需求响应——能源互联网业态下的源网荷储互动&新型电力系统的重要灵活性资源

由于电能无法大规模存储，为了确保电力系统发电出力与用电负荷实时平衡，现阶段，需求侧响应与新型储能技术被认为是支撑新型电力系统供需动态平衡的有效手段。

（来源：微信公众号”远光能源互联网“ID:ygnyhlw 作者：远光能源互联网）

解决供需平衡的传统思路

一直以来，用电需求都被视为一种刚性需求，因此，“扩张保供”成为解决供需平衡的传统思路，主要考虑从厂网侧增加供应（增加发电装机和输配电容量）来满足消费侧的用电需求。这种思路的弊端在于投资成本较大，且资产利用率较低。根据国家电监会《“十一五”期间投产电源工程项目造价分析》，100万千瓦电源投资约45亿元，输电及配电配套投资约45亿元。也就是说，为了解决100万千瓦的时长较短的尖峰负荷，需要在厂网侧增加90亿元的投资。

传统思路下，当电力供求矛盾突出时，更多的是靠实施有序用电、负荷控制等行政手段来减少高峰用电负荷，这种解决方案也不可避免地会影响电力消费端的生产生活。

解决供需平衡的新思路

【每个参与者都有义务保证电力系统安全】需求侧响应是新型电力系统必不可少的内容，它反映了更加科学的电力系统管理思路，即电力系统中的每一个参与者都有义务保证电力系统安全、经济和高效运行。——华东电力设计院智慧能源室主任吴俊宏

【需求侧响应资源作为与供应侧资源对等的系统资源】要实现从无限满足电力需求走向有限(合理)满足电力需求思维的转变，改变依靠增加电力供应来满足需求增长的传统模式，把需求侧响应资源作为一种与供应侧对等的系统资源。——华北电力大学教授 曾鸣

需求响应的时代背景

我国从2013年起即启动了电力需求响应试点，近年来，电力系统正在发生的变化对电力供需平衡提出了前所未有的挑战，一方面是新能源的规模化并网，一方面是局部地区局部时段“缺电”，使得电力需求响应的深化应用得到了进一步的重视。

新时代下，消费侧的关键变化——用电负荷高速增长

随着社会经济的发展和人民生活水平的提升，工商业及居民用电负荷与日俱增，尤其是各个领域电能替代（包括交通领域的电动汽车）带来了终端电气化水平的高速增长，据统计，2020年，我国电能替代电量超过2000亿千瓦时，终端电气化水平达到27%。“十三五”期间全国电能替代规模超过8000亿千瓦时，占新增用电规模的44%。在消费侧的用电负荷增长可以清晰预见，如何满足用电需求、缓解电力供需矛盾的问题迫在眉睫。

新时代下，供应侧的关键变化——新能源大规模并网

随着“构建以新能源为主体的新型电力系统”的国家战略的确定，新能源在电力系统中的比重将快速提升，以目标倒推，新能源的消纳任务十分严峻：2030年全国可再生能源非水电电力消纳责任为25.9%，2021年预期完成情况为12.7%，9年间还有13.2%的消纳缺口。

新能源消纳最大的难题在电网侧，由于新能源出力难以准确预测，且受自然环境影响，其出力随机性和波动性特征鲜明，将对系统安全经济运行造成不利影响，若仅依靠常规机组平抑其随机性可能造成频繁启停或大幅增减出力的后果，增加了调度运行的难度，因而当前对需求侧资源参与调度提出了迫切需求。此外，我国目前电力产能过剩，通过调整供给侧拓展可再生能源消纳的空间愈发困难。为有效消纳可再生能源，提高电网的适应性，降低污染排放，实现2030年左右碳达峰的目标，通过需求侧实施需求响应平衡电量供给和需求已成为一种有效手段。

在供需两侧能源剧变的时代背景下，能源发展的顶层规划也对需求侧资源的挖潜做出了方向指引，《能源发展“十三五”规划》提出：坚持需求侧与供给侧并重，完善市场机制及技术支撑体系，增强需求响应能力；《电力发展“十三五”规划》提出多措并举破解可再生能源消纳问题，大力提高电力需求响应能力。这些顶层规划均明确了实施需求响应的重要性。

图：《电力发展“十三五”规划》节选

图片来源：国家能源局

今年“两会”期间，多位代表委员也建议，加强需求侧响应顶层设计，在能源电力“十四五”发展规划中明确需求侧响应的发展要求以及实施路径，将需求侧响应资源统筹纳入电力调度运行，提高电网调节的灵活性。

需求响应的现实意义

那么，在当前能源领域大变革的背景下，开展电力需求响应有何现实意义呢？

【还原电力产品的商品属性】随着全面深化体制改革的推进，还原电力产品的商品属性，发挥市场在资源配置中的决定性作用，将成为电力系统的新常态。电力需求响应就是以“市场化手段+智能技术+互联网”在大系统范围内将电力供应与电力需求优化平衡、综合应用的一个新领域，采用市场化的方式给用户更多的权力，让其自主决定何时用电、用多少电。需求侧响应的发展也是一个逐步市场化的过程，最原始粗犷的方式是拉闸限电，最简单普遍的方式是峰谷电价。现在大家逐步意识到，动态的、市场化的方式更有助于提升需求侧响应的效果，过去几年我国一些省份采取了财政补贴需求侧响应的方式就是一种有效尝试。

【能源互联网业态下的源网荷储互动】近年来，电力用户以及电力设备端的用电负荷与电网的物联通信为能源互联网业态的形成奠定了信息交换的基础，在这个“能源互联网”的雏形下，整合产业链源、网、荷、储各方的分散需求，实时匹配供需信息，形成能源交易和需求响应成为了可能。电力需求响应的技术创新和市场机制创新加速激活着需求侧资源，组织需求侧资源开展电力需求响应消纳清洁能源、延缓网侧投资正是对源侧电力资源和网侧容量资源的协调优化利用，充分体现了能源互联网业态下的源网荷储互动。

【新型电力系统中的重要灵活性资源】支撑高比例新能源并网、提高大电网运行安全性和可靠性，电力系统灵活调节能力至关重要，直接关系着电力系统平衡安全全局、决定新能源消纳利用水平。以“新能源为主体的新型电力系统”目标的确立，使得新能源规模快速增长和负荷峰谷差持续拉大成为趋势，将进一步提高系统灵活性资源需求。为实现灵活性资源与新能源和传统电源的协调发展，应“注重电源侧挖潜，推动需求侧破局，扩展电网侧形式，同时结合电力市场建设进程，构建完善的市场交易和激励机制”，构建精细化、市场化、专业化和智能化需求侧资源利用体系是重要方式之一。目前需求侧资源调用方式以有序用电为主，多采用电话通知等传统方式，专家建议，“十四五”期间应结合泛在物联网建设和综合能源服务业务，加快用户侧关键环节信息交互设备部署，有序开展用户侧资源的挖掘、开发、聚合、交易等业务，实现需求侧资源自动化和智能化调用。根据需求侧资源特性，有针对性地进行需求侧资源分类改造，丰富完善适应用户意愿的、精准的激励机制，实现双向柔性友好互动，注重创新商业模式。当前以山东、广东等地为代表的需求响应方案正在良好地践行这一建议。

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本文部分信息参考：

[1]曾鸣,张晓春.以电力需求响应推动供给侧变革——以北京市为例[J].中国电力企业管理,2016,(01):60-63.

[2]“十四五”电力系统灵活性资源供需平衡分析，中国电力企业管理 作者：张晋芳 元博