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2018年我國電力需求響應實踐與探索

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2018年我國電力需求響應實踐與探索

發布日期:2019-02-28 10:02 來源:http://www.wtpnlm.live 點擊:

需求響應(Demand Response,DR)是電力用戶針對市場價格信號或激勵機制做出響應,并主動改變原有電力消費模式的市場參與行為,其本質是通過電價激勵鼓勵用戶改變傳統用電方式,積極參與電網運行的能量互動。需求響應作為供需互動的重要手段有助于實現發電側和需求側資源的協調優化,與“節能環保”“綠色低碳”“提高效率效益”的發展要求高度契合。

(來源:中國電力企業管理  ID:zgdlqygl  作者:欒鳳奎,等)

當前我國正處于積極推進能源生產和消費革命,以及電力體制改革的階段,電力供需形勢也發生了深刻的變化,對電力需求響應提出了新的要求。2017年9月,《電力需求側管理辦法(修訂版)》發布,對新時期電力需求側管理的內涵、實施主體、實施手段、保障措施等進行了詳細說明,并提出了新時期電力需求側管理的新要求,標志著我國電力需求側管理進入了新的階段。

2018年是《電力需求側管理辦法(修訂版)》發布后的第一年,我國多地需求響應實踐有了新的進展和突破,如:天津實施了“填谷”需求響應;河南實施了“削峰”需求響應;江蘇、上海分別分次實施“削峰”、“填谷”需求響應;山東發布了相關文件,啟動需求響應試點。各地的實施背景、手段、效果各具特點,本文將對2018年我國需求響應實施情況進行簡要的總結分析,以期對未來電力需求響應的實施提供有益參考。

“削峰”與“填谷”并行

清潔能源消納成為“新”主題

2018年1月,為解決天津市春節期間用電、用熱矛盾,天津市實施了國內首例市場化需求響應“填谷”項目,引導用戶調整生產計劃,增加谷段負荷,減少熱電聯產機組停機,解決電網負荷低導致熱電聯產機組關停的問題。

2018年7月27日12時30分至13時30分,為緩解持續高溫帶來的電網短時運行壓力,河南省在鄭州、駐馬店、信陽、蘭考四個市縣成功實施了首次電力需求響應,響應時段實現負荷降低12.54萬千瓦,利用經濟手段激勵用戶自愿錯峰避峰,增加電網柔性調峰能力,保障電網平穩運行和電力安全可靠供應。

2018年,江蘇省分別在春節和國慶期間實施了“填谷”需求響應。與天津、河南實施需求響應的背景不同,江蘇兩次“填谷”需求響應的實施是為了應對當前電網發展的新問題,即空調負荷快速增長等造成的電網峰谷差增大、風電、光伏發電等清潔能源的大規模并網等對電網平衡提出的更高要求,特別是春節、國慶等假期期間,負荷水平總體較低,火電機組停機容量較多,電網調峰能力不足。響應時段則針對電網負荷和新能源出力特點,集中在每天0時~8時和12時~20時(17時)1,兩次需求響應分別實現“填谷”負荷928萬千瓦、719萬千瓦,有效促進了新能源消納。另外,7月底江蘇還啟動了分區精準需求響應,削減蘇州局部地區高峰用電負荷1.03萬千瓦。

2018年,上海分別在6月18日、8月17日實施了105.9萬千瓦的“填谷”需求響應、34.45萬千瓦的“削峰”需求響應。與江蘇實施“填谷”需求響應的背景類似,上海近年來也面臨峰谷差逐年增大、清潔能源并網規模不斷增大等問題。過大的峰谷差造成了本地機組頻繁晝開夜停,嚴重影響機組的安全性,同時限制了負荷低谷時段對區外清潔能源的消納。上海8月份實施的“削峰”需求響應則正值臺風“溫比亞”影響期間,此次需求響應的實施成為上海構建特大城市安全應急體系的重要內容。

綜上,2018年需求響應的實施在緩解電力供需缺口的作用的同時,逐步向提升能源電力精細化管理水平和電網運行靈活性、促進清潔能源消納等作用轉變。

市場化程度逐步提升

首現需求側競價模式

目前我國需求響應除各類電價機制外,激勵性需求響應通常以約定補償方式為主。如:2018年江蘇春節期間的需求響應與參與用戶約定,在保持約定的不低于5000千瓦的用電負荷的前提下,兩個用電低谷時段分別按5元/千瓦和12元/千瓦的標準獲得獎勵;2018年河南夏季需求響應對完成負荷削減的試點地區用電用戶,每次每千瓦補貼12元或18元。

江蘇省則在國慶期間的需求響應中首次采用了競價模式,由計劃參與的負荷集成商及用戶自主申報參與的負荷量和所需激勵價格。在同等條件下,優先選擇申報激勵價格低、負荷量大的負荷集成商和用戶參與響應。此次競價需求響應中,凌晨時段申報響應負荷總量為77萬千瓦,最高為5元/千瓦,最低為1.33元/千瓦;下午時段申報響應總量為112萬千瓦,最高為8元/千瓦,最低為1.33元/千瓦。經過競價申報、容量校核等環節,共有7家負荷集成商及43家普通電力用戶成為此次電力需求響應參與者。此次競價需求響應模式是2018年首次實施,也是國內實施需求響應以來的首次實踐。

競價模式允許用戶在特定范圍內,根據自身用電特點合理選擇補償價格,改變了所有用戶補償價格“一刀切”的模式,有助于完善需求側資源定價體系,更有利于發揮價格機制引導資源優化配置的作用,進一步激發用戶參與響應的積極性。此次競價模式的成功實施,標志著我國需求響應市場化程度有了進一步提升。

此外,山東在2018年冬季需求響應中采取了單邊競價交易,由用戶事先申報補償容量和價格,根據用戶申報情況,最終確認356家電力用戶達成高峰需求響應976534千瓦,統一出清價格30元/千瓦;207家電力用戶達成低谷需求響應576372千瓦,統一出清價格30元/千瓦。

參與負荷和響應手段越發多元

儲能負荷不容小覷

目前我國需求響應的參與主體以電力用戶和負荷集成商為主,2018年的需求響應實踐基本延續了此特征:天津需求響應涉及8個行政區域,共40余家用戶及1家負荷集成商2;江蘇春節、國慶期間的需求響應則分別涉及87家企業用戶、43家普通電力用戶和7家負荷集成商;上海6月份的“填谷”需求響應涉及88戶自主申報客戶和5家負荷集成商,8月份的“削峰”需求響應涉及389戶用戶(包含150戶商業樓宇)和6個負荷集成商;河南需求響應涉及66家用戶和1家負荷集成商。

因2018年的需求響應實踐出現了“填谷”響應,響應負荷類型和手段均呈現出了新的特點。江蘇參與需求響應的負荷類型主要為大工業用戶;上海的響應負荷則全面覆蓋了工業生產、自備電廠、冷熱電三聯供、冰蓄冷、儲能設施、公共充電站、小區直供充電樁等全類型城市可控負荷資源;河南的響應負荷則涵蓋了工業、非工業空調、儲能等多種負荷特性用戶。具體到響應手段,工業用戶主要通過移峰生產、加班生產、開啟儲能設備或降低燃煤自備電廠出力等改變響應時段內的用電負荷,其中引導自備電廠參與調峰可以減少自備電廠燃煤消耗,有利于環境改善;非工業空調負荷通常采用短時中斷的形式,即在不影響用戶舒適度的前提下完成響應。

值得關注的是,江蘇、上海、河南的需求響應中均包含了儲能負荷,其中河南首次邀請大容量電池儲能電站參與電力需求響應,削減高峰負荷0.8萬千瓦。山東省也在需求響應試點通知中提出,具備單獨控制的儲能設施可申請參與需求響應。

儲能設備可以根據系統響應需求靈活調整充放電行為,實現負荷的增加/削減,是一種良好的負荷雙向調節資源。實際上,需求響應中的儲能應該為廣義的儲能,即除各類儲能設備外還包括含儲能性質的負荷、可轉移的用能,主要包括蓄冷空調、儲熱式電熱水器、電動汽車以及可以暫時中斷用能的電力設備(普通空調、冰箱等),通過合理的控制策略這些廣義的儲能可以在不同場景下發揮更為廣泛的作用。未來儲能將成為需求響應資源中非常重要的組成部分并將發揮更大的作用,但各類儲能資源的應用需要良好的商業機制支持。

需求響應能力建設仍需加強

技術和機制建設缺一不可

由前述可以看出,2018年我國需求響應取得了較大進展。但由于多種條件所限,我國需求響應實施在技術、機制等方面還存在一些問題和障礙,特別是在需求響應作為互動資源系統運行方面與發達國家還存在一定差距。

以響應運行機制為例,由于缺乏較為完備的響應機制和支撐技術,需求響應暫時無法實現常態化、自動化運行。多數地區的需求響應以按年度申報,網上簽訂協議的方式組織開展,并以網站、微信、短信和電話方式向用戶發出邀約,實現與用戶的互動;用戶的響應形式則以人工響應方式為主,自動化程度較低,這樣一方面會造成較大的人力成本,另一方面響應的實時性、可靠性等難以得到保障。

《電力需求側管理辦法(修訂版)》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”,為實現該目標尚需進一步加強需求響應實施能力,在市場機制和支撐技術兩方面共同提升:

在市場機制方面,良好的市場化機制是需求響應資源融入市場、參與電力系統運行的基礎。我國正處于加快建設電力市場的階段,需求響應參與市場的有效渠道還相對較為有限,需求響應的價值暫難以得到合理的評估和體現。未來尚需配合電力市場建設進程,探索建立需求響應常態化機制,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。

在技術支撐方面,一方面需要繼續推進電力需求側管理平臺、負荷監測系統等建設,并加強自動需求響應技術的推廣和應用,切實提高需求響應的自動化水平,為需求響應深度參與系統運行,特別是較短時間尺度的輔助服務提供基礎;另一方面要加強用電數據統計分析,深入分析用戶用電行為,為系統運行分析、用電優化決策等提供充足、及時、準確的數據支持。

綜上所述,2018年我國需求響應工作在實施范圍、實施目的、實施手段、激勵機制等方面均進行了有益的嘗試。特別是多次“填谷”需求響應的實施標志著需求響應的定位已發生明顯改變,“緩解電力供需缺口”已不再是電力需求響應的首要任務。電力需求響應工作的定位將從“提高電能使用效率、保障電力供需平衡”向“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”轉變,這與當前我國經濟社會發展的特點相對應。我國經濟發展進入新常態,能源發展進入戰略轉型期,經濟、能源、電力、環境逐漸呈現出新的發展態勢,迫切需要發揮需求側資源在提升能源電力精細化管理水平和電網運行靈活性等方面的作用,從而促進能源結構優化、加速電力市場化發展進程、助推能源供給側改革。

注1:春節期間響應時段為每天0時~8時和12時~20時,國慶期間響應時段為每天0時~8時和12時~7時。

注2: 參與天津需求響應的負荷集成商為天津首家負荷集成商,國網(天津)綜合能源服務有限公司。

本文刊載于《中國電力企業管理》2019年01期,作者欒鳳奎就職于國家電網有限公司,作者劉小聰、吳鵬就職于國網能源研究院有限公司。

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