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“雙碳”目標下的電力需求側管理進階與變革

時間:2021-05-18 10:37 作者:gdchina 分享到:

2020年9月22日,習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上的講話中指出,“中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現碳中和”。2021年3月15日,中央財經委員會第九次會議強調,“十四五”是碳達峰的關鍵期、窗口期,要構建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實施可再生能源替代行動,深化電力體制改革,構建以新能源為主體的新型電力系統。電力系統發展面臨新的形勢,一方面,以新能源為主體的新型電力系統正在加快形成,能源主體由化石能源向非化石能源更替;另一方面,在我國電力供需總體平衡的大形勢下,部分省份電力供需矛盾將長期存在。

新形勢下電力需求側管理變革的必要性

電力行業發展面臨的新形勢要求電力需求側管理在提升電力系統發展質量、保障電力系統供需平衡、促進可再生能源消納、促進節能減排等方面發揮作用,推動“雙碳”目標的實現。

提升電力系統發展質量

電力是經濟發展的重要動力源泉之一,隨著我國經濟進入高質量發展階段,構建新型電力系統,實現電力系統高質量發展勢在必行。清潔低碳、安全高效是電力系統高質量發展的重要特點,源網荷儲一體化和多能互補是電力系統高質量發展的重要舉措。為此,應當著力加強電力需求側管理,抑制不合理的電力消費,引導用戶優化用電方式,提高電能利用效率,充分挖掘需求側資源與電網的互動響應能力,助力電力系統的高質量發展。

保障電力系統供需平衡

“雙碳”目標下,“十四五”期間,我國用電需求、新能源裝機將持續增長,電力系統的運行特性和電源結構面臨更深刻的變化。一方面,第三產業和居民用電負荷占比持續提高,電力需求對氣溫變化日益敏感,極端氣候導致部分地區夏季、冬季短期尖峰負荷屢創新高,電力系統呈現“雙峰”特征;另一方面,隨著可再生能源的大規模接入,電力系統將呈現高比例可再生能源、高比例電力電子設備的“雙高”特征,電力系統“雙側隨機性”特征將進一步凸顯。為此,應當加強對需求側資源的管理,使其逐步成為與電網廣泛互動的重要資源,實現供需雙側資源的協調優化,助力保障電力系統供需平衡。

促進可再生能源消納

隨著新型電力系統的建設,風電和光伏等具有間歇性和波動性的可再生能源發電裝機將快速增長。一方面,可再生能源的大規模接入對電力系統靈活性和安全穩定性提出了挑戰。另一方面,電力系統為消納高比例可再生能源將付出更高的成本,對電力系統的經濟性提出了挑戰。為此,應當加強電力需求側與電力生產和供應側的協同互動,以互聯網技術為支撐,推廣多方共贏的需求響應與可再生能源電力消納協同模式,從需求側促進可再生能源電力的消納,推進電力清潔低碳轉型發展。

促進節能減排

據統計,2020年我國能源消費總量為49.8億噸標準煤左右,單位GDP能耗是世界平均水平的1.5倍,因此,在能源消費總量控制、單位GDP二氧化碳排放和單位GDP能耗下降要求約束下,節能減排領域面臨更嚴峻的挑戰。為此,應在需求側繼續加強用電管理、推動電力電量節約,開展能效電廠、需求響應等項目,提高電能利用效率,從而在降低用戶用能成本的同時促進節能減排和經濟社會健康發展。

新形勢下電力需求側管理變革的方向與路徑

新形勢下,電力需求側管理的作用愈加凸顯,電力需求側管理的重要性得到各行各業的廣泛關注,因此,亟需推動電力需求側管理變革,助力“雙碳”目標的實現。

需求側管理變革方向

綜合化。“雙碳”目標下,能源電力系統的橫向多能互補和縱向“源網荷儲”協調發展,為電力需求側管理向綜合需求側管理轉變提供了條件。電力需求側管理的綜合化發展以改善能源供給失衡、提升用戶用能經濟性、促進可再生能源消納、參與系統靈活性調節為目標,基于多種能源系統在產能特性、供求特性以及用能特性等的差異性,利用冷、熱、電、氣等多能流時空上的耦合機制,通過激勵的方式刺激或誘導綜合能源用戶改變某一種或多種能源的需求,對另一種能源的供求關系產生影響,實現多能互補,達到削峰填谷、緩解用能緊張等目的。

智能化。“云大物移智鏈”等現代化信息技術在能源電力系統的應用,對能源電力的生產、供應和消費模式帶來了改變。電力系統內廣泛布置的感知裝置與邊緣控制裝置將實現電力系統的狀態全面感知與智能化運行。在此趨勢下,電力需求側管理逐步向實時化、智能化、自動化方向演進,通過智能設備、智能采集、智能分析和智能操控,自動完成響應計劃制定、用能優化策略生成,實現節約用電、環保用電、綠色用電、智能用電、有序用電。

市場化。我國電力需求側資源參與響應的方式主要以約定時間、約定容量的邀約型削峰填谷響應為主,現行價格和激勵機制存在峰谷價差小、峰谷時段劃分不合理、補貼方式單一等問題,對用戶參與需求側響應的積極性的調動以及用戶優化用電方式的引導作用欠佳。因此,未來隨著電力市場建設的推進,將需求側資源納入輔助服務市場和現貨市場,使得需求側資源成為與供給側資源對等的靈活性資源參與電力市場競爭,更加凸顯需求側資源的價值。

需求側管理變革路徑

展望未來信息技術與基礎設施的發展對電力需求側管理的影響,本文圍繞需求側資源庫、市場機制、基礎設施和關鍵技術四個方面,提出新形勢下電力需求側管理變革的路徑。

構建綜合需求側資源庫。一是建立需求側資源分類庫。各省份和各地區根據行業用電特性、負荷特性、響應速度、響應規模、響應時長等的分析,建立不同級別、不同規模、不同能源種類的綜合需求側資源庫,并滾動更新;二是加強電網與工業企業、園區和商業樓宇之間的互動。關注工業企業、園區和辦公樓宇的柔性負荷,分析主要用電設備及其負荷特性,實現柔性負荷設備通過錯峰用電、啟?;蛘{節運行狀態等方式參與需求響應;三是調動居民用戶參與需求響應的積極性。通過加大需求響應宣傳推廣力度,培養居民用戶的節電意識,推動各級政府和電力主管部門出臺支持政策及電價折扣、獎勵補貼等激勵政策,提高居民參與需求響應的積極性,將居民需求響應納入常態化工作。

完善需求響應市場機制。一是完善電價機制和激勵補貼機制。加快完善尖峰電價、分時電價和可中斷負荷電價機制,合理劃分峰、尖、谷、平時段,適當拉大峰谷價差,引導用戶優化用電模式。根據不同響應時段、響應速度、響應時長、響應成本和響應規模,制定差異化的動態補貼機制;二是加快多元化需求側資源參與市場化交易。明確需求側資源的市場主體地位,降低市場準入門檻,鼓勵負荷聚合商和虛擬電廠通過聚合用戶側的儲能、分布式電源、UPS電源、制冷制熱等多元化可調節負荷資源和可中斷負荷資源參與需求響應。鼓勵儲能和充電樁運營商以及電動汽車用戶參與需求響應;三是制定分區分級分場景響應機制。綜合考慮不同地區的行業分布特點、負荷規模、負荷特性等,梳理分區需求響應資源,制定分區響應機制。根據響應速度,制定秒級、分鐘級和小時級等不同級別的分級響應機制?;诰o急需求響應、削峰填谷、可再生能源消納等不同應用場景,制定分場景響應機制。

建設需求側管理基礎設施。一是完善用采系統負荷分類統計功能。對參與需求響應的用電線路和設備在線監測,開展分行業的負荷數據治理與維護,提高電能管理水平,實現負荷科學化、精細化管理;二是構建全覆蓋的需求側資源綜合監測與管理平臺。通過電網與分布式電源、儲能、電動汽車等用戶側設備的廣泛互聯,以及與燃氣、供熱等多類型能源的協調運行,實現能源供給、消耗的統一監測,能效分析、梯次利用和協調管控的一體化管理;三是完善需求側管理業務平臺。在保障用戶隱私安全的前提下,整合現有的需求側管理業務平臺和需求側資源綜合監測與管理平臺,實現需求響應用戶申報、用戶審核、線上簽約、需求發起、用戶反饋、效果評估、補貼核算等需求響應全過程管理。

加快需求側管理關鍵技術攻關。一是加強自動需求響應技術的應用與推廣。提高需求響應的自動化和實時化水平,為需求側資源參與緊急需求響應和電力系統提供靈活性調節等輔助服務場景提供基礎;二是研究需求響應資源雙向互動技術。以新型電力系統建設為著力點,推動“云大物移智鏈”和5G等先進通信技術在系統運行控制、終端用戶用能服務方面的應用,促進能源信息雙向流動和開放共享,實現各類需求側資源靈活匯聚。

新形勢下電力需求側管理發展政策建議

結合對新形勢下電力需求側管理變革的方向與路徑的分析,在此提出“十四五”期間電力需求側管理發展政策建議,保障電力需求側管理的健康可持續發展,助推“雙碳”目標的實現。

將電力需求側管理納入政府工作計劃

將電力需求響應納入到國家電力發展規劃、新型電力系統安全應急體系和“雙碳”目標實施路徑的全局進行統籌謀劃和頂層設計。國家層面明確各省政府需求響應工作任務部署,提出強制性的工作量化指標,構建常態化需求響應實施流程,制定省市縣分級落實方案上報國家發改委備案。

制定統一的需求響應標準規范

推動政府制定統一的需求響應標準規范,完善電力需求響應標準體系框架,確定需求響應業務流程、基線負荷計算、效果評估等標準,制定相關設備接口標準及負荷分類標準,實現相關設備無縫對接接入需求響應系統和用能優化系統。

建立電力需求側管理長效機制

完善季節性峰谷電價、季節性尖峰電價、可靠性電價、可中斷負荷電價等價格機制,出臺多樣化的電力需求側響應補貼機制,提高補貼金額,制定需求側響應成本分攤機制,出臺需求側響應資金保障和財政、稅收、信貸等金融支持政策機制,明確和保障補貼資金來源。

完善市場化交易機制

明確電網公司、電力交易中心、用戶等需求響應交易主體的職能,確定各類用戶參與電力現貨市場、輔助服務市場等不同市場交易的準入門檻?;诳芍袛嘭摵?、可轉移負荷、可削減負荷、可替代負荷等多樣化需求側資源,明確參與不同類型市場的交易品種。完善不同交易品種和參與不同市場類型的交易價格和補貼機制。建立完善的需求側管理體系,構建政府、市場、電網公司、用戶等多方主體參與的需求響應監管機制,以保障市場化交易的常態化開展。

結 語

“十四五”時期,面對能源電力發展新形勢,電力需求側管理應堅持綜合化、智能化、市場化的發展方向,遵循需求側資源庫構建、市場機制完善、基礎設施建設和關鍵技術研究的路徑,系統推進電力需求側管理的進階與變革。為保障電力需求側的發展,應從頂層設計、標準規范、價格與補貼機制和市場化交易機制等方面制定政策機制。

本文刊載于《中國電力企業管理》2021年04期,作者供職于華北電力大學能源互聯網研究中心

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