提升需求側(cè)協(xié)同能力加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

清華大學(xué)電機(jī)系主任、清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院院長、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長 康重慶

2024年《政府工作報(bào)告》指出，“深入推進(jìn)能源革命，控制化石能源消費(fèi)，加快建設(shè)新型能源體系”。加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)成為關(guān)鍵載體和重要舉措。當(dāng)前，高比例新能源的快速發(fā)展與新型電力負(fù)荷的大量涌入，不斷改變電力系統(tǒng)運(yùn)行邊界與運(yùn)營模式，持續(xù)挑戰(zhàn)電力系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性，安全保供和供需平衡難度持續(xù)增大，源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)的需求愈發(fā)顯著。近年來，新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)、虛擬電廠聚合調(diào)控等技術(shù)發(fā)展迅速，為電力系統(tǒng)的安全保供和清潔消納提供了關(guān)鍵技術(shù)手段。然而，隨著極端氣候頻發(fā)、新能源不確定性進(jìn)一步增加、新型電力負(fù)荷隨機(jī)性凸顯，系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求持續(xù)增大、應(yīng)用場景日漸多元、運(yùn)營復(fù)雜性愈發(fā)顯現(xiàn)，新型電力系統(tǒng)的需求側(cè)協(xié)同能力在以下幾個(gè)方面仍舊暴露出一定的問題：

一是需求側(cè)資源的開發(fā)程度不足。

隨著可再生能源的快速發(fā)展，特別是光伏裝機(jī)量的不斷提升，部分地區(qū)調(diào)峰最困難的時(shí)段已逐漸由夜間低谷時(shí)段轉(zhuǎn)移至白天光伏大發(fā)時(shí)段，造成午間消納難、晚峰保供難等挑戰(zhàn)，提升需求響應(yīng)能力的需求變得更為迫切。雖然我國已制定各省需求響應(yīng)能力達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%、部分省份達(dá)到5%或以上的目標(biāo)，但是需求側(cè)資源仍然具有更大的潛力可以挖掘。以工業(yè)負(fù)荷為例，目前在英國、荷蘭等歐洲國家工業(yè)負(fù)荷的響應(yīng)能力已超過最大負(fù)荷的10%。作為工業(yè)大國，我國工業(yè)電力消費(fèi)占比在60%以上，但是其需求響應(yīng)的靈活性能力開發(fā)程度較淺，亟待進(jìn)一步釋放。此外，隨著電動(dòng)汽車、通訊基站、用戶側(cè)儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等新型負(fù)荷的快速發(fā)展，開發(fā)多元化的需求側(cè)資源對(duì)于提升電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力也具有重要意義。

二是虛擬電廠的調(diào)控技術(shù)不足。

新型電力系統(tǒng)中新能源滲透率不斷提高，主、配網(wǎng)的消納壓力持續(xù)增大，電力系統(tǒng)平衡面臨巨大挑戰(zhàn)。主網(wǎng)層面，極端氣候頻發(fā)，高比例新能源滲透下的安全保供風(fēng)險(xiǎn)依然存在，適應(yīng)緊急調(diào)度場景下的需求側(cè)資源快速響應(yīng)機(jī)制尚不完善。同時(shí)，新能源的波動(dòng)性和隨機(jī)性進(jìn)一步激發(fā)系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求，靈活資源的調(diào)節(jié)容量逐步攀升、調(diào)節(jié)類型更加多元，爬坡、慣量、實(shí)時(shí)備用等新型調(diào)節(jié)需求愈發(fā)顯著，例如山東、甘肅等地反調(diào)峰特性和爬坡頂峰市場需求突出。其中，虛擬電廠憑借更加靈活的外特性和響應(yīng)能力，為多元化、多時(shí)序的復(fù)雜調(diào)節(jié)需求提供重要技術(shù)解決方案。然而，現(xiàn)階段尚未建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場準(zhǔn)入規(guī)則及安全管控體系，引導(dǎo)電動(dòng)汽車、5G基站、換電站、數(shù)據(jù)中心等多元需求側(cè)資源通過適配不同調(diào)節(jié)品種、不同交易時(shí)序，進(jìn)行聚合運(yùn)營與協(xié)同控制。配網(wǎng)層面，分布式光伏配置規(guī)模不斷觸及配網(wǎng)容量極限，全國已有近400個(gè)縣出現(xiàn)低壓承載力紅區(qū)。國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于新形勢(shì)下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2025年配電網(wǎng)承載力和靈活性顯著提升，具備5億千瓦左右分布式新能源接入能力。因此，需要在配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)高度的源荷互動(dòng)，兼顧配網(wǎng)承載與消納的虛擬電廠調(diào)控技術(shù)仍具較大潛力。

三是適應(yīng)新型主體的市場運(yùn)營體系不足。

目前新型主體在市場中主要參與需求響應(yīng)和輔助服務(wù)市場。在需求響應(yīng)方面，國內(nèi)各地區(qū)的需求響應(yīng)機(jī)制以固定價(jià)格補(bǔ)貼為主，而且費(fèi)用部分來源于政府補(bǔ)貼，缺乏成型的價(jià)格形成機(jī)制與成本疏導(dǎo)模式。雖然部分省份建立了市場化的需求響應(yīng)交易機(jī)制，但仍然存在出清價(jià)格較低、參與積極性不高等問題。在輔助服務(wù)市場方面，虛擬電廠在調(diào)峰輔助服務(wù)市場發(fā)揮一定作用，以湖北省為例，2024年4月至7月已開展填谷調(diào)峰調(diào)用近25次，為新能源消納提供有力支撐；上海、浙江、深圳等地利用電動(dòng)汽車、換電站、5G基站等優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)資源，開展了虛擬電廠二次調(diào)頻輔助服務(wù)能力驗(yàn)證，為虛擬電廠常態(tài)化參與調(diào)頻市場奠定基礎(chǔ)。然而，需求側(cè)資源參與的輔助服務(wù)市場交易體系仍不成熟，難以充分激勵(lì)多元化的需求側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)。

國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局緊密結(jié)合國家重大轉(zhuǎn)型需求，為進(jìn)一步引導(dǎo)全社會(huì)踐行碳達(dá)峰目標(biāo)，制定了《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動(dòng)方案》）。《行動(dòng)方案》明確提出需求側(cè)協(xié)同能力提升行動(dòng)，開展典型地區(qū)高比例需求側(cè)響應(yīng)、建設(shè)一批虛擬電廠，為加快新型電力系統(tǒng)構(gòu)建提供重要支撐?！缎袆?dòng)方案》的提出既明確了新型能源體系下電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的目標(biāo)，也提出了能源轉(zhuǎn)型加快建設(shè)的關(guān)鍵舉措，特別為需求側(cè)資源靈活性的協(xié)同發(fā)展指明了方向，將為新型電力系統(tǒng)的建設(shè)提供有力支撐。

為了進(jìn)一步做好需求側(cè)協(xié)同能力提升建設(shè)任務(wù)，需著重做好以下工作：

第一，進(jìn)一步挖掘多類型資源的多時(shí)間尺度需求側(cè)協(xié)同能力。

在尖峰負(fù)荷問題突出或新能源消納困難的地區(qū)，依托新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)促進(jìn)供需協(xié)同運(yùn)營，積極推動(dòng)工業(yè)負(fù)荷、空調(diào)負(fù)荷、用戶側(cè)儲(chǔ)能及分布式電源、電動(dòng)汽車、通訊基站、數(shù)據(jù)中心等多元用戶資源參與需求響應(yīng)。依據(jù)需求側(cè)資源在響應(yīng)容量、響應(yīng)速率、響應(yīng)可靠性等方面的差異化調(diào)節(jié)特性，面向中長期、日前、日內(nèi)、實(shí)時(shí)等多時(shí)間尺度的調(diào)控要求建立需求側(cè)靈活調(diào)節(jié)資源庫，提升系統(tǒng)的需求響應(yīng)能力與容量，進(jìn)而實(shí)施高比例需求側(cè)響應(yīng)，提高電力系統(tǒng)的靈活性，通過供需雙向高效互動(dòng)支撐可再生能源消納與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

第二，健全和完善虛擬電廠技術(shù)體系，充分釋放需求側(cè)資源靈活性。

鼓勵(lì)各區(qū)域電網(wǎng)根據(jù)自身系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求、電源規(guī)劃成本、社會(huì)環(huán)境效益、關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)等多個(gè)方面開展虛擬電廠的規(guī)劃和配置，推動(dòng)虛擬電廠等新型資源盡早納入電力系統(tǒng)規(guī)劃體系?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)虛擬電廠的多元化業(yè)務(wù)場景，健全需求側(cè)資源參與多品種、多時(shí)序市場調(diào)節(jié)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，完善安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和交易規(guī)則，推進(jìn)虛擬電廠運(yùn)營管控平臺(tái)（聚合商平臺(tái)）和新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)與電力系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度體系的銜接機(jī)制。另外，堅(jiān)持需求導(dǎo)向，科學(xué)評(píng)估各級(jí)電網(wǎng)新能源消納壓力及需求側(cè)靈活資源的經(jīng)濟(jì)效率，完善面向主、配網(wǎng)新能源承載與消納的虛擬電廠技術(shù)體系，提升虛擬電廠在安全保供和就地消納中的協(xié)同能力，利用市場工具進(jìn)一步豐富電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)手段。

第三，完善市場和價(jià)格機(jī)制，充分激發(fā)需求側(cè)響應(yīng)活力。

面向虛擬電廠、負(fù)荷聚合商、用戶單獨(dú)參與等多種市場參與方式，建立規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的市場準(zhǔn)入規(guī)則與注冊(cè)條件，支撐需求側(cè)資源順利入市。針對(duì)電力保供、新能源消納等不同應(yīng)用場景，應(yīng)根據(jù)不同類型需求側(cè)資源在調(diào)節(jié)響應(yīng)特性上的差異，結(jié)合中長期市場、現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場、容量市場等市場的交易特點(diǎn)，面向多時(shí)間尺度的電網(wǎng)調(diào)控需求設(shè)計(jì)多樣化的市場交易品種，健全需求響應(yīng)的價(jià)格形成機(jī)制與成本疏導(dǎo)模式，支撐需求側(cè)資源常態(tài)化參與市場交易并獲取合理的經(jīng)濟(jì)收益，從而充分激發(fā)需求側(cè)資源的多元靈活性。