构建以新能源为主体的新型电力系统是党中央为电力发展指出的明确方向,是实现碳达峰、碳中和目标的重要手段。新能源的大规模接入需要用户侧负荷主动参与电网互动,促进电网积极消纳新能源。同时,我国工业领域电力需求侧管理近年来快速发展,在平衡电力电量、提高电网负荷率、保障电网安全、促进节能减污降碳等方面发挥了一举多得的重要作用,但从可调资源的规模和应用成效来看,还不足以支撑新型电力系统建设。用户侧自动需求响应将借助先进的信息实时采集、交互与处理,通过价格信号或激励机制,引导用户主动改变用电、用能方式,优化能耗负荷曲线来平衡电量供给和需求,改善整个“源、网、荷、储”联动体系下电力系统的安全性和经济性。
用户自动需求响应是面向新型电力系统实现我国电力需求侧管理的有效路径
新型电力系统下高比例新能源的接入使得电力需求侧管理工作在实施过程中呈现出一些新问题。其中包括现有政策激励力度不足,电力用户数字技术能力较弱造成用户响应不足,就地消纳新能源能力有待拓展;综合能源服务公司、负荷聚合商、售电公司等电能服务机构参与需求响应的法律地位不明确、政策支持不够,机构自身能力较弱造成需求响应参与度和效果受限;我国需求响应发展周期短,行业力量没有统一造成标准体系不完善,面对快速发展的新型电力系统,电力需求侧管理工作相对滞后。
自动需求响应将提供需求侧多种能源柔性接入的能力。新型电力系统下“双侧随机”导致电力供需失衡加剧,需要进一步协调供需双侧资源以形成分散化的能源市场和多能互补的能源网络,逐步在需求侧实现产能、供能、用能、蓄能和节能相互协调统一。自动需求响应将充分调动用户侧主动性积极参与需求响应互动,提升多种能源的柔性接入能力,从而进一步发挥柔性资源在能源电力运行中的调节作用,支撑新型电力系统双侧协同优化运行。
自动需求响应将提升增量用电市场供需互动协同效率。在增量用电市场,随着5G基站、大数据中心、电动汽车、轨道交通、港口岸电等领域的快速发展,电力消费空间和可调节负荷容量持续扩大,同时显现出典型的行业负荷聚合特性。自动需求响应将对共性用户资源进行区域整合,充分利用行业特性调动用户参与互动的积极性,借助数字信息、人工智能技术实现智能高效的自动响应,提升增量用电市场的电力供需协同互动能力。
自动需求响应将适应新型电力系统场景多元化的趋势。随着高比例新能源接入电力系统、供给侧波动性不断增大,新型电力系统对用户侧需求响应要求从电力供需平衡的单一目标逐渐向电网辅助服务、低碳节能减排的多样化方向发展。自动需求响应可以深入挖掘多元用户的可调资源,以适应削峰填谷、新能源消纳、能效提升、调频调压、配电系统改造等多种应用场景,支撑我国电力需求响应工作常态化、系统化开展。
用户自动需求响应是支撑新型电力系统实现新能源消纳和电网灵活调节的有效手段
新型电力系统需要解决高比例新能源接入下系统强不确定性(随机性与波动性)与脆弱性问题,充分发挥电网资源配置的能力,实现对电力供需协调优化。面对新形势,以政府主导、电网实施、用户自控的自动需求响应能够提升能源电力精细化管理水平和电网运行灵活性,促进新能源发电的消纳,需着重从“谁来主导”“谁来参与”“如何参与”“如何保障”“如何评价”等五个方面加以研究。
推动政府主导、电网实施,形成切实可行的政策法规,突破自动需求响应规模化应用瓶颈,解决“谁来主导”的问题。当前许多国家已从能源战略高度将需求响应资源等同或优先于发电侧资源的地位,通过政府因地制宜地制定需求响应发展的政策法规,在需求响应资源参与辅助服务市场、现货市场、容量市场交易方面提供政策法律保障,充分发挥政府协议引导与市场配置资源“两只手”作用;建立健全需求响应补偿机制,为需求侧资源有效利用提供合理的激励措施,以此推动需求响应快速起步、稳妥发展。
拓展可调控资源类型与数量,多渠道激励多元用户主动响应,提高全社会需求响应与节能参与度,解决“谁来参与”的问题。需求侧资源具备经济性和灵活性优势,挖掘弹性负荷、分布式电源、储能、电动汽车和综合智慧能源系统等灵活调节资源,把分散的电力用户可调节负荷集合起来,可以降低潜在用户参与需求响应的门槛;结合市场化调节进一步充分挖掘用户自身利益和偏好驱动,引导和培育更多主体自愿参与、自主控制,充分调动电力系统中每一个参与者的积极性,提高电力系统运行效率,降低运行成本。
完善需求响应与多平台联动,应用分布式自动需求响应技术,为多元用户参与响应提供便捷通道,解决“如何参与”的问题。现有市场机制以电网邀约为主,通过加快需求响应数字化支撑能力建设,继续推进电力需求侧管理平台与交易、调度等多平台联动,打造独立完整的需求响应商业生态系统,可以实现上层批发市场价格信号向底层配网侧资源的有效传递,提升响应的智能化和信息化水平;加强自动需求响应技术的推广和应用,构建分布式需求响应智能合约、安全交易和自动快速响应能力,实现参与主体内部需求响应资源的自动化管理,提高参与供需平衡调节的动力和能力。
应用自动控制与通信网络优化技术,构建面向调度的虚拟电厂,进一步为需求响应调控效果提供保障,解决“如何保障”的问题。通过分布式协调优化技术和自动控制与监测技术应用,建立有效的跨区域源荷储资源自协调机制,可以提升用户侧可调控资源的利用率和响应效率;优化调度通信网络,降低需求响应控制过程中的监测延时、通信延时和响应延时,构建需求响应控制信息安全防护体系,以辅助调峰服务为激励,形成电网直接调控的虚拟电厂整体解决方案,提升新型电力系统下需求响应“源、荷、储”资源的调控效果。
主动承担质量监督责任,形成质量监督与响应效果评价体系,节约大规模需求响应实施的全社会成本,解决“如何评价”的问题。需求响应终端产业链尚在起步阶段,电网公司应主动承担质量监督责任,通过开展需求响应终端性能与通信协议测试,督促相关供应链厂商提升产品质量,逐步形成电网公司主导的质量监督体系;应用需求响应成效监测与综合效益评价技术,结合需求响应平台部署需求响应综合效益评价功能,形成需求响应系统与设备的质量全闭环管控,降低需求响应技术大规模推广后潜在的质量隐患和调控风险。
(作者肖勇 为全国电力需求侧管理标委会秘书长、南方电网公司高级技术专家、南网科研院计量技术研究所所长)