新型電力系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)、用電結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)生態(tài)將發(fā)生重大而深刻的變化，僅靠電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)的調(diào)節(jié)能力已難以保障系統(tǒng)電力可靠供應(yīng)和安全穩(wěn)定運行，且成本高昂。相比之下，需求側(cè)的解決方案更加經(jīng)濟(jì)合理，選擇更加多元化，是推動電力系統(tǒng)從“源隨荷動”向“源荷互動”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵所在。
因此，充分發(fā)揮需求側(cè)資源在新型電力系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)作用十分迫切和必要。《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，2025年我國電力需求側(cè)響應(yīng)能力將達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%—5%。隨著我國各省區(qū)進(jìn)一步拉大峰谷電價差，推廣實施尖峰電價，擴(kuò)大激勵型需求響應(yīng)實施范圍，需求側(cè)資源靈活性將得到進(jìn)一步釋放。
一、資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的作用
(一)緩解電力供需矛盾
隨著我國第三產(chǎn)業(yè)和居民用電占比不斷提高，以及需求側(cè)“新電氣化”進(jìn)程加快，電力系統(tǒng)供需平衡難度逐漸增大，短時負(fù)荷尖峰頻現(xiàn)。由于風(fēng)光容量替代效應(yīng)較低，在以新能源為電源增量主體的趨勢下，主動發(fā)揮需求側(cè)資源在電力削峰填谷方面的作用，有助于保障電力供需平衡。
(二)促進(jìn)新能源消納
風(fēng)光發(fā)電“靠天吃飯”，出力具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、間歇性和波動性。在新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)的背景下，單純依靠新增電源側(cè)調(diào)節(jié)資源支撐新能源消納，將面臨設(shè)備利用效率降低、新能源消納成本高昂等問題，通過挖掘需求側(cè)靈活性調(diào)節(jié)潛力，以較低成本提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，滿足新能源消納需求。
(三)降低系統(tǒng)建設(shè)運行成本
充分發(fā)揮需求側(cè)靈活性資源在削峰填谷和新能源消納方面的作用，減少或延緩電源、電網(wǎng)建設(shè)需求，提高設(shè)備利用率，降低系統(tǒng)建設(shè)成本;發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用，相當(dāng)于為系統(tǒng)優(yōu)化運行引入了新的控制變量，優(yōu)化和擴(kuò)展了系統(tǒng)運行邊界，提升經(jīng)濟(jì)運行成效，降低系統(tǒng)整體運行成本。
(四)提升全社會能效水平
需求側(cè)資源是系統(tǒng)挖掘自身節(jié)能潛力的重要內(nèi)在資源。按節(jié)約效果分類，可分為可調(diào)整電力資源和可節(jié)約電量資源，前者通過負(fù)荷轉(zhuǎn)移、負(fù)荷調(diào)控、負(fù)荷中斷等調(diào)節(jié)方式延緩或減少電源、電網(wǎng)類建設(shè)投資，后者通過工藝優(yōu)化、技術(shù)改進(jìn)、管理提升等手段節(jié)約需求側(cè)電量，降低能耗水平。
二、資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的潛力
(一)可調(diào)節(jié)容量潛力
第一產(chǎn)業(yè)中的農(nóng)林漁牧業(yè)因其產(chǎn)品供應(yīng)季節(jié)性、時效性等特點，用戶參與響應(yīng)意愿不強(qiáng)，且用電占比小，調(diào)節(jié)容量有限。
第二產(chǎn)業(yè)中的金屬制品業(yè)、非金屬礦物制品業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)、紡織業(yè)等大工業(yè)用戶用電規(guī)模大，對電價敏感性高，是近期需求側(cè)資源開發(fā)首要選擇。電氣電子制造、汽車制造等制造行業(yè)具有一定的負(fù)荷中斷或轉(zhuǎn)移能力，可通過改進(jìn)生產(chǎn)工序、提升自動化水平、調(diào)整生產(chǎn)班制等措施挖掘較大的需求響應(yīng)空間。
第三產(chǎn)業(yè)商業(yè)用戶中的照明系統(tǒng)、空調(diào)暖通系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)中心、用戶側(cè)儲能等柔性負(fù)荷，可釋放大量電力負(fù)荷彈性。
居民生活用電中的電熱水器、電冰箱、洗衣機(jī)、電動汽車等負(fù)荷，隨著需求響應(yīng)新技術(shù)和新模式推廣應(yīng)用、以及第三方機(jī)構(gòu)的合作參與，具備大規(guī)模參與響應(yīng)的潛力。
國內(nèi)外機(jī)構(gòu)相關(guān)研究成果顯示，在需求側(cè)資源利用技術(shù)極大發(fā)展和政策友好的前提下，需求響應(yīng)潛力約為負(fù)荷總量的10%—20%，屆時全國需求側(cè)資源可利用量將超2億千瓦。
(二)不同時間尺度調(diào)節(jié)潛力
由于新型電力系統(tǒng)在不同時間尺度調(diào)節(jié)需求各異，各類需求側(cè)資源需結(jié)合自身潛力和技術(shù)特點參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，相比于電源側(cè)調(diào)節(jié)資源，需求側(cè)資源同樣可具備多時間尺度調(diào)節(jié)能力。
以促進(jìn)風(fēng)電、光伏等新能源消納為例，電動汽車、用戶側(cè)儲能等需求側(cè)資源響應(yīng)速度可達(dá)秒級，能夠快速響應(yīng)新能源超短、短周期尺度調(diào)節(jié)需求;傳統(tǒng)大工業(yè)負(fù)荷、工商業(yè)空調(diào)暖通負(fù)荷等需求側(cè)資源能夠依據(jù)激勵手段主動參與系統(tǒng)日內(nèi)調(diào)節(jié)需求;氫能等新興需求側(cè)資源與新能源深度耦合，能夠滿足新能源多日或更長時間尺度調(diào)節(jié)需求。
三、資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方式與途徑
(一)調(diào)節(jié)主體
當(dāng)前需求側(cè)靈活性資源主要包括工業(yè)可調(diào)控或可中斷負(fù)荷、商業(yè)和居民空調(diào)負(fù)荷、電動汽車、用戶側(cè)儲能等資源。為了形成穩(wěn)定、可控、規(guī)模化的調(diào)節(jié)能力，大用戶直屬或負(fù)荷聚合商代理的具備調(diào)節(jié)能力的需求側(cè)資源將成為參與新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主體，其中負(fù)荷聚合商可按地區(qū)聚合所代理的資源形成虛擬電廠，虛擬電廠按照是否具有調(diào)度機(jī)構(gòu)直接控制的技術(shù)條件分為直控和非直控虛擬電廠。
(二)調(diào)節(jié)方式
需求側(cè)資源參與新型電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)的主要方式為需求響應(yīng)和有序用電。對需求響應(yīng)而言，峰谷電價、尖峰電價等價格型需求響應(yīng)是基礎(chǔ)性調(diào)節(jié)手段，而市場化的激勵型需求響應(yīng)則是疊加性調(diào)節(jié)手段，更加具有針對性，為需求側(cè)資源精準(zhǔn)參與新型電力系統(tǒng)調(diào)峰、備用等輔助服務(wù)提供有效途徑。有序用電是電力系統(tǒng)應(yīng)對極端情況的有效調(diào)節(jié)措施。當(dāng)前總體發(fā)展趨勢是擴(kuò)大需求響應(yīng)規(guī)模，并減少有序用電實施范圍。
(三)調(diào)節(jié)途徑
針對系統(tǒng)不同時間尺度的調(diào)節(jié)需求，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)將對需求側(cè)資源參與主體實施多層次、多維度調(diào)控。以緩解電力供需矛盾為例，可調(diào)用直控虛擬電廠常態(tài)化參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)用直控虛擬電廠后，預(yù)計仍存在電力供應(yīng)不足的風(fēng)險時，電網(wǎng)企業(yè)可提前一周組織可中斷負(fù)荷交易，基于日前評估后存在的電力缺口，發(fā)布日前需求響應(yīng)邀約。在考慮日前邀約需求響應(yīng)量后，如存在無法覆蓋電力供應(yīng)缺口的情況時，電網(wǎng)企業(yè)按照剩余缺口量組織有序用電。
四、資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的條件
(一)技術(shù)條件
1.資源聚合技術(shù)。重點解決需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的規(guī)模化問題，具體包括負(fù)荷聚類分析、可調(diào)潛力評估、共享儲能、虛擬電廠等技術(shù)，實現(xiàn)將大量、多元、分散的靈活性資源聚合參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
2.自動控制技術(shù)。重點解決資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的時效性問題，具體包括對工業(yè)可調(diào)負(fù)荷、空調(diào)負(fù)荷、電動汽車、用戶側(cè)儲能以及虛擬電廠的自動協(xié)調(diào)控制技術(shù)，確保需求側(cè)資源及時參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
3.智能決策技術(shù)。重點解決需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的決策困難問題，根據(jù)響應(yīng)主體的用能特性、運行狀態(tài)和外界參數(shù)，依托先進(jìn)智能算法對參與調(diào)節(jié)的容量、時間及方式作出最優(yōu)決策，提升用戶參與便利性和體驗感。
(二)政策機(jī)制條件
1.政策保障。充分發(fā)揮政策的指導(dǎo)作用，建議修訂現(xiàn)行的《電力需求側(cè)管理辦法》，強(qiáng)化需求響應(yīng)的地位，進(jìn)一步明確資金來源，簡化實施流程及要求，完善需求側(cè)資源參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的保障措施和市場環(huán)境。
2.價格機(jī)制。充分發(fā)揮價格調(diào)節(jié)杠桿作用，根據(jù)各地區(qū)負(fù)荷特性及其變化情況，調(diào)整和細(xì)化峰谷時段劃分，持續(xù)優(yōu)化峰谷電價比例，引導(dǎo)需求側(cè)合理有序用電，充分發(fā)揮價格型需求響應(yīng)的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)作用。
3.市場機(jī)制。充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，將需求響應(yīng)交易納入各省電力市場體系，建立健全市場化需求響應(yīng)交易機(jī)制，逐步擴(kuò)大參與主體范圍，推動需求側(cè)資源直接參與現(xiàn)貨電能量交易和調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)交易。
(作者：劉志文 邵沖 周曉 黃豫 梁宇 單位：南網(wǎng)能源院電力規(guī)劃中心)
作者：劉志文 邵沖 周曉 黃豫 梁宇
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