需求侧资源如何参与新型电力系统调节

新型电力系统的电源结构、用电结构和系统生态将发生重大而深刻的变化，仅靠电源侧、电网侧的调节能力已难以保障系统电力可靠供应和安全稳定运行，且成本高昂。相比之下，需求侧的解决方案更加经济合理，选择更加多元化，是推动电力系统从“源随荷动”向“源荷互动”转变的关键所在。

因此，充分发挥需求侧资源在新型电力系统中的调节作用十分迫切和必要。《“十四五”现代能源体系规划》提出，2025年我国电力需求侧响应能力将达到最大用电负荷的3%—5%。随着我国各省区进一步拉大峰谷电价差，推广实施尖峰电价，扩大激励型需求响应实施范围，需求侧资源灵活性将得到进一步释放。

一、资源参与系统调节的作用

(一)缓解电力供需矛盾

随着我国第三产业和居民用电占比不断提高，以及需求侧“新电气化”进程加快，电力系统供需平衡难度逐渐增大，短时负荷尖峰频现。由于风光容量替代效应较低，在以新能源为电源增量主体的趋势下，主动发挥需求侧资源在电力削峰填谷方面的作用，有助于保障电力供需平衡。

(二)促进新能源消纳

风光发电“靠天吃饭”，出力具有较强的随机性、间歇性和波动性。在新能源大规模接入电网的背景下，单纯依靠新增电源侧调节资源支撑新能源消纳，将面临设备利用效率降低、新能源消纳成本高昂等问题，通过挖掘需求侧灵活性调节潜力，以较低成本提升系统调节能力，满足新能源消纳需求。

(三)降低系统建设运行成本

充分发挥需求侧灵活性资源在削峰填谷和新能源消纳方面的作用，减少或延缓电源、电网建设需求，提高设备利用率，降低系统建设成本;发挥其调节作用，相当于为系统优化运行引入了新的控制变量，优化和扩展了系统运行边界，提升经济运行成效，降低系统整体运行成本。

(四)提升全社会能效水平

需求侧资源是系统挖掘自身节能潜力的重要内在资源。按节约效果分类，可分为可调整电力资源和可节约电量资源，前者通过负荷转移、负荷调控、负荷中断等调节方式延缓或减少电源、电网类建设投资，后者通过工艺优化、技术改进、管理提升等手段节约需求侧电量，降低能耗水平。

二、资源参与系统调节的潜力

(一)可调节容量潜力

第一产业中的农林渔牧业因其产品供应季节性、时效性等特点，用户参与响应意愿不强，且用电占比小，调节容量有限。

第二产业中的金属制品业、非金属矿物制品业、橡胶和塑料制品业、纺织业等大工业用户用电规模大，对电价敏感性高，是近期需求侧资源开发首要选择。电气电子制造、汽车制造等制造行业具有一定的负荷中断或转移能力，可通过改进生产工序、提升自动化水平、调整生产班制等措施挖掘较大的需求响应空间。

第三产业商业用户中的照明系统、空调暖通系统、大数据中心、用户侧储能等柔性负荷，可释放大量电力负荷弹性。

居民生活用电中的电热水器、电冰箱、洗衣机、电动汽车等负荷，随着需求响应新技术和新模式推广应用、以及第三方机构的合作参与，具备大规模参与响应的潜力。

国内外机构相关研究成果显示，在需求侧资源利用技术极大发展和政策友好的前提下，需求响应潜力约为负荷总量的10%—20%，届时全国需求侧资源可利用量将超2亿千瓦。

(二)不同时间尺度调节潜力

由于新型电力系统在不同时间尺度调节需求各异，各类需求侧资源需结合自身潜力和技术特点参与系统调节，相比于电源侧调节资源，需求侧资源同样可具备多时间尺度调节能力。

以促进风电、光伏等新能源消纳为例，电动汽车、用户侧储能等需求侧资源响应速度可达秒级，能够快速响应新能源超短、短周期尺度调节需求;传统大工业负荷、工商业空调暖通负荷等需求侧资源能够依据激励手段主动参与系统日内调节需求;氢能等新兴需求侧资源与新能源深度耦合，能够满足新能源多日或更长时间尺度调节需求。

三、资源参与系统调节的方式与途径

(一)调节主体

当前需求侧灵活性资源主要包括工业可调控或可中断负荷、商业和居民空调负荷、电动汽车、用户侧储能等资源。为了形成稳定、可控、规模化的调节能力，大用户直属或负荷聚合商代理的具备调节能力的需求侧资源将成为参与新型电力系统调节的主体，其中负荷聚合商可按地区聚合所代理的资源形成虚拟电厂，虚拟电厂按照是否具有调度机构直接控制的技术条件分为直控和非直控虚拟电厂。

(二)调节方式

需求侧资源参与新型电力系统调节的主要方式为需求响应和有序用电。对需求响应而言，峰谷电价、尖峰电价等价格型需求响应是基础性调节手段，而市场化的激励型需求响应则是叠加性调节手段，更加具有针对性，为需求侧资源精准参与新型电力系统调峰、备用等辅助服务提供有效途径。有序用电是电力系统应对极端情况的有效调节措施。当前总体发展趋势是扩大需求响应规模，并减少有序用电实施范围。

(三)调节途径

针对系统不同时间尺度的调节需求，电网调度机构将对需求侧资源参与主体实施多层次、多维度调控。以缓解电力供需矛盾为例，可调用直控虚拟电厂常态化参与系统调节，当调用直控虚拟电厂后，预计仍存在电力供应不足的风险时，电网企业可提前一周组织可中断负荷交易，基于日前评估后存在的电力缺口，发布日前需求响应邀约。在考虑日前邀约需求响应量后，如存在无法覆盖电力供应缺口的情况时，电网企业按照剩余缺口量组织有序用电。

四、资源参与系统调节的条件

(一)技术条件

1.资源聚合技术。重点解决需求侧资源参与系统调节的规模化问题，具体包括负荷聚类分析、可调潜力评估、共享储能、虚拟电厂等技术，实现将大量、多元、分散的灵活性资源聚合参与系统调节。

2.自动控制技术。重点解决资源参与系统调节的时效性问题，具体包括对工业可调负荷、空调负荷、电动汽车、用户侧储能以及虚拟电厂的自动协调控制技术，确保需求侧资源及时参与系统调节。

3.智能决策技术。重点解决需求侧资源参与系统调节的决策困难问题，根据响应主体的用能特性、运行状态和外界参数，依托先进智能算法对参与调节的容量、时间及方式作出最优决策，提升用户参与便利性和体验感。

(二)政策机制条件

1.政策保障。充分发挥政策的指导作用，建议修订现行的《电力需求侧管理办法》，强化需求响应的地位，进一步明确资金来源，简化实施流程及要求，完善需求侧资源参与系统调节的保障措施和市场环境。

2.价格机制。充分发挥价格调节杠杆作用，根据各地区负荷特性及其变化情况，调整和细化峰谷时段划分，持续优化峰谷电价比例，引导需求侧合理有序用电，充分发挥价格型需求响应的基础调节作用。

3.市场机制。充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，将需求响应交易纳入各省电力市场体系，建立健全市场化需求响应交易机制，逐步扩大参与主体范围，推动需求侧资源直接参与现货电能量交易和调频、备用等辅助服务交易。

(作者：刘志文 邵冲 周晓 黄豫 梁宇 单位：南网能源院电力规划中心)