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            適度發展需求側資源,建設多元化的新型電力系統
            發布者:lzx | 來源:中國電力企業管理 | 0評論 | 2816查看 | 2020-06-18 17:04:10    

            供給和需求的關系,是促使市場經濟運行的核心力量,國民經濟的平穩發展取決于供給與需求的相對平衡。促進供給側與需求側相互配合、協調推進,是供給側結構性改革深入推進、實現突破的必要條件。


            在電力領域,供需平衡是一項剛性約束,電力系統對于“平衡”有著比任何其他經濟領域都更為嚴苛的要求。在這樣的剛性約束下,需求側管理的重要性便不言而喻。需求側管理這一概念于上世紀90年代引進中國,是調節供需關系、保障電力系統安全穩定運行的重要手段。無論是電力緊張時期保平衡、提能效,還是電力寬松時期促電力結構優化,電力需求側管理都發揮了重要的作用,是系統運行中不可或缺的資源。


            需求側管理在中國落地生根的30年中,是中國經濟激變的30年,也是中國電力工業飛躍的30年。當前,“十四五”規劃即將開啟,回顧需求側管理的變革之路、審視需求側管理所面臨的外部形勢變化、剖析需求側管理的當前新定位,有助于我們更好地理解能源轉型所面臨的矛盾與痛點。中國電力企業聯合會專職副理事長王志軒認為,電力需求側管理變革的根本動力來自應對氣候變化、實現低碳發展、追求效益最大化等能源系統自我創新與發展的需求,這與能源轉型的內在驅動力是一致的,需求側管理變革的本質是能源轉型中管理手段的變化。


            認識需求側管理新定位推動能源電力低碳發展


            傳統的需求側管理初入中國時,恰逢國內電力消費需求旺盛但電力工業發展水平較低、電力投資不足、屢屢遭遇缺電之困。需求側管理通過能效管理、負荷管理、有序用電等來轉移負荷,削減峰谷差,其工作的定位是“提高電能使用效率、保障電力供需平衡”。


            在傳統的電力系統中,發電側和用電側之間界限分明,潮流單向傳播,需求側只能根據系統運行情況被動地調整負荷。“引入需求側管理最初主要是為了解決電力短缺問題,通過對需求側進行管理減少峰谷差,被削減下來的電力需求在電源建設規劃時可作為一種資源被納入規劃的考量之中。”王志軒說。


            隨著我國經濟發展進入新常態,用電增速放緩,電力供需形勢逐漸逆轉。2018年,天津、江蘇、上海等地多次實施“填谷”需求響應,由此可見需求響應的工作定位已發生明顯改變,解決電力短缺已不再是需求響應的首要目標。同時,能源電力進入低碳戰略轉型期,無論是宏觀經濟還是行業發展都呈現出新的態勢。秉承“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念,能源電力轉型步伐加快,可再生能源大規模發展,這為電力需求側管理賦予了新的機遇和使命,電力需求側管理的工作重心從保障供需平衡向多元化目標轉變。


            當前,電力需求響應更多承擔著推進供給側結構性改革、推動能源消費結構優化、促進可再生能源消納、提高智能用電水平的任務,這一轉變深刻地反映了當前我國生產關系與生產力的發展水平,可有效對應我國現階段經濟社會發展特點。“在這種情況之下,‘電力需求側管理’這個名稱對于描述當前需求側資源發揮作用的方式已經不夠準確,應稱其為‘電力需求響應’。‘電力需求響應’和‘電力需求側管理’在管理上的本質已發生了變化,‘電力需求響應’亦可看作是廣義上的‘管理’范疇,但其管理的主要特點非強制性的行政手段,而是通過釋放市場信號驅動用戶自愿響應。”王志軒說。


            《需求側管理變革》一書中對通常意義上的需求響應作出了定義:需求響應是以智能電網為技術支撐,電力用戶根據電力市場動態價格信號和激勵機制,以及供電方對負荷調整的需求所自愿做出的響應,在滿足用戶基本用電需求的前提下,通過改變原有的用電方式實現負荷調整的需求,達到提高系統消納可再生能源電量并保障電力系統的穩定運行的目的。


            由以上定義可看出,需求響應既要滿足負荷側需求,又要適應供給側的特點,還要保障電力系統的安全運行。隨著需求響應所發揮的調節作用越來越大,可緩解供應側容量資源的壓力,減少供應側、電網側尖峰的資源建設,實現資源優化配置,促進能源結構優化、推動能源供給側結構性改革。


            “在每年迎峰度夏等負荷高峰期,通過開展需求響應來實現削峰填谷、轉移負荷是既經濟又高效的調節手段,有時候系統容量離尖峰負荷只差2%~3%,如果在規劃中需要供應側、電網側根據最大負荷來配套建設相應的機組、輸電線路和變電站容量,顯然邊際經濟成本過高,效率水平過低。開展需求響應,提升的是全系統的效率、節約的是全社會的成本。”王志軒說。


            完善電力市場建設合理體現需求響應價值


            電力市場化改革的推進、智能電網技術的發展、需求響應技術的革新,是推動需求側管理變革的外部條件。2017年,國家發改委發布《電力需求側管理辦法(修訂版)》,其中明確要求要“逐步形成占年度最大用電負荷3%左右的需求側機動調峰能力”。從電力體制改革和能源轉型的趨勢來看,我國需求側資源可挖掘的潛力是相當可觀的。


            良好的市場機制是需求側資源逐步進入市場、和其它供應側的調節性資源共同參與競爭的基礎。但目前我國尚處于電力市場建設的初期,需求響應參與市場的有效渠道相對有限,需求響應的開展主要集中在分時電價、尖峰電價、可中斷負荷等方面,尚未形成多元化的終端能源消費模式,用戶參與度不高,缺少有效的市場機制來充分挖掘需求側資源,并對需求響應的價值予以合理體現。


            王志軒認為,我國電力市場正在加快建設之中,其中相應的體制機制尚未成熟,在“十四五”期間,需求響應需要配合電力市場建設進程,探索建立常態化機制,完善價格和激勵機制,制定需求響應交易規范,完善市場監管辦法。電力市場化程度越高,越有利于電力需求側資源發揮作用。電力需求響應要實現其應有的價值,應在價格機制、市場主體、平臺建設、技術創新等方面重點發力。


            王志軒表示,在價格機制上,需求響應電價應是具有多樣性的電價機制,以體現公平為原則,在適應市場需求的前提下,讓用戶有選擇供應商、選擇價格的權利,同時兼顧電力企業的利益。我國目前需求響應電價設計主要集中在分時電價,而且主要集中在峰谷分時電價的設計上,這符合我國當前的國情,等條件成熟后可以考慮向實時電價過渡。


            在市場主體方面,目前,電力需求響應參與主體范圍小、互動性不強,實施主體主要是電網公司,響應對象主要是工業用戶,在“十四五”期間,在充分發揮電網實施主體的作用,以及電網企業技術、經驗、管理優勢的基礎上,需引入更多第三方的市場主體參與需求響應,形成電網企業、電能服務機構、售電企業、電力用戶等多主體參與、多方共贏的市場局面。


            在平臺建設方面,需利用大數據、云計算、智能化、自動化等先進技術,加快實現信息的交互與共享,一方面加強用戶用電的實時監測,及時掌握負荷變化;另一方面通過大數據對用戶用電特性和行為進行深度分析,為用戶優化用電、參與系統運行和市場競爭提供決策支持。


            在技術創新方面,需重點關注與需求響應相關的分布式技術、儲能技術、虛擬電廠等技術。新一輪電力體制改革提出要重視發展分布式能源,分布式電源的發展是電力需求側參與能源生產的重要支撐。分布式技術將用戶與電力生產、輸配環節有效銜接,改變了傳統電力供應關系,為緩解需求側日益增長的電力負荷需求壓力,解決能源供需可持續發展的內在矛盾提供了平臺;儲能技術應用于電力系統中,可改變電能生產、輸送與消費必須同步完成的傳統模式,在需求響應中,除了各類通常意義上的儲能設備外,還應充分調動蓄冷空調、儲熱式電熱水器、電動汽車、可暫時中斷用能的電力設備等具有儲能性質的負荷資源,通過合理的控制策略讓這些廣義上的儲能在不同場景下發揮更加廣泛的作用;虛擬電廠早年在中國主要以能效電廠的項目形式體現,主要用于需求側的有效節電,實際上,虛擬電廠技術可應用于電源側的有效分配和管理分布式發電、儲能充放電與可控負荷。王志軒認為,新技術、新產業的發展在初期離不開政策支持,對于創新技術的突破、創新試驗示范項目的開發和商業模式的孵化需要給予足夠的耐心,營造良好的政策環境,鼓勵創新和試錯。


            適度發展需求側資源建設多元化的新型電力系統


            在可再生能源大規模發展和平價上網的時代里,“靈活性”成為一個在電力系統中需要單獨衡量的價值。


            受制于資源條件,我國已探明的天然氣資源儲量相對不足,價格較高,有限的天然氣多以民用為主,可用于電力系統中的天然氣資源極為有限。而靈活性電源相對充裕的國家如美國,其燃氣輪機占比較高,能夠更加有效地解決系統穩定運行和可再生能源的大規模入網。


            和國外能源轉型的歷程不一樣,西方發達國家步入工業化早于我國數百年,有足夠的時間讓社會發展平穩進階,讓發展中的問題逐一解決,因此,西方國家在能源轉型中所面臨的矛盾相對單一。而中國壓縮型工業化的特點,使得我國需要在短期內集中面對多重矛盾疊加的局面。我國目前的能源結構仍然具有明顯的高碳特征,隨著應對氣候變化壓力的日漸增強,低碳發展的急迫性和當前高碳能源結構之間的矛盾在“十四五”期間將更加顯著。“在我國尚未完全擺脫缺電之困時,便迎來了應對氣候變化的任務,在同一時期既要解決短缺問題,又要解決結構問題,”王志軒說,“與此同時,我國能源電力經過幾十年發展,形成了一個龐大的體系,在如此規模和體量的能源系統上進行轉型,面臨的現實約束更大,這也是我國能源轉型的特殊性所在。”


            以煤電為例,王志軒表示,西方國家工業化進程開始較早,燃煤發電機組普遍老舊,即將退役,由可再生能源接替燃煤機組是一個既順應低碳清潔大勢,又經濟合理的發展路徑。而中國的煤電機組普遍服役時間僅為十多年,擁有一個非常年輕的煤電機組編制,但目前利用小時數僅為4000小時左右,能力和效益還有很大的空間未能發揮。與此同時,可再生能源裝機迅猛增長,發電成本持續下降,電源側的供給能力不斷提升,而電量增長需求放緩,在這樣的情形下,可再生能源的消納矛盾不斷加劇,這使得靈活性價值在系統中的重要性愈加凸顯。


            目前,我國靈活性電源在系統中的裝機占比僅為6%,無論是比照發達國家靈活性資源占比30%~50%的水平,還是比照低碳發展趨勢下電力系統安全穩定運行的需求,這一比例都是明顯偏低的。王志軒認為,在理想的情況下,“十四五”期間,我國靈活性資源需增長至30%。但從目前儲能的技術造價、天然氣價格及能源對外依存度等方面來看,靈活性資源的增長仍然存在一定的限制。相對于供應側的靈活性電源建設成本,需求側資源要廉價得多,因此需求側資源開發得越充分,未來整體資源優化配置的效果就越好,既可降低電力成本,還能提升供電可靠性。“輔助服務市場建立后,在調峰方面能夠發揮作用最快的是需求響應。在需求側資源挖掘方面,我國目前做得還遠遠不夠”,王志軒說,“但需要注意的是,即便是相對廉價的需求側資源,也要適度發展,合理把握需求響應的調節幅度。無論是電力體制改革,還是能源轉型,都要根據國情來推進,并兼顧轉型中的經濟性和社會承受力。同時還要客觀認識到,從系統對靈活性資源的需求來看,需求響應所發揮的作用是相對有限的,需要同時推進多種調節電源、調節方式的建設。”


            目前,能源行業正處于急劇變革的階段,新技術、新業態不斷涌現,新的行業格局一觸即發。因此,王志軒認為,對于需求響應如何繼續推進,需要將此命題放在一個動態的能源環境中進行考量。青山遮不住,畢竟東流去,能源的低碳發展是歷史的必然,但在這樣一個必然的大勢之下,變革的路徑仍然處于不確定之中。


            正因如此,討論需求側資源不可只基于眼前的發展現狀,應統籌全局、放眼長遠,充分考慮到發展中的變量因素。隨著新基建的強勢起飛和“云、大、物、移、智”等新技術與電力系統不斷融合,將促使電力需求側管理逐步過渡到需求響應階段,再過渡到供需耦合的階段。在供需耦合階段,非水可再生能源發電將成為電力、電量的主體,且與核電、大型水電、氣電、煤電、分布式電源、儲能等將共同構成多元化的中國新型電力系統。“在供需耦合的階段,需求響應已經變成電力系統中的常規操作和電力用戶的用電常態”,王志軒說,“但供需耦合不是一個節點的狀態,而是一個不斷實現的過程。供需耦合階段是否到來,取決于以智能電網為基礎、以可再生能源為主體的能源互聯網是否進入成熟階段。”

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