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变革电力需求侧

作者:翁 爽 来源:中国电力企业管理 发布时间:2021-05-19 浏览:
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在刚刚过去的“十三五”中,“供给侧结构性改革”成效显著,“三去一降一补”取得重要进展,促进了经济运行稳中向好、稳中有进的发展态势。对于电力行业而言,供需中的结构过剩和结构不足的主要矛盾同样存在,在过去的五年甚至更久,电力行业便开始了任务艰巨的供给侧改革。

“十四五”开局,改革持续深化,但改革的重心已不仅仅局限于供给侧。

2020年12月11日的政治局会议中,中央首次提出“需求侧改革”。几天后的中央经济工作会议提出“注重需求侧管理”。中央两次重要会议皆强调“需求侧”,足见需求侧在“双循环”战略与后疫情时代下经济运行中的重要地位和作用。

电力供需改革与国民经济的改革思路一脉相承。当前,我国电力供需总体宽松,局部地区高峰时段偏紧,最大用电负荷持续升高,负荷峰谷差不断扩大,夏季、冬季电力负荷“双高峰”特征明显。平衡电力供需,化解电力系统与电力经济中风险与挑战的责任,已经不仅仅属于供给侧,同样属于需求侧。碳达峰与碳中和目标要求能源电力节能减排、低碳发展,电力需求侧既是节能降耗的主体,也是助力新能源大规模入网的灵活性资源。在新的形势下,无论是从国家层面还是行业层面来看,需求侧管理都应以更高的目标,更新的格局和更大的作为,推动电力系统转型升级。

需求侧管理呈现绿色低碳特征

东边日出西边雨。自然界的风云变幻不仅仅是一道令人沉醉的美好景致,更是电力系统需要潜心研究的复杂课题。电力系统的一次能源主体发生更替,未来电力系统越来越趋向于气象驱动,供应与生产模式发生深刻变化,源荷双侧随机波动,电力电量平衡挑战不断加大。应对气象驱动的电源出力,电力系统的灵活性空间在哪里?

传统意义上的灵活性空间大致来自火电深度调峰、抽水蓄能、储能平滑出力、特高压跨区送电等。在过去,电力系统发输配用的各个环节之中,需求侧只是一个被动承受行政指令的角色,保持平衡的责任,基本归属于电源侧和电网侧,无论是规划制定还是实际运行,需求侧资源并未得到足够重视,对于需求侧的灵活性资源挖掘远远不够。如今,在碳达峰、碳中和目标时不我待的背景下,电力的供需互动已发生了巨大变化,保障能源安全、推动低碳发展、降低用能成本的“三重目标”皆与需求侧管理息息相关。更加科学的电力系统管理思路需要有效、合理调动需求侧资源,每一个电力系统的参与者都有义务保证系统安全、经济、高效运行,于是,需求侧资源的开发已成为“十四五”规划中最为急迫和关键的任务之一。

近日,国家发改委、能源局发布的《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》中指出,充分挖掘常规电源、储能、用户负荷等各方调节能力,提升可再生能源消纳水平,“源网荷储高度融合”成为新型电力系统的重要特征。由电力供应侧管理走向供需双向管理,由供应侧规划走向综合资源规划,是电力行业改革的重要方向。

“需求侧管理的内涵与定位已发生了深刻的变化,过去我们常说需求侧管理,但现在更多强调的是需求侧资源。2010年,《电力需求侧管理办法》提出科学用电、节约用电、有序用电的理念,在2017年的修订版中,该办法提出环保用电、绿色用电、智能用电等有关需求侧管理的新内涵与新理念。进入‘十四五’后,通过需求响应等多种方式,将需求侧资源纳入电网规划与运行管理,发挥需求侧资源的灵活调节作用将成为促进新能源消纳、构建新型电力系统的关键手段?!惫茉囱芯吭盒履茉从胪臣蒲芯克履茉囱芯渴抑魅瓮醪氏妓?。

在电力需求侧管理的概念进入我国的30多年里,其发展经历了不同的阶段。从最初的“拉闸限电”“有序用电”,到如今逐渐精细化、差异化地建设负荷管理体系来调节用电需求,引导用户主动响应调度运行需求;从以行政指令为主的需求侧管理,逐步过渡到既有政策驱动,又有一定价格补偿机制的需求响应,再到个别地区初步开展市场化的探索,形成了优先需求响应、有序用电保底的管理机制。上海、江苏等省市因地制宜地开展了各具特色的需求响应试点,形成了多类型的响应项目,在削峰填谷、促进新能源消纳、保障电网安全稳定运行等方面发挥了重要作用。但目前各地开展需求响应的水平不一,整体规模较小,处于需求响应初期的阶段。记者在采访中了解到,“十四五”的规划中,电力各类资源配置基本上按照满足95%的最大负荷需求来规划,换言之,至少有5%的负荷空间需要需求侧资源从中进行调节。

“有必要重新认识需求侧资源和可深度挖掘其发挥作用的空间。从精细化管理的角度来看,几乎所有需求侧资源都有管控的可能与灵活优化的空间,包括(除典型的灵活性负荷之外的其他)各类用电负荷也都有具有不同程度灵活性特点与可调节的空间。需求侧资源灵活性潜能的释放,对于下一步新能源大规模入网和构建新型电力系统具有重要作用。借鉴‘海绵城市’的理念,使电网在应对源荷双侧随机波动,以及极端天气变化时具有良好的弹性。当前及未来的技术手段如云大物移智、边端计算与控制等完全可以推动这一方向的发展。结合电力系统分层管控与电力市场运营,充分调动需求侧资源具有的灵活属性与可调节功能,实现聚沙成塔,使其成为新型电力系统的中坚力量和柔性海绵体,将带来整个电力系统的灵活性条件发生重大改变?!敝泄祷チ⒄沽四茉椿チㄎ嶂魅卧懊袼?。

聚合多元化负荷资源池

从被动到主动,从管理到资源,当需求侧的职能和定位发生变化,与其相匹配的政策机制、技术体系、价格导向也需要随之改变。

由于需求侧资源广泛地分散在系统结构底层,容量小、规模大、种类繁多,对市场的电价信号相对不敏感、参与优化调度的能力与动力不足,因此,要充分发挥需求侧资源的灵活性作用,就必须“化零为整”。当前,参与需求响应的负荷类型逐渐多元化,包括工业生产、冷热电三联供、储能设施、公共充电站,以及虚拟电厂等,各种负荷类型之间可以根据不同的负荷特点进行互补,实现整合效应?!按拥缤鞫枨蟛嘧试吹慕嵌壤纯?,首先要对需求侧资源的特性和潜力做出摸底和分析,汇集工业、楼宇、用户侧储能、充电桩等各类可调资源,建设可调负荷集控系统,通过信息数字技术掌握每一家用户乃至每个生产设备的负荷曲线,形成可精准匹配调控需求的‘资源池’,从而实现需求响应精确化?!蓖醪氏妓?。

一个不可忽视的问题是,目前需求侧资源在参与市场交易的机制,以及进入市场的技术门槛等方面缺乏相对规范和统一的标准与要求。王彩霞表示,如果将需求侧资源作为系统中常态化运行的主体,需要探索制定市场准入、运行流程、技术标准和响应效果等方面的统一依据,按照需求响应负荷容量、速率、响应时间等明确差异化标准,并纳入市场建设运营细则中。统一的技术标准、规范的运行流程是需求侧资源大范围开发利用、进入市场的重要前提?!霸谑谐≡诵兄?,不同尺度、不同时间跨度、不同应用场景对需要侧资源的反应速度和要求各不相同,有些情况下需要需求侧反应速度达到分钟级、秒级乃至毫秒级?!蓖醪氏妓?,“同时对于计量设备与控制设备提出了更高的要求,需要电网企业扩大负荷管理终端数量,提升系统监测能力,对需求侧内部量测监控、并网设备元件状态感知要实现可观可测乃至可控。目前,由于各类市场主体基础条件存在差异,技术改造升级需要投入巨大成本,如果仅仅只是现有的技术基础,很难支撑需求响应的大规????!?

对处于发展初期的需求响应而言,倒逼技术和标准完善成熟的重要动力,是市场机制与商业模式。当市场空间打开,开展需求响应所需要的物质基础会在投资驱动下加快建设。

需求响应的商业模式建立有赖于电力市场的建设。王彩霞表示,在成熟电力市场国家中,需求侧资源和其他市场主体具有同等的竞争权益。美国PJM市场允许需求响应参与电力批发市场,并允许用户侧的分布式资源以及负荷聚合商等和常规电源一样在能量市场及辅助服务市场报价出清,参与市场竞争;澳大利亚在两年前出台了虚拟电厂参与电力市场的规则,允许虚拟电厂来参与澳大利亚的国家电力市场。

而我国电力现货市场建设处于起步阶段,虽然部分地区开展了现货市场试点,但仍需要进一步完善交易规则,拓展交易品种。囿于市场与技术等方面的限制,我国需求侧资源尚未被视作与发电企业对等的市场主体,难以被纳入各类市场交易的主体范围和交易规则之中。近年来部分调峰辅助服务市场已探索将可中断负荷等纳入市场主体,但交易规则仍有待进一步完善,交易规模也有待进一步开发。

杭州数元电力科技有限公司总经理俞庆告诉记者,一方面,每年的尖值负荷大约可能只持续几十小时,如果按照最大尖值负荷配置电源、输电线路和变电站资源是非常低效且不经济的。通过奖励机制引导需求响应削减尖值负荷,是系统最优化的方案。另一方面,除了时间极短的尖值负荷,每年可能还存在大约几百小时的峰值负荷,这一时段的调节任务很难通过单纯的政策性补贴来驱动,只能通过尖峰平谷的分时电价来改善负荷曲线。但是仅有峰谷价差无法形成足够的激励效应,需要通过持续的市场化改革激发零售侧主体的活力。

从投资的角度来看,在缺乏健全市场运行机制的情况下,我国需求侧资源投资获利渠道单一,市场主体参与渠道不畅,参与主体范围小、互动性不强,需求响应尚未形成较为成熟和稳定的商业模式,负荷集成商或电力用户参与其中可获得的经济收益不高。随着电力市场化改革的推进,需求响应将逐步走向市场化。在这个过程中,无论是价格形成机制、商业回报模式还是需求响应的手段都将不断变化,以适应动态发展的电力系统和市场体系?!靶枨蟛嘧试纯⒑艋郊鄹窀油该?,市场更加开放,唯有如此需求侧资源才能公平地获得一系列市场竞争的权益?!庇崆焖?。

企业视角下的供需互动

变革需求侧,从宏观层面,是服务于低碳发展、构建新型电力系统。从微观层面看,这关系到每一个具体的经济主体的生产动态。要激发需求侧资源的活力,培育用户市场意识,不仅需要顶层设计和政策机制,更需要了解,企业和用户参与其中的需求是什么,障碍是什么。

“我们曾经为一些企业做过负荷优化方案,哪怕是没有电力市场,在现有的电价机制下,通过一系列手段,在某些企业可以做到大约平均0.1元/千瓦时的用电成本下浮,可见其中各种优化的空间是很大的?!庇崆焖?,“具体到某个用户,要帮助它实现错峰用电,需要深入地了解企业内部的实际运作,比如生产和排班规律、一些重要负荷设备的启停时间,用电优化方案需要在精准掌握企业生产情况的基础上来制定。对于企业本身而言,如果没有专业团队协助,没有有效的技术手段,没有对电价和市场政策的研究,很难关注或意识到用电优化能够带来的经济效益。因此,需求响应实践的整个过程中,除了宏观政策的制定和价格机制的建立,也需要关注到机制如何落地和执行,需要把视角伸向微观层面,让一个个市场主体理解需求侧资源的价值和意义,同时,促使更多的电能服务企业、售电企业等专业机构提供技术和咨询方案,协助企业降低用能成本。但目前来看,售电企业或负荷集成商如果仅仅只是做政策性需求响应的业务,很难形成一个可盈利、可持续的商业模式?!?

俞庆向记者介绍了目前需求侧服务在市场中的三个主要套利空间:其一是优化用电方案,套利峰谷价差,这也是目前开展需求侧服务最为稳定和普遍的回报渠道;其二是通过压降用户最高负荷,并建议企业在满足条件时,改变基本电费计费方式,从而优化基本电费支出;其三是针对有需求响应奖励和补贴的地区和省份,参与需求响应?!暗枨笙煊φ庖豢槭杖氩⒉痪哂形榷ㄐ?,从频率上来说可能某些省市一年也做不了几次,而且前期投入和响应回报往往也不成正比。因此,这一部分收入是不可预期的,只能把它作为一种增值服务?!庇崆焖?。

由于缺乏市场化的引导目标,有关开展需求响应的成本核算及奖励补贴尚未建立明确的标准,也缺乏合理的成本分摊原则。目前补贴资金主要来源于政府,资金规模受限,需求响应难以规?;?、常态化发展。也有观点认为,补贴是过渡性和暂时性的。企业和投资者需要意识到的是,未来补贴会逐步取消,必须要通过市场机制和商业模式来解决盈利问题,才是可持续性发展的根本之道。

随着市场建设的推进,通过现货价格的波动可以释放需求侧更多元的商业模式?!霸谙只跏谐≈?,当价格充分波动,真正反映出实时的供需关系和资源的稀缺性,才能逐步拉开价格的上限和下限,届时无论是售电公司、负荷集成商、电能服务机构还是储能企业等,可能会更有动力来从事需求侧服务,从而使需求响应从政策驱动走向市场驱动?!庇崆焖?。

“发挥需求侧资源的作用,一方面是要发挥可调节负荷、电动汽车等需求侧资源的灵活性调节能力,为电力系统提供更多的灵活性,保障电网的安全稳定可靠运行,另一方面,也是要通过机制的完善,让电力负荷在价格信号的引导下优化自身的用电特性,实现节能增效、互利共赢,最终实现系统的经济性与安全性的最优化,这也是由源随荷动向源荷互动转变的意义所在?!蓖醪氏妓?。

在电力领域里,需求侧的资源池已不断延伸和扩展,供需互动的模式也更加多样化。这意味着未来能源电力调度运行与每个用户、每位个体的行为模式息息相关,也正因如此,需求侧变革的影响是广泛而深远的。在“十四五”储能产业发展论坛上,国网能源研究院副院长蒋莉萍用一句非洲谚语“独行快,众行远”来概括新型电力系统将呈现的生态。很显然,“众行远”所指代的绝不局限于某一产业,而是全行业乃至全社会在转型巨浪中的携手共进。需求侧变革的进阶与停滞,理想与现实,透视出了能源电力转型发展的阶段特征,而需求侧变革不断走向融合与互动的未来,也同样折射出全行业转型升级的路径与方向。

本文刊载于《中国电力企业管理》2021年04期,作者系本刊记者

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