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“双碳”目标下的 电力需求侧管理进阶与变革

[日期:2021-05-19]   来源:中国电力企业管理  作者:   [字体: ]

2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话中指出,“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,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”。2021年3月15日,中央财经委员会第九次会议强调,“十四五”是碳达峰的关键期、窗口期,要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统。电力系统发展面临新的形势,一方面,以新能源为主体的新型电力系统正在加快形成,能源主体由化石能源向非化石能源更替;另一方面,在我国电力供需总体平衡的大形势下,部分省份电力供需矛盾将长期存在。

 
 

新形势下电力需求侧管理变革的必要性

电力行业发展面临的新形势要求电力需求侧管理在提升电力系统发展质量、保障电力系统供需平衡、促进可再生能源消纳、促进节能减排等方面发挥作用,推动“双碳”目标的实现。

提升电力系统发展质量

电力是经济发展的重要动力源泉之一,随着我国经济进入高质量发展阶段,构建新型电力系统,实现电力系统高质量发展势在必行。清洁低碳、安全高效是电力系统高质量发展的重要特点,源网荷储一体化和多能互补是电力系统高质量发展的重要举措。为此,应当着力加强电力需求侧管理,抑制不合理的电力消费,引导用户优化用电方式,提高电能利用效率,充分挖掘需求侧资源与电网的互动响应能力,助力电力系统的高质量发展。

保障电力系统供需平衡

“双碳”目标下,“十四五”期间,我国用电需求、新能源装机将持续增长,电力系统的运行特性和电源结构面临更深刻的变化。一方面,第三产业和居民用电负荷占比持续提高,电力需求对气温变化日益敏感,极端气候导致部分地区夏季、冬季短期尖峰负荷屡创新高,电力系统呈现“双峰”特征;另一方面,随着可再生能源的大规模接入,电力系统将呈现高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征,电力系统“双侧随机性”特征将进一步凸显。为此,应当加强对需求侧资源的管理,使其逐步成为与电网广泛互动的重要资源,实现供需双侧资源的协调优化,助力保障电力系统供需平衡。

促进可再生能源消纳

随着新型电力系统的建设,风电和光伏等具有间歇性和波动性的可再生能源发电装机将快速增长。一方面,可再生能源的大规模接入对电力系统灵活性和安全稳定性提出了挑战。另一方面,电力系统为消纳高比例可再生能源将付出更高的成本,对电力系统的经济性提出了挑战。为此,应当加强电力需求侧与电力生产和供应侧的协同互动,以互联网技术为支撑,推广多方共赢的需求响应与可再生能源电力消纳协同模式,从需求侧促进可再生能源电力的消纳,推进电力清洁低碳转型发展。

促进节能减排

据统计,2020年我国能源消费总量为49.8亿吨标准煤左右,单位GDP能耗是世界平均水平的1.5倍,因此,在能源消费总量控制、单位GDP二氧化碳排放和单位GDP能耗下降要求约束下,节能减排领域面临更严峻的挑战。为此,应在需求侧继续加强用电管理、推动电力电量节约,开展能效电厂、需求响应等项目,提高电能利用效率,从而在降低用户用能成本的同时促进节能减排和经济社会健康发展。

新形势下电力需求侧管理变革的方向与路径

新形势下,电力需求侧管理的作用愈加凸显,电力需求侧管理的重要性得到各行各业的广泛关注,因此,亟需推动电力需求侧管理变革,助力“双碳”目标的实现。

需求侧管理变革方向

综合化。“双碳”目标下,能源电力系统的横向多能互补和纵向“源网荷储”协调发展,为电力需求侧管理向综合需求侧管理转变提供了条件。电力需求侧管理的综合化发展以改善能源供给失衡、提升用户用能经济性、促进可再生能源消纳、参与系统灵活性调节为目标,基于多种能源系统在产能特性、供求特性以及用能特性等的差异性,利用冷、热、电、气等多能流时空上的耦合机制,通过激励的方式刺激或诱导综合能源用户改变某一种或多种能源的需求,对另一种能源的供求关系产生影响,实现多能互补,达到削峰填谷、缓解用能紧张等目的。

智能化。“云大物移智链”等现代化信息技术在能源电力系统的应用,对能源电力的生产、供应和消费模式带来了改变。电力系统内广泛布置的感知装置与边缘控制装置将实现电力系统的状态全面感知与智能化运行。在此趋势下,电力需求侧管理逐步向实时化、智能化、自动化方向演进,通过智能设备、智能采集、智能分析和智能操控,自动完成响应计划制定、用能优化策略生成,实现节约用电、环保用电、绿色用电、智能用电、有序用电。

市场化。我国电力需求侧资源参与响应的方式主要以约定时间、约定容量的邀约型削峰填谷响应为主,现行价格和激励机制存在峰谷价差小、峰谷时段划分不合理、补贴方式单一等问题,对用户参与需求侧响应的积极性的调动以及用户优化用电方式的引导作用欠佳。因此,未来随着电力市场建设的推进,将需求侧资源纳入辅助服务市场和现货市场,使得需求侧资源成为与供给侧资源对等的灵活性资源参与电力市场竞争,更加凸显需求侧资源的价值。

需求侧管理变革路径

展望未来信息技术与基础设施的发展对电力需求侧管理的影响,本文围绕需求侧资源库、市场机制、基础设施和关键技术四个方面,提出新形势下电力需求侧管理变革的路径。

构建综合需求侧资源库。一是建立需求侧资源分类库。各省份和各地区根据行业用电特性、负荷特性、响应速度、响应规模、响应时长等的分析,建立不同级别、不同规模、不同能源种类的综合需求侧资源库,并滚动更新;二是加强电网与工业企业、园区和商业楼宇之间的互动。关注工业企业、园区和办公楼宇的柔性负荷,分析主要用电设备及其负荷特性,实现柔性负荷设备通过错峰用电、启停或调节运行状态等方式参与需求响应;三是调动居民用户参与需求响应的积极性。通过加大需求响应宣传推广力度,培养居民用户的节电意识,推动各级政府和电力主管部门出台支持政策及电价折扣、奖励补贴等激励政策,提高居民参与需求响应的积极性,将居民需求响应纳入常态化工作。

完善需求响应市场机制。一是完善电价机制和激励补贴机制。加快完善尖峰电价、分时电价和可中断负荷电价机制,合理划分峰、尖、谷、平时段,适当拉大峰谷价差,引导用户优化用电模式。根据不同响应时段、响应速度、响应时长、响应成本和响应规模,制定差异化的动态补贴机制;二是加快多元化需求侧资源参与市场化交易。明确需求侧资源的市场主体地位,降低市场准入门槛,鼓励负荷聚合商和虚拟电厂通过聚合用户侧的储能、分布式电源、UPS电源、制冷制热等多元化可调节负荷资源和可中断负荷资源参与需求响应。鼓励储能和充电桩运营商以及电动汽车用户参与需求响应;三是制定分区分级分场景响应机制。综合考虑不同地区的行业分布特点、负荷规模、负荷特性等,梳理分区需求响应资源,制定分区响应机制。根据响应速度,制定秒级、分钟级和小时级等不同级别的分级响应机制。基于紧急需求响应、削峰填谷、可再生能源消纳等不同应用场景,制定分场景响应机制。

建设需求侧管理基础设施。一是完善用采系统负荷分类统计功能。对参与需求响应的用电线路和设备在线监测,开展分行业的负荷数据治理与维护,提高电能管理水平,实现负荷科学化、精细化管理;二是构建全覆盖的需求侧资源综合监测与管理平台。通过电网与分布式电源、储能、电动汽车等用户侧设备的广泛互联,以及与燃气、供热等多类型能源的协调运行,实现能源供给、消耗的统一监测,能效分析、梯次利用和协调管控的一体化管理;三是完善需求侧管理业务平台。在保障用户隐私安全的前提下,整合现有的需求侧管理业务平台和需求侧资源综合监测与管理平台,实现需求响应用户申报、用户审核、线上签约、需求发起、用户反馈、效果评估、补贴核算等需求响应全过程管理。

加快需求侧管理关键技术攻关。一是加强自动需求响应技术的应用与推广。提高需求响应的自动化和实时化水平,为需求侧资源参与紧急需求响应和电力系统提供灵活性调节等辅助服务场景提供基础;二是研究需求响应资源双向互动技术。以新型电力系统建设为着力点,推动“云大物移智链”和5G等先进通信技术在系统运行控制、终端用户用能服务方面的应用,促进能源信息双向流动和开放共享,实现各类需求侧资源灵活汇聚。

新形势下电力需求侧管理发展政策建议

结合对新形势下电力需求侧管理变革的方向与路径的分析,在此提出“十四五”期间电力需求侧管理发展政策建议,保障电力需求侧管理的健康可持续发展,助推“双碳”目标的实现。

将电力需求侧管理纳入政府工作计划

将电力需求响应纳入到国家电力发展规划、新型电力系统安全应急体系和“双碳”目标实施路径的全局进行统筹谋划和顶层设计。国家层面明确各省政府需求响应工作任务部署,提出强制性的工作量化指标,构建常态化需求响应实施流程,制定省市县分级落实方案上报国家发改委备案。

制定统一的需求响应标准规范

推动政府制定统一的需求响应标准规范,完善电力需求响应标准体系框架,确定需求响应业务流程、基线负荷计算、效果评估等标准,制定相关设备接口标准及负荷分类标准,实现相关设备无缝对接接入需求响应系统和用能优化系统。

建立电力需求侧管理长效机制

完善季节性峰谷电价、季节性尖峰电价、可靠性电价、可中断负荷电价等价格机制,出台多样化的电力需求侧响应补贴机制,提高补贴金额,制定需求侧响应成本分摊机制,出台需求侧响应资金保障和财政、税收、信贷等金融支持政策机制,明确和保障补贴资金来源。

完善市场化交易机制

明确电网公司、电力交易中心、用户等需求响应交易主体的职能,确定各类用户参与电力现货市场、辅助服务市场等不同市场交易的准入门槛。基于可中断负荷、可转移负荷、可削减负荷、可替代负荷等多样化需求侧资源,明确参与不同类型市场的交易品种。完善不同交易品种和参与不同市场类型的交易价格和补贴机制。建立完善的需求侧管理体系,构建政府、市场、电网公司、用户等多方主体参与的需求响应监管机制,以保障市场化交易的常态化开展。

结 语

“十四五”时期,面对能源电力发展新形势,电力需求侧管理应坚持综合化、智能化、市场化的发展方向,遵循需求侧资源库构建、市场机制完善、基础设施建设和关键技术研究的路径,系统推进电力需求侧管理的进阶与变革。为保障电力需求侧的发展,应从顶层设计、标准规范、价格与补贴机制和市场化交易机制等方面制定政策机制。

本文刊载于《中国电力企业管理》2021年04期,作者供职于华北电力大学能源互联网研究中心


 



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