創(chuàng)新優(yōu)化電力需求響應(yīng)，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)

周伏秋，王 娟，趙曉東，鄧良辰

（中國(guó)宏觀經(jīng)濟(jì)研究院 能源研究所，北京 100038）

0 引言

黨的二十大報(bào)告提出要加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系，加強(qiáng)能源產(chǎn)供儲(chǔ)銷(xiāo)體系建設(shè)，確保能源安全。碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略部署也要求加快建設(shè)新型電力系統(tǒng)。電力需求響應(yīng)能夠通過(guò)多種經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，引導(dǎo)電力用戶(hù)根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需求，自主調(diào)節(jié)用電行為，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的削峰填谷和靈活調(diào)整。電力需求響應(yīng)不僅能緩解短時(shí)的電力供需矛盾，還能緩解可再生能源電力消納困難，從而保安全、促消納，提質(zhì)電力安全降碳，助力新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)，保障電力經(jīng)濟(jì)和能源經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展［1］。

1 電力需求響應(yīng)實(shí)施的新進(jìn)展與成效

1.1 電力需求響應(yīng)政策體系趨于健全

國(guó)家層面從戰(zhàn)略規(guī)劃到專(zhuān)項(xiàng)政策均將需求響應(yīng)作為能源電力發(fā)展的重要內(nèi)容納入其中，為需求響應(yīng)發(fā)展提供了良好的政策引導(dǎo)和發(fā)展環(huán)境。一是發(fā)展目標(biāo)。《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》明確提出到2025年，電力需求響應(yīng)能力將達(dá)到最大負(fù)荷的3%～5%，其中華東、華中、南方等地區(qū)將達(dá)到最大負(fù)荷的5%左右，為需求響應(yīng)發(fā)展指明了方向。二是資源培育。《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見(jiàn)》要求全面調(diào)查評(píng)價(jià)需求響應(yīng)資源并建立分級(jí)分類(lèi)清單，形成動(dòng)態(tài)的需求響應(yīng)資源庫(kù)。三是市場(chǎng)建設(shè)。《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》《電力輔助服務(wù)管理辦法》等系列政策通過(guò)不斷健全市場(chǎng)機(jī)制，加強(qiáng)引導(dǎo)用戶(hù)側(cè)可調(diào)負(fù)荷資源等新型市場(chǎng)主體參與市場(chǎng)交易，充分激發(fā)和釋放用戶(hù)側(cè)靈活調(diào)節(jié)能力。四是價(jià)格機(jī)制。《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》通過(guò)優(yōu)化尖峰電價(jià)、峰谷電價(jià)機(jī)制，加強(qiáng)價(jià)格信號(hào)對(duì)需求側(cè)資源的引導(dǎo)，充分挖掘需求側(cè)調(diào)節(jié)能力。

地方層面在組織實(shí)施、資金來(lái)源、主體培育等方面積極探索，形成了極具地方特色的需求響應(yīng)落地舉措，有效推動(dòng)了需求響應(yīng)能力快速提升。全國(guó)已有20余個(gè)省市出臺(tái)了需求響應(yīng)實(shí)施細(xì)則，結(jié)合本地電力供需形勢(shì)、電力市場(chǎng)建設(shè)進(jìn)程、負(fù)荷資源特性等多重因素，不斷將需求響應(yīng)工作向縱深推進(jìn)［2］。典型省份需求響應(yīng)實(shí)施關(guān)鍵要素如表1所示。

表1 典型省份需求響應(yīng)實(shí)施關(guān)鍵要素Table 1 Key elements of demand response implementation in typical provinces

1.2 電力需求響應(yīng)實(shí)踐成效明顯

近年來(lái)，電力需求波動(dòng)加劇，尖峰負(fù)荷攀高，峰谷差持續(xù)拉大，區(qū)域性、時(shí)段性電力缺口問(wèn)題凸顯。僅從供給側(cè)著力應(yīng)對(duì)短時(shí)高頻電力波動(dòng)成本較高，需綜合考慮調(diào)度負(fù)荷側(cè)資源，確保系統(tǒng)協(xié)同安全運(yùn)行。同時(shí)，新興市場(chǎng)主體不斷涌現(xiàn)，分布式光伏、用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)等進(jìn)一步模糊供需兩側(cè)的邊界，5G 基站、數(shù)據(jù)中心等新型高載能主體高速增長(zhǎng)形成新的用電增長(zhǎng)極。針對(duì)上述情況，各地在持續(xù)加強(qiáng)電力供應(yīng)的基礎(chǔ)上，充分挖掘需求側(cè)資源潛力，加快推動(dòng)供需兩側(cè)協(xié)同互動(dòng)，共同保障電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行［3］。

（1）電力需求響應(yīng)保障電力運(yùn)行安全。近兩年高溫極寒干旱等極端天氣頻發(fā)，疊加最大負(fù)荷不斷攀高，對(duì)電力安全穩(wěn)定供應(yīng)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。多地深入挖掘需求側(cè)資源，實(shí)施需求響應(yīng)，有效應(yīng)對(duì)短時(shí)電力缺口，確保電力系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。江蘇已培育削峰需求響應(yīng)資源超1 000萬(wàn)kW，填谷響應(yīng)能力超300萬(wàn)kW，實(shí)時(shí)需求響應(yīng)能力超200 萬(wàn)kW。2022 年迎峰度夏期間，全國(guó)遭遇大范圍、長(zhǎng)時(shí)間罕見(jiàn)高溫天氣，江蘇為應(yīng)對(duì)電力負(fù)荷持續(xù)高位運(yùn)行，充分發(fā)揮需求響應(yīng)緩解電力供需矛盾的作用，穩(wěn)妥有序保障了電力供應(yīng)安全平穩(wěn)。山東建立了706萬(wàn)kW削峰、401萬(wàn)kW填谷可調(diào)節(jié)資源池，2022 年迎峰度夏期間，山東最大響應(yīng)負(fù)荷397萬(wàn)kW，有效覆蓋了短時(shí)電力供應(yīng)缺口，避免采取有序用電措施。

（2）電力需求響應(yīng)促進(jìn)可再生能源消納。各地積極推動(dòng)電力負(fù)荷與可再生能源消納協(xié)同聯(lián)動(dòng)，通過(guò)實(shí)施填谷需求響應(yīng)有效促進(jìn)可再生能源就地消納利用。山東可再生能源發(fā)展迅速，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)占比達(dá)30%以上，為促進(jìn)可再生能源消納利用，山東多次組織填谷需求響應(yīng)。2021年春節(jié)，山東組織全省范圍填谷響應(yīng)，最大填谷負(fù)荷40.82萬(wàn)kW，促進(jìn)新能源消納63.86 萬(wàn)kWh，有效緩解了春節(jié)期間棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。上海利用電力需求響應(yīng)平臺(tái)，采用“日前邀約、日內(nèi)定時(shí)調(diào)用”模式，通過(guò)用戶(hù)側(cè)智能終端自動(dòng)接收需求響應(yīng)指令，事后自動(dòng)恢復(fù)，打造“無(wú)感調(diào)控”填谷響應(yīng)。2022年春節(jié)，上海最大填谷負(fù)荷4.1 萬(wàn)kW，累計(jì)填谷電量7.1 萬(wàn)kWh，消納清潔能源2.2萬(wàn)kWh。

（3）電力需求響應(yīng)匯聚負(fù)荷側(cè)資源形成合力。近年來(lái)，可再生能源、儲(chǔ)能等電力技術(shù)迅猛發(fā)展，“云大物智移”等新一代信息技術(shù)加速推進(jìn)，電力市場(chǎng)化改革深化也催生了各種類(lèi)型的新興主體。作為一種需求側(cè)資源的聚合形態(tài)，虛擬電廠將多元化的負(fù)荷側(cè)資源聚沙成塔、協(xié)調(diào)優(yōu)化，形成規(guī)模化的調(diào)節(jié)能力，支撐電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、綠色運(yùn)行。例如，冀北虛擬電廠聚合可調(diào)節(jié)工商業(yè)用電負(fù)荷、蓄熱式電采暖、智慧樓宇、智能家居、用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能等11類(lèi)可調(diào)節(jié)資源，覆蓋張家口、秦皇島、承德、廊坊、唐山等冀北5市和北京市，總?cè)萘砍?0萬(wàn)kW。

2 電力需求響應(yīng)發(fā)展面臨的新形勢(shì)和新要求

當(dāng)前電力系統(tǒng)正發(fā)生深刻變革，供需兩側(cè)都呈現(xiàn)出新的特征。在新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)背景下，一方面，保安全和促消納都要求電力需求響應(yīng)發(fā)揮更大作用；另一方面，技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)建設(shè)也為電力需求響應(yīng)創(chuàng)造了更好條件。

2.1 新型電力系統(tǒng)建設(shè)需各環(huán)節(jié)協(xié)同發(fā)力

黨的二十大報(bào)告提出積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和。對(duì)于電力領(lǐng)域而言，安全、低碳、高效既是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的內(nèi)在要求，也是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的重要目標(biāo)。要同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全、低碳、高效等目標(biāo)要求，就需要從電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)綜合發(fā)力，而電力需求響應(yīng)是負(fù)荷側(cè)發(fā)力的重要途徑。新型電力系統(tǒng)建設(shè)面臨諸多新形勢(shì)，風(fēng)電、光伏等可再生能源大規(guī)模接入電力系統(tǒng)，電力用戶(hù)也呈現(xiàn)多元化的負(fù)荷特性和用電行為，電力供需兩側(cè)的波動(dòng)性都在上升。近年來(lái)，電力系統(tǒng)面臨著燃料成本高漲、電力供需形勢(shì)多變、靈活調(diào)節(jié)資源緊缺且昂貴、短時(shí)尖峰用能頻繁出現(xiàn)等新的挑戰(zhàn)，而電力需求響應(yīng)能以較低的經(jīng)濟(jì)成本實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷的雙向靈活調(diào)節(jié)，不僅能在出現(xiàn)電力供需缺口時(shí)引導(dǎo)用戶(hù)削峰響應(yīng)，也能在可再生能源消納困難時(shí)引導(dǎo)用戶(hù)填谷響應(yīng)，還能在市場(chǎng)規(guī)則之下參與電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，從而滿足新型電力系統(tǒng)安全、低碳、高效的目標(biāo)要求。

2.2 電能替代催生更為豐富的需求側(cè)資源

電能具有清潔、安全、便捷等優(yōu)勢(shì)，我國(guó)電氣化進(jìn)程持續(xù)向前推進(jìn)，特別是近年來(lái)電能替代加速實(shí)施使得終端用能電氣化率進(jìn)一步提升。根據(jù)中電聯(lián)數(shù)據(jù)，我國(guó)電能占終端能源消費(fèi)比重從1985年的7%提高到2020 年的27%左右，未來(lái)電氣化發(fā)展還有很大空間。隨著工業(yè)、交通、建筑、農(nóng)業(yè)、居民等重點(diǎn)領(lǐng)域電能替代的發(fā)展，多元用電負(fù)荷的涌現(xiàn)將創(chuàng)造更豐富的需求側(cè)資源，從而為電力需求響應(yīng)的創(chuàng)新優(yōu)化打造堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。例如，工業(yè)領(lǐng)域推廣電爐鋼、電鍋爐、電窯爐、電加熱、工業(yè)綠色微電網(wǎng)等技術(shù)，在擴(kuò)大電氣化終端用能設(shè)備使用比例的同時(shí)，也提升了工業(yè)領(lǐng)域參與需求響應(yīng)的能力。又如，交通領(lǐng)域加快推進(jìn)交通工具電氣化，大力推廣電動(dòng)汽車(chē)，而電動(dòng)汽車(chē)參與需求響應(yīng)有巨大的發(fā)展?jié)撃堋Ｔ偃纾诮ㄖI(lǐng)域，大型公共建筑圍繞減碳提效實(shí)施電氣化改造，也可以通過(guò)虛擬電廠的聚合，形成巨大的需求響應(yīng)資源。隨著電能替代的推進(jìn)，未來(lái)電力需求響應(yīng)將有更加多元化的參與主體、規(guī)模更加龐大的需求響應(yīng)資源。

2.3 技術(shù)和業(yè)態(tài)創(chuàng)新激發(fā)電力需求響應(yīng)潛力

黨的二十大報(bào)告提出:“加快發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合”。隨著新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展和能源科技創(chuàng)新的深入推進(jìn)，能源行業(yè)將加快數(shù)字化智能化升級(jí)。技術(shù)和業(yè)態(tài)的創(chuàng)新同樣將在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。而對(duì)于電力需求響應(yīng)而言，技術(shù)創(chuàng)新將使得多元化資源的聚合變成可能，新業(yè)態(tài)和新模式將不斷涌現(xiàn)。近年來(lái)備受關(guān)注的虛擬電廠就是典型例子，虛擬電廠通過(guò)新型通信和控制技術(shù)，依托負(fù)荷聚合商等主體和整套的系統(tǒng)及管理模式，將可調(diào)節(jié)負(fù)荷、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)等電力用戶(hù)側(cè)資源進(jìn)行聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，從而形成規(guī)模化的調(diào)節(jié)能力，也是參與需求響應(yīng)的重要主體。未來(lái)隨著虛擬電廠聚合規(guī)模的擴(kuò)大、資源類(lèi)型的豐富，其參與常態(tài)化電力供需互動(dòng)，將提升電力需求響應(yīng)的潛力和作用。

2.4 體制機(jī)制改革為電力需求響應(yīng)創(chuàng)造更好的市場(chǎng)條件

我國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)持續(xù)深入推進(jìn)。交易規(guī)模方面，2021年，全國(guó)電力市場(chǎng)交易電量合計(jì)為37 787.4億kWh，同比增長(zhǎng)19.3%，市場(chǎng)交易電量占全社會(huì)用電量比重為45.5%，同比提高3.3 個(gè)百分點(diǎn)。市場(chǎng)建設(shè)方面，市場(chǎng)體系日益健全，電力市場(chǎng)正在朝著“優(yōu)先發(fā)電合約+市場(chǎng)化中長(zhǎng)期交易+現(xiàn)貨市場(chǎng)交易+輔助服務(wù)交易”的多級(jí)市場(chǎng)方向發(fā)展。2022 年1 月18 日，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》，明確構(gòu)建多層次市場(chǎng)的建設(shè)目標(biāo)，省（區(qū)、市）電力市場(chǎng)發(fā)揮基礎(chǔ)作用，區(qū)域電力市場(chǎng)貫徹國(guó)家區(qū)域重大戰(zhàn)略，緩解電力負(fù)荷與資源區(qū)域分布不平衡矛盾的市場(chǎng)建設(shè)格局進(jìn)一步清晰。而電力需求響應(yīng)主要依靠市場(chǎng)化的激勵(lì)手段，通過(guò)價(jià)格等信號(hào)，引導(dǎo)用戶(hù)調(diào)節(jié)用電行為。電力市場(chǎng)化的持續(xù)推進(jìn)和電價(jià)機(jī)制的進(jìn)一步理順，都將為電力需求響應(yīng)的開(kāi)展創(chuàng)造更好的條件。

3 新形勢(shì)下創(chuàng)新優(yōu)化電力需求響應(yīng)的相關(guān)建議

面對(duì)新的形勢(shì)、機(jī)遇和挑戰(zhàn)，亟需更好發(fā)揮電力需求響應(yīng)的作用，從政策、技術(shù)、市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)等方面統(tǒng)籌考慮、創(chuàng)新優(yōu)化，助力新型電力系統(tǒng)和新型能源體系建設(shè)，供需協(xié)同保障我國(guó)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行［4—7］。

3.1 強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，積極推動(dòng)市場(chǎng)化運(yùn)行模式

建議進(jìn)一步明確電力需求響應(yīng)在新型電力系統(tǒng)中的定位和作用，加快建設(shè)政策標(biāo)準(zhǔn)完善、技術(shù)理念先進(jìn)、應(yīng)用場(chǎng)景豐富、源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)的電力需求響應(yīng)模式，提升電力需求響應(yīng)支撐電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、綠色運(yùn)行的能力。加快開(kāi)展需求響應(yīng)資源調(diào)查和分級(jí)分類(lèi)管理工作，構(gòu)建動(dòng)態(tài)更新的需求側(cè)資源清單。進(jìn)一步完善電力需求響應(yīng)相關(guān)政策與現(xiàn)代能源體系建設(shè)的政策銜接機(jī)制，持續(xù)優(yōu)化電力需求響應(yīng)能力與中長(zhǎng)期電力規(guī)劃的有效匹配，加快推動(dòng)電力需求響應(yīng)常態(tài)市場(chǎng)化運(yùn)行，強(qiáng)化完善零售側(cè)峰谷電價(jià)形成機(jī)制，有序推動(dòng)電力需求響應(yīng)納入調(diào)度運(yùn)行。

3.2 鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，深挖負(fù)荷資源潛力

建議依托新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)建設(shè)，持續(xù)推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用。充分利用“云大物智移”等新一代信息技術(shù)，為海量、分散負(fù)荷資源接入聚合平臺(tái)提供支持，積極適應(yīng)新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。強(qiáng)化電力負(fù)荷管理系統(tǒng)應(yīng)用功能，鼓勵(lì)開(kāi)展負(fù)荷緊急快速響應(yīng)技術(shù)研究與應(yīng)用，提高負(fù)荷管理的及時(shí)性、精準(zhǔn)性，有效服務(wù)電力需求響應(yīng)的開(kāi)展。加大車(chē)網(wǎng)互動(dòng)、數(shù)據(jù)中心、5G基站、冷鏈冷庫(kù)等新興用電負(fù)荷的用電特性研究，為新興用電主體參與電力需求響應(yīng)創(chuàng)造必要的技術(shù)條件。

3.3 堅(jiān)持市場(chǎng)配置，因地制宜探索新模式

建議因地制宜推進(jìn)以市場(chǎng)為主導(dǎo)，政府統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的電力需求響應(yīng)市場(chǎng)化建設(shè)。注重效率、兼顧公平，緊密結(jié)合各省市電力需求響應(yīng)的實(shí)踐，在具備條件的地區(qū)，加快推進(jìn)電力需求響應(yīng)與電力市場(chǎng)融合發(fā)展、常態(tài)化連續(xù)運(yùn)行［8］。積極研究在現(xiàn)貨試點(diǎn)省份，電力需求響應(yīng)參與現(xiàn)貨電能量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)的具體實(shí)現(xiàn)形式，深入分析具備可靠響應(yīng)能力、滿足調(diào)度運(yùn)行調(diào)節(jié)需求的需求響應(yīng)資源獲得容量補(bǔ)償?shù)膶?shí)施方案。針對(duì)實(shí)施條件尚不成熟、負(fù)荷側(cè)資源不足的區(qū)域，探索推動(dòng)形成跨區(qū)域需求側(cè)資源互濟(jì)共享機(jī)制，以提升區(qū)域整體需求響應(yīng)能力為目標(biāo)開(kāi)展工作。

3.4 加強(qiáng)業(yè)態(tài)培育，鼓勵(lì)各地先行先試創(chuàng)新

鼓勵(lì)電能服務(wù)公司、售電公司、綜合能源服務(wù)公司等充分發(fā)揮渠道和專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，以負(fù)荷聚合商或者虛擬電廠的形式，聚合可中斷負(fù)荷、分布式電源、戶(hù)用儲(chǔ)能等多元化的負(fù)荷資源，創(chuàng)新用電服務(wù)模式。積極推動(dòng)負(fù)荷聚合商的電力需求響應(yīng)能力認(rèn)證評(píng)級(jí)，鼓勵(lì)形成經(jīng)認(rèn)證的聚合負(fù)荷響應(yīng)能力并納入?yún)^(qū)域電力規(guī)劃統(tǒng)籌考慮。加快探索在集中用電區(qū)域多元化開(kāi)發(fā)智能用電應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)展智能工廠、智能園區(qū)等應(yīng)用示范，支持智能電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用，支撐智慧城市發(fā)展。

3.5 完善標(biāo)準(zhǔn)體系，加速推動(dòng)行業(yè)規(guī)范化

建議進(jìn)一步加強(qiáng)電力需求響應(yīng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制和修訂工作。充分研究當(dāng)前電力需求響應(yīng)實(shí)踐中的新技術(shù)、新主體、新模式，進(jìn)一步修訂電力需求響應(yīng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步推動(dòng)電力需求響應(yīng)信息交換規(guī)范的制定和修訂，支撐不同廠商用電設(shè)備間的信息交互標(biāo)準(zhǔn)化操作。加快建立和完善適用于分布式資源開(kāi)展電力需求響應(yīng)的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)安全等方面的標(biāo)準(zhǔn)制定。積極推動(dòng)電力需求響應(yīng)基線負(fù)荷計(jì)算方法的統(tǒng)一與優(yōu)化。D