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王志轩:转型驱动下的需求侧管理变革

北极星输配电网  来源:中国电力企业管理  作者:翁爽  2020/6/18 11:06:17  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:电力系统 电力供需 电力市场

北极星输配电网讯:供给和需求的关系,是促使市场经济运行的核心力量,国民经济的平稳发展取决于供给与需求的相对平衡。促进供给侧与需求侧相互配合、协调推进,是供给侧结构性改革深入推进、实现突破的必要条件。

在电力领域,供需平衡是一项刚性约束,电力系统对于“平衡”有着比任何其他经济领域都更为严苛的要求。在这样的刚性约束下,需求侧管理的重要性便不言而喻。需求侧管理这一概念于上世纪90年代引进中国,是调节供需关系、保障电力系统安全稳定运行的重要手段。无论是电力紧张时期保平衡、提能效,还是电力宽松时期促电力结构优化,电力需求侧管理都发挥了重要的作用,是系统运行中不可或缺的资源。

需求侧管理在中国落地生根的30年中,是中国经济激变的30年,也是中国电力工业飞跃的30年。当前,“十四五”规划即将开启,回顾需求侧管理的变革之路、审视需求侧管理所面临的外部形势变化、剖析需求侧管理的当前新定位,有助于我们更好地理解能源转型所面临的矛盾与痛点。中国电力企业联合会专职副理事长王志轩认为,电力需求侧管理变革的根本动力来自应对气候变化、实现低碳发展、追求效益最大化等能源系统自我创新与发展的需求,这与能源转型的内在驱动力是一致的,需求侧管理变革的本质是能源转型中管理手段的变化。

认识需求侧管理新定位 推动能源电力低碳发展

传统的需求侧管理初入中国时,恰逢国内电力消费需求旺盛但电力工业发展水平较低、电力投资不足、屡屡遭遇缺电之困。需求侧管理通过能效管理、负荷管理、有序用电等来转移负荷,削减峰谷差,其工作的定位是“提高电能使用效率、保障电力供需平衡”。

在传统的电力系统中,发电侧和用电侧之间界限分明,潮流单向传播,需求侧只能根据系统运行情况被动地调整负荷。“引入需求侧管理最初主要是为了解决电力短缺问题,通过对需求侧进行管理减少峰谷差,被削减下来的电力需求在电源建设规划时可作为一种资源被纳入规划的考量之中。”王志轩说。

随着我国经济发展进入新常态,用电增速放缓,电力供需形势逐渐逆转。2018年,天津、江苏、上海等地多次实施“填谷”需求响应,由此可见需求响应的工作定位已发生明显改变,解决电力短缺已不再是需求响应的首要目标。同时,能源电力进入低碳战略转型期,无论是宏观经济还是行业发展都呈现出新的态势。秉承“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念,能源电力转型步伐加快,可再生能源大规模发展,这为电力需求侧管理赋予了新的机遇和使命,电力需求侧管理的工作重心从保障供需平衡向多元化目标转变。

当前,电力需求响应更多承担着推进供给侧结构性改革、推动能源消费结构优化、促进可再生能源消纳、提高智能用电水平的任务,这一转变深刻地反映了当前我国生产关系与生产力的发展水平,可有效对应我国现阶段经济社会发展特点。“在这种情况之下,‘电力需求侧管理’这个名称对于描述当前需求侧资源发挥作用的方式已经不够准确,应称其为‘电力需求响应’。‘电力需求响应’和‘电力需求侧管理’在管理上的本质已发生了变化,‘电力需求响应’亦可看作是广义上的‘管理’范畴,但其管理的主要特点非强制性的行政手段,而是通过释放市场信号驱动用户自愿响应。”王志轩说。

《需求侧管理变革》一书中对通常意义上的需求响应作出了定义:需求响应是以智能电网为技术支撑,电力用户根据电力市场动态价格信号和激励机制,以及供电方对负荷调整的需求所自愿做出的响应,在满足用户基本用电需求的前提下,通过改变原有的用电方式实现负荷调整的需求,达到提高系统消纳可再生能源电量并保障电力系统的稳定运行的目的。由以上定义可看出,需求响应既要满足负荷侧需求,又要适应供给侧的特点,还要保障电力系统的安全运行。随着需求响应所发挥的调节作用越来越大,可缓解供应侧容量资源的压力,减少供应侧、电网侧尖峰的资源建设,实现资源优化配置,促进能源结构优化、推动能源供给侧结构性改革。

“在每年迎峰度夏等负荷高峰期,通过开展需求响应来实现削峰填谷、转移负荷是既经济又高效的调节手段,有时候系统容量离尖峰负荷只差2%~3%,如果在规划中需要供应侧、电网侧根据最大负荷来配套建设相应的机组、输电线路和变电站容量,显然边际经济成本过高,效率水平过低。开展需求响应,提升的是全系统的效率、节约的是全社会的成本。”王志轩说。

完善电力市场建设 合理体现需求响应价值

电力市场化改革的推进、智能电网技术的发展、需求响应技术的革新,是推动需求侧管理变革的外部条件。2017年,国家发改委发布《电力需求侧管理办法(修订版)》,其中明确要求要“逐步形成占年度最大用电负荷3%左右的需求侧机动调峰能力”。从电力体制改革和能源转型的趋势来看,我国需求侧资源可挖掘的潜力是相当可观的。

良好的市场机制是需求侧资源逐步进入市场、和其它供应侧的调节性资源共同参与竞争的基础。但目前我国尚处于电力市场建设的初期,需求响应参与市场的有效渠道相对有限,需求响应的开展主要集中在分时电价、尖峰电价、可中断负荷等方面,尚未形成多元化的终端能源消费模式,用户参与度不高,缺少有效的市场机制来充分挖掘需求侧资源,并对需求响应的价值予以合理体现。

王志轩认为,我国电力市场正在加快建设之中,其中相应的体制机制尚未成熟,在“十四五”期间,需求响应需要配合电力市场建设进程,探索建立常态化机制,完善价格和激励机制,制定需求响应交易规范,完善市场监管办法。电力市场化程度越高,越有利于电力需求侧资源发挥作用。电力需求响应要实现其应有的价值,应在价格机制、市场主体、平台建设、技术创新等方面重点发力。

王志轩表示,在价格机制上,需求响应电价应是具有多样性的电价机制,以体现公平为原则,在适应市场需求的前提下,让用户有选择供应商、选择价格的权利,同时兼顾电力企业的利益。我国目前需求响应电价设计主要集中在分时电价,而且主要集中在峰谷分时电价的设计上,这符合我国当前的国情,等条件成熟后可以考虑向实时电价过渡。

在市场主体方面,目前,电力需求响应参与主体范围小、互动性不强,实施主体主要是电网公司,响应对象主要是工业用户,在“十四五”期间,在充分发挥电网实施主体的作用,以及电网企业技术、经验、管理优势的基础上,需引入更多第三方的市场主体参与需求响应,形成电网企业、电能服务机构、售电企业、电力用户等多主体参与、多方共赢的市场局面。

在平台建设方面,需利用大数据、云计算、智能化、自动化等先进技术,加快实现信息的交互与共享,一方面加强用户用电的实时监测,及时掌握负荷变化;另一方面通过大数据对用户用电特性和行为进行深度分析,为用户优化用电、参与系统运行和市场竞争提供决策支持。

在技术创新方面,需重点关注与需求响应相关的分布式技术、储能技术、虚拟电厂等技术。新一轮电力体制改革提出要重视发展分布式能源,分布式电源的发展是电力需求侧参与能源生产的重要支撑。分布式技术将用户与电力生产、输配环节有效衔接,改变了传统电力供应关系,为缓解需求侧日益增长的电力负荷需求压力,解决能源供需可持续发展的内在矛盾提供了平台;储能技术应用于电力系统中,可改变电能生产、输送与消费必须同步完成的传统模式,在需求响应中,除了各类通常意义上的储能设备外,还应充分调动蓄冷空调、储热式电热水器、电动汽车、可暂时中断用能的电力设备等具有储能性质的负荷资源,通过合理的控制策略让这些广义上的储能在不同场景下发挥更加广泛的作用;虚拟电厂早年在中国主要以能效电厂的项目形式体现,主要用于需求侧的有效节电,实际上,虚拟电厂技术可应用于电源侧的有效分配和管理分布式发电、储能充放电与可控负荷。王志轩认为,新技术、新产业的发展在初期离不开政策支持,对于创新技术的突破、创新试验示范项目的开发和商业模式的孵化需要给予足够的耐心,营造良好的政策环境,鼓励创新和试错。

适度发展需求侧资源 建设多元化的新型电力系统

在可再生能源大规模发展和平价上网的时代里,“灵活性”成为一个在电力系统中需要单独衡量的价值。

受制于资源条件,我国已探明的天然气资源储量相对不足,价格较高,有限的天然气多以民用为主,可用于电力系统中的天然气资源极为有限。而灵活性电源相对充裕的国家如美国,其燃气轮机占比较高,能够更加有效地解决系统稳定运行和可再生能源的大规模入网。

和国外能源转型的历程不一样,西方发达国家步入工业化早于我国数百年,有足够的时间让社会发展平稳进阶,让发展中的问题逐一解决,因此,西方国家在能源转型中所面临的矛盾相对单一。而中国压缩型工业化的特点,使得我国需要在短期内集中面对多重矛盾叠加的局面。我国目前的能源结构仍然具有明显的高碳特征,随着应对气候变化压力的日渐增强,低碳发展的急迫性和当前高碳能源结构之间的矛盾在“十四五”期间将更加显著。“在我国尚未完全摆脱缺电之困时,便迎来了应对气候变化的任务,在同一时期既要解决短缺问题,又要解决结构问题,”王志轩说,“与此同时,我国能源电力经过几十年发展,形成了一个庞大的体系,在如此规模和体量的能源系统上进行转型,面临的现实约束更大,这也是我国能源转型的特殊性所在。”

以煤电为例,王志轩表示,西方国家工业化进程开始较早,燃煤发电机组普遍老旧,即将退役,由可再生能源接替燃煤机组是一个既顺应低碳清洁大势,又经济合理的发展路径。而中国的煤电机组普遍服役时间仅为十多年,拥有一个非常年轻的煤电机组编制,但目前利用小时数仅为4000小时左右,能力和效益还有很大的空间未能发挥。与此同时,可再生能源装机迅猛增长,发电成本持续下降,电源侧的供给能力不断提升,而电量增长需求放缓,在这样的情形下,可再生能源的消纳矛盾不断加剧,这使得灵活性价值在系统中的重要性愈加凸显。

目前,我国灵活性电源在系统中的装机占比仅为6%,无论是比照发达国家灵活性资源占比30%~50%的水平,还是比照低碳发展趋势下电力系统安全稳定运行的需求,这一比例都是明显偏低的。王志轩认为,在理想的情况下,“十四五”期间,我国灵活性资源需增长至30%。但从目前储能的技术造价、天然气价格及能源对外依存度等方面来看,灵活性资源的增长仍然存在一定的限制。相对于供应侧的灵活性电源建设成本,需求侧资源要廉价得多,因此需求侧资源开发得越充分,未来整体资源优化配置的效果就越好,既可降低电力成本,还能提升供电可靠性。“辅助服务市场建立后,在调峰方面能够发挥作用最快的是需求响应。在需求侧资源挖掘方面,我国目前做得还远远不够”,王志轩说,“但需要注意的是,即便是相对廉价的需求侧资源,也要适度发展,合理把握需求响应的调节幅度。无论是电力体制改革,还是能源转型,都要根据国情来推进,并兼顾转型中的经济性和社会承受力。同时还要客观认识到,从系统对灵活性资源的需求来看,需求响应所发挥的作用是相对有限的,需要同时推进多种调节电源、调节方式的建设。”

目前,能源行业正处于急剧变革的阶段,新技术、新业态不断涌现,新的行业格局一触即发。因此,王志轩认为,对于需求响应如何继续推进,需要将此命题放在一个动态的能源环境中进行考量。青山遮不住,毕竟东流去,能源的低碳发展是历史的必然,但在这样一个必然的大势之下,变革的路径仍然处于不确定之中。

正因如此,讨论需求侧资源不可只基于眼前的发展现状,应统筹全局、放眼长远,充分考虑到发展中的变量因素。随着新基建的强势起飞和“云、大、物、移、智”等新技术与电力系统不断融合,将促使电力需求侧管理逐步过渡到需求响应阶段,再过渡到供需耦合的阶段。在供需耦合阶段,非水可再生能源发电将成为电力、电量的主体,且与核电、大型水电、气电、煤电、分布式电源、储能等将共同构成多元化的中国新型电力系统。“在供需耦合的阶段,需求响应已经变成电力系统中的常规操作和电力用户的用电常态”,王志轩说,“但供需耦合不是一个节点的状态,而是一个不断实现的过程。供需耦合阶段是否到来,取决于以智能电网为基础、以可再生能源为主体的能源互联网是否进入成熟阶段。”

本文刊载于《中国电力企业管理》2020年5期,作者系本刊记者

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原标题:王志轩:转型驱动下的需求侧管理变革

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