需求侧响应、需求侧管理、虚拟电厂等与电力负荷侧相关词汇皆成热点

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不只迎峰度冬夏 需求侧响应迈向常态化

2021-05-21 08:37 来源:享能汇 作者: 享能汇工作室

文章包含以下内容:

01雨后春笋般的需求侧响应

02需求侧响应的时间怎么变了?

03令人神经敏感的“有序用电”

04“有序用电”的确有名有份

05中国确实是缺“电”了

06硬指标无法调动用户响应积极性

07 1.0版的需求响应,2.0版的虚拟电厂

08价格响应——用户的理想型

09需求响应将为双碳目标下的电力系统带来显著效益

(来源:微信公众号“享能汇”ID:Encoreport 作者:享能汇工作室)

01.雨后春笋般的需求侧响应

2021年上半年,享能汇工作室发现,除了业内聚焦的山西、广东电力现货结算试运行,各地的需求侧响应也如雨后春笋般破土生发:

3月中旬,山西首次组织辅助服务聚合商参与电力调峰市场,聚合用户最大响应负荷12兆瓦,响应电量约36兆瓦时。随即,4月山西开启连续现货结算试运行。

5月1日,广东在年内首次开展现货结算时运,同时连续开展的,还有需求侧响应试运行,首日用户共中标292.649兆瓦容量,各削峰时段出清价均达上限4.5元/千瓦时。

“五一”长假后,上海在闵行区AFC大虹桥国际商务楼、临港工业区、浦东等地开展首次虚拟电厂响应行动,不仅削峰,而且填谷,据国网上海电力统计,不到两天时间内,累计调节电网负荷56.2万千瓦,消纳清洁能源123.6万千瓦时,减少碳排放约336吨。与此同时,上海也被能源局拟纳入第二批电力现货试点地区。

一时之间,需求侧响应、需求侧管理、虚拟电厂等与电力负荷侧相关词汇皆成热点。

02.等等,需求侧响应的时间怎么变了?

春季为何频频组织需求侧响应行动?

在小编印象中,每年夏季、冬季是各省电网电力公司发布有序用电方案的时间——冬季迎峰从12月开始,到第二年3月初就结束了,夏季迎峰最早也得从6月份开始,9月结束。

而电力用户的需求侧响应,理应在两个高峰期间组织。

——比如去年《电力现货市场环境下,需求侧响应愈发接近本质》一文提及,浙江和山东需求响应工作方案,发布时间在7月初。

——对比今年上半年,多地不约而同提早地组织需求侧响应,显然不是为了夏季削峰。

不仅如此,纷至沓来的有序用电方案更引人瞩目——广东、河北、浙江等省纷纷比往年更早地批复和发布今年的方案:

惹得人不禁猜测:

“现在才春季,电力供应就这么紧张了吗?”

“有序用电会不会影响正在进行中的现货结算试运呢?”

03.令人神经敏感的“有序用电”

原本豪不稀奇的“有序用电”通知之所以让人不淡定,起因要追溯到去年冬季,湖南省和浙江省“突发”的限电。

去年12月中旬,国内各地遭遇极寒天气,湖南省和浙江省突然发布限电通知,事件一度出圈上升为新闻热点,引发全媒体大讨论。到了12月底,在国务院作新闻发布会上,就连地方卫视的记者,都拿着限电事件向在场官员追问缘由。

在老百姓眼里,限电就意味着缺电——我们国家怎么会缺电呢?

毕竟,中国不缺电,是近些年来老百姓引以为豪的事:我们是煤炭资源大国,装机容量足以支撑每年的用电量,我们有举世所羡慕的国之重器特高压,近些年来在世界银行的《全球营商环境报告》里,我国“获得电力”指标排名不断攀升,保持着国际领先水平,甚至个别一线城市如上海的得分,完全能够媲美人口密集的东京。

根据中电联1月发布数据:

2020年,全社会用电量7.51万亿千瓦时,同比增长3.1%,2020年,全国全口径发电量为7.62万亿千瓦时,同比增长4.0%;

难不成装机容量数据有问题?难道是因为我们限制了澳大利亚的进口煤?那干嘛还要去煤电产能呢?...各类猜测此起彼伏甚嚣尘上。

总之,中国怎么会缺电呢?!

巧合的是,时隔2个月,当国内刚从春节的祥和氛围中复工,缺电的记忆再次被大洋彼岸的突发事件唤醒——2月中旬,美国德州突遇寒潮,电力运行机构把当地200万户民用电给停了,批发市场的电价还一度飙升至9000美金/兆瓦时。该极端事件以最快速度上了央视新闻,全民皆知。

难不成美国也开始缺电了?

好多人带着未解的疑惑,一边揣测,一边把极寒天气、缺燃料、限电、电价上涨划上了等号。

无独有偶,5月中旬广东省各地市集中发布了“有序用电”文件,不明就里的群众又好奇了:

又缺电了吗?难道又和禁止澳大利亚进口煤炭、进口天然气,火电成本水涨船高有关?

恰好,本月正在进行现货结算试运行的广东验证了这一价格传导:

在电力批发市场,现货实时电价突破历史新高——5月12日,实时市场平均电价746.13元/兆瓦时,竟然超越了广东上网标杆电价463元/兆瓦时。而明明去年夏季8月,广东现货的平均价格还不到200元/兆瓦时,天差地别。

于是乎,有人直观判断,一旦开始有序用电,就会涨电价。

最尴尬的是,在售电市场摸爬滚打到第五年的售电老兵们,看到“有序用电”四个字无不尴尬——

有序用电意味着行政计划模式,而电力市场是竞争模式,这两套东西并行,让人越来越不适应了。

那么怪了,正统出身的“有序用电”究竟何错之有?

04.“有序用电”的确有名有份

2017年9月,国家发改委、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、国务院国资委、国家能源局6部门联合印发《关于深入推进供给侧结构性改革做好新形势下电力需求侧管理工作的通知》,对2010年发布的《电力需求侧管理办法》进行了修订。

新文件提到:

近年来我国经济进入新常态,电力供需形势相对宽松,电力需求侧管理面临的外部形势和内涵发生了较大变化,工作方向和重心需要及时调整。

优化配置电力资源、移峰填谷、促进可再生能源电力消费、减少温室气体排放等,是电力需求侧管理的核心目标。

而有序用电,被文件定义为电力供应不足、突发情况下的行政措施,用来维护供用电秩序平稳。与节约用电、环保用电、绿色用电、智能用电共同成为电力需求侧管理的手段。

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图:来自《电力需求侧管理办法》(修订版)

就连拉开中国电力市场化序幕的“中发9号文”,也为有序用电的“保民生”重任正名过:

常态化、精细化开展有序用电工作,有效保障供需紧张下居民等重点用电需求不受影响。

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图:来自中发〔2015〕9号文

用行政手段保民生用电,去年冬天各地限电,没有殃及一户居民。

05.中国确实是缺“电”了

但即然启动有序用电,意味着中国确实是缺电了。

缺的不是电量,而是电力——意思是装机够了,但最高出力却不能满足最高负荷需求。

比如,任凭你光伏装机再高、全天出力再高,到了下午6点的用电高峰,太阳没了,突然缺了你,就得靠别的机组顶上去满足用电负荷。

能源局在回应2020年12月湖南限电原因时,提到了一组负荷数据:

湖南12月上旬,发用电量同比增长了19.8%。最大的用电负荷3144万千瓦,这个比此前过去最高峰的负荷高出了100多万千瓦,接近200万千瓦,这个增量是非常大的。一般夏季用电高峰往往会出现负荷最大的情况,但12月湖南创造了高点。

我们再对2019年能源局公布的湖南省全年负荷曲线,看得出,湖南历史上最高负荷出现在夏冬两季,均在3000万千瓦上下,2020年负荷的确创下新高。

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图:来源于国家能源局公布的湖南省负荷曲线

其实,冬季的湖南向来对供电侧偏紧有所准备——冬季逢枯水期、新能源无法顶峰,外来电入湘输送功率不大,省内火电几乎成为冬季支撑电源。但去年12月负荷突然创新高,却是发电侧没能预测到的,煤炭来不及做这么紧急的调度。

应对突然拉大的负荷峰谷差,限电措施粉墨登场。

纵观这几年,各省发布的电力现货试点方案也好,有序用电方案也好,无不透露一样的烦恼——负荷高峰时段存在电力缺口。

比如广东佛山:

2021年,预计佛山市电力需求仍将保持平稳增长态势,最高负荷将达到14300万千瓦,同比增长6.4%用电量将达到735亿千瓦时,同比增长6%。从预测来看,2021年全年佛山地区理论上不存在电源性缺电问题,鉴于极端气候、统调机组燃料供应、西电东送等因素均存在较大不确定性,若省电网出现电力供应明显下降的情况,佛山地区在负荷高峰时段仍然可能存在电力缺口。(小编认为此处最高负荷数据可能误加了个零,应该是1430万千瓦,参考广东电网佛山供电局数据:2020年7月14日15:18分,最高负荷达1300.9万千瓦)。

比如上海(去年):

上海电网的负荷特性越来越呈现国际大都市用电特征,气温成为负荷曲线的主要决定因素,冬季用电高峰的日最高负荷一般出现在早峰,午峰、灯峰负荷较早峰略低,电网用电峰谷差逐年增大,调峰问题日益突出。预计2020年冬季用电高峰的峰谷差将达到1000万千瓦以上,占全社会最大用电负荷的36.36%。

比如河北:

结合经济形势、气温气象预测等情况,预计2021年河北南网、冀北电网调度口径最大负荷需求分别为4500万千瓦、2880万千瓦。统筹考虑网内发电机组投产、检修和外购电计划。夏季、冬季用电高峰时期,河北南网电力供需形势紧张,预计极端情况下夏季最大缺口为89万千瓦,冬季最大缺口为123万千瓦。

解决用电峰谷差问题,迫在眉睫。节约用电,不再是电力用户的唯一考量。

06.硬指标无法调动用户需求响应积极性

先说积极的一面,中国挺过了去年疫情的考验,以及对外出口的缩减,2020年全社会用电量7.51万亿千瓦时,仍然同比增长3.1%,这是值得高兴的事情。

而今年1-4月,全社会用电量25581亿千瓦时,同比增长19.1%,这样的用电负荷峰值,既是烦恼,也是经济向好的信号。

不少制造企业订单可能接到手软,可这时候,若突然接到停电通知,谁乐意?

这就是有序用电的劣势——过于一刀切,不灵活。

根据牛津大学环境变化研究所早年对中国电力需求侧响应的研究报告:

“中国的电力公司在实施行政行负荷管理项目方面拥有一定的经验,这些项目包括削峰填谷以及在电力严重短缺情况下的用电控制和需求削减。但是,由于缺少电力需求响应常采用的市场机制,行政性负荷管理在调动用户参与意愿方面的能力有限且缺乏灵活性,因此不适用于支持需求侧资源的长期发展。”

就拿上海为例,有序用电方案毫无疑问,已经做到了9号文所说的“精细化”:

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而广东中山市今年出台的方案,安排了6657户企业错峰轮休,1977户企业紧急避峰,以及93条供电线路错峰超计划限电,细化到户。

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但显然,对用户来说,再细化的方案,都不如“自由削峰,还有钱赚” 来得香。

比如广东电力市场用户。

2021年3月31日,广东省能源局和国家能源局南方监管局共同发布《广东2021年结算试运行实施方案征求意见》,明确2021年需求响应工作按照“需求响应优先、有序用电保底”的原则进行开展。

用户的参与门槛并不高,单个电力用户响应能力不低于200kW,响应时长不低于1小时。一旦参与,还能享受“不被紧急错峰用电”的福利。

而5月16日,首日交易结果发布,由于严重的供小于求,削峰响应出清价格达到了天花板价4500元/兆瓦时。

反转于是发生,多家售电公司开始振臂高呼:

快来和我签合同!

据广东电力市场用户反馈,自从广东电力交易中心发布首日高价消息后,陆续又有很多用户主动申请参加需求侧响应。

07.1.0版的需求响应,2.0版的虚拟电厂

小编看过《2021年广东电力市场需求响应零售交易合同》模版,售定公司和需求响应用户中标后,有义务相互告知响应信息。

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如果把这一类称为需求侧响应1.0,那么上海五一节假日后的虚拟电厂行动则是2.0 版的。

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所谓虚拟电厂,由楼宇群组成——距离市中心11公里外的上海市电力需求响应中心,对用电侧进行精准管控,同一时间包括工业企业、商业写字楼、储能电站、电动汽车充电站等在内的11,546家电力用户参与行动,聚沙成塔,腾出来的负荷达到15万千瓦,成为一个虚拟的发电厂。

虚拟电厂不仅可以在用电高峰时段,削峰,还可以在夜间用电低谷时段填补,通过多用电来消纳夜间发的水电风电等清洁能源。比如:

5月6号凌晨1点开始,浦东公交车充电站里,150台智能充电桩同时开启集中充电。旁边的商务楼里冰蓄冷,中央空调系统开始制冰,三个小时的时间里有12,837家电力用户参与了虚拟电厂响应行动,最大填谷负荷达到了50万千瓦,按照碳排放折算,可以减少碳排放400吨以上。

其实,早在2014年,上海市就成为国家发改委指定的中国首个需求响应试点城市,试点重点在工商业用户的空调负荷控制项目,旨在探索通过市场机制来挖掘需求响应资源。

根据媒体记载,当时上海经研院规划评审中心杨建林博士解释“虚拟电厂的先进性”时,提到“控制柔性负荷”。

办公楼的发电原理看似简单,具体实现却不容易,这里面涉及众多电力参数与空调参数的对应与算法。传统的需求响应资源调用,如负荷控制平台,实际上相当于一个备用调峰机组。在用电高峰期,电网调度部门启动该平台,向协议用户下达手动削减负荷指令,或远程拉闸限电“关开关”。这种方式简单粗放,用户体验感受也较差。而虚拟电厂要实现的,是柔性负荷控制,柔性负荷在一定时间内灵活可变,可在基本不影响用户的前提下,达到削减或增加负荷的目的。

08.价格响应——用户的理想型

但柔性负荷不是谁都有。

有参与过需求侧响应的人士告诉享能汇,目前大多数生产企业的削峰响应,基本都是避峰,回头还得在低谷时间重新开工。而国内现有的柔性负荷,大部分是指空调负荷,即便是工业柔性负荷,也指的是厂房内的空调。

所以对用户自身来讲,这样的响应,带来的结果约等于换个时间上班。

然而,某跨国工业企业用户则回应视角不一样::

“我们在国外总部的装置是真正的柔性负荷,基本所有工厂都有一套单独的生产装置,利用电价波动,我们参与需求侧响应每年能赚好多钱。但目前在国内,我们的装置弹性还是不够大,如果电力现货价值能体现出来的话,我们也准备对标总部的生产装置来做。”

说到底,对用户来说, 理想的需求侧响应,是基于电价信号增加或减少用电负荷,这更符合自身的意愿和直接利益,而不是为了履行已有的承诺。

那么对电力系统来说,什么是理想型?

09.需求响应将为双碳目标下的电力系统带来显著效益

我国提出30-60双碳目标后,“深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统”成为碳达峰的关键。正如我们能感受到的,中国的电力系统正在发生前所未有的变化:

2020年,煤电装机容量为107992万千瓦,占全部装机容量的49.07%,首次降至50%以下;2020年,新增风电装机7167万千瓦、太阳能发电4820万千瓦,风光新增装机之和约为1.2亿千瓦。2020年底,全国新能源汽车保有量达492万辆,占汽车总量的1.75%,其中,纯电动汽车保有量400万辆,占新能源汽车总量的81.32%。新能源汽车增量连续三年超过100万辆。

电网左手不断接入大规模的间歇性可再生能源,右手大量的电动汽车入网,电力负荷的攀升持续挑战着发电容量的充裕度。

如今电力系统的低碳转型,不再只是发电侧单边作出努力的时候了,终于到了“源”、“荷”、“储”互助的时候了。

如果降低电力系统的容量,将带来可观的降低成本,以及减排效果,但这必须要由需求侧贡献更多的可控负荷量,以满足发电容量的充足性。

如果能消纳日益增长的可再生能源电力,也将带来巨大的减排量,但这必须要有需求侧具备削峰和填谷的响应能力,以减少弃风和弃光。

既然在双碳目标下,需求侧响应如此重要,该如何去发挥它“凝聚用户”的作用呢?这是我们需要持续探索和实践的问题:

——如何催生出适合需求侧响应发展的商业模式,从而吸引更多用户“聚沙成塔”,携手比肩推进电力系统向低碳转型。

电力需求侧响应,必须,也必将迈入常态化。

原标题:不只迎峰度冬夏,需求侧响应迈向常态化

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