷”需求响应方式起步,随着电力市场建设逐步探索电力需求响应的市场化交易机制。浙江、山东结合电力现货市场建设考虑将电力需求响应资源纳入电力现货市场的交易范畴。湖南可借鉴试点省份的典型做法,先采用约定需求响应方式,以政府和电力公司为主导,邀请具备需求响应能力的电力用户参与“削峰”和“填谷”需求响应,在约定时段进行约定响应量的负荷削减或提升,主要采用补偿价格×补偿系数×需求响应电量的经济补偿方式。

需求侧资源将在“十四五”电力系统发展规划和调度运行中发挥重要作用

欧美在需求响应方面开展工作较早,积累了较为成熟的经验。主要集中于消纳可再生能源,改善供需平衡以及提升用户用能经济性等典型应用场景。其中,美国建立了固定费率补偿与市场交易机制相结合的需求响应补贴机制,并且放宽准入门槛、加快多元响应主体尤其是中小用户的培育;欧洲通过立法促进需求响应发展,明确为需求响应资源参与平衡市场和辅助服务提供公平环境,消费者可以单独或者通过负荷聚合商参与市场交易;日本拥有先进的智能电网系统,并建立了动态电价政策,普遍实施的需求侧响应措施主要为与工业大用户签订负荷调整合同。我国需求响应在试点方面开展了大量工作,成效显著。但是我国需求响应与美国、欧洲等国家和地区相比还存在较大差距,主要体现在市场机制建设、技术标准支撑、支撑资金等方面。因此,我国的需求响应开展要根据各省的特点,特别是市场机制建设情况,设计符合自身特点的需求响应模式。

近期,习近平主席提出我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。到2030年,单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。“十四五”时期是实现碳达峰、深入推进能源电力绿色低碳转型的关键期,我国的能源电力供需格局将发生深刻变化。“十四五”期间,我国新能源装机和发电量占比仍将继续提高,负荷尖峰化趋势将越发显著,部分区域在高峰时段电力供需平衡将面临较大压力,亟需充分发挥需求侧资源在提升系统可靠性、促进可再生能源消纳方面的作用。据测算,2025年我国需求响应规模有望达到7000万千瓦,占最大负荷的4%左右。为此提出建议如下:

加快需求响应市场化机制建设和政策完善

配合市场改革进程探索需求响应新机制,将需求侧资源纳入能源系统规划和运行,引导用户积极参与能源市场互动,建立并完善电力供求平衡机制,推动需求侧资源参与备用、调峰等辅助服务市场,完善价格和激励机制,培育多元市场主体,运用市场手段调动需求侧参与系统互动的积极性,发挥需求侧资源提升电网灵活性的关键作用,助力解决电力供应的结构性矛盾。在争取补贴资金方面,可以充分利用省间绿电交易的盈余资金池、电网高可靠性收入、输配电价核定等多种方式拓宽资金来源渠道。在价格机制方面,完善分时电价机制和价格补偿机制,可在电力现货市场和辅助服务市场的规则方案制定中明确电力需求响应补偿资金的分摊机制,重点寻求通过输配电价、尖峰电费等方式实现。在市场机制方面,可建立需求侧响应参与的削峰填谷辅助服务市场,引导试点省份开展需求响应的市场化交易,鼓励电力需求响应资源参与市场交易。

推进需求侧管理由电力领域拓展到综合能源领域

综合能源服务具有多能协同优化的优势,未来将成为拉动经济绿色低碳发展、促进能源转型的重要抓手。在此趋势下,需求响应将不再局限于电力领域,而要拓展到油、气、氢、生物质等多种能源领域,以提升能效利用效率、促进可再生能源消纳、降低用户用能成本为目标,实现不同种类能源的需求响应,在缓解电力需求高峰时段电网压力的同时,实现源、网、荷、储的高效、协同、经济运行。

实现需求侧管理的数字化、智能化转型

当前,“大云物移智链”等先进信息通信技术正在迅猛发展,加之5G等基础设施建设的逐步开展,相应的应用场景将不断丰富。未来,随着能源流与信息流的深度融合,需求响应将逐步向自动化、智能化水平演进,实现能源供需信息实时传送、云计算与边缘计算高速协同决策、用户参与情况真实准确记录与结算,融入工业、建筑、交通等各个领域,充分发挥其调节供需、提升运行效率的作用。

碳达峰、碳中和目标将倒逼我国能源转型加速推进,需求响应需要呈现高智能化、高附加值、高精细化的特征,能够实时精准响应、为客户创造价值、涵盖众多种类用能设备,从而促进我国清洁能源发展、减少电网建设投资、支撑我国碳中和目标的实现。

关键字:电力现货市场

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