清華大學電機系主任康重慶解讀新型電力系統(tǒng)行動方案

提升需求側協(xié)同能力加快構建新型電力系統(tǒng)

清華大學電機系主任、清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院院長、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院院長 康重慶

2024年《政府工作報告》指出，“深入推進能源革命，控制化石能源消費，加快建設新型能源體系”。加快構建新型電力系統(tǒng)成為關鍵載體和重要舉措。當前，高比例新能源的快速發(fā)展與新型電力負荷的大量涌入，不斷改變電力系統(tǒng)運行邊界與運營模式，持續(xù)挑戰(zhàn)電力系統(tǒng)的運行靈活性，安全保供和供需平衡難度持續(xù)增大，源網(wǎng)荷儲協(xié)同互動的需求愈發(fā)顯著。近年來，新型電力負荷管理系統(tǒng)、虛擬電廠聚合調控等技術發(fā)展迅速，為電力系統(tǒng)的安全保供和清潔消納提供了關鍵技術手段。然而，隨著極端氣候頻發(fā)、新能源不確定性進一步增加、新型電力負荷隨機性凸顯，系統(tǒng)調節(jié)需求持續(xù)增大、應用場景日漸多元、運營復雜性愈發(fā)顯現(xiàn)，新型電力系統(tǒng)的需求側協(xié)同能力在以下幾個方面仍舊暴露出一定的問題：

一是需求側資源的開發(fā)程度不足。

隨著可再生能源的快速發(fā)展，特別是光伏裝機量的不斷提升，部分地區(qū)調峰最困難的時段已逐漸由夜間低谷時段轉移至白天光伏大發(fā)時段，造成午間消納難、晚峰保供難等挑戰(zhàn)，提升需求響應能力的需求變得更為迫切。雖然我國已制定各省需求響應能力達到最大用電負荷的3%、部分省份達到5%或以上的目標，但是需求側資源仍然具有更大的潛力可以挖掘。以工業(yè)負荷為例，目前在英國、荷蘭等歐洲國家工業(yè)負荷的響應能力已超過最大負荷的10%。作為工業(yè)大國，我國工業(yè)電力消費占比在60%以上，但是其需求響應的靈活性能力開發(fā)程度較淺，亟待進一步釋放。此外，隨著電動汽車、通訊基站、用戶側儲能、數(shù)據(jù)中心等新型負荷的快速發(fā)展，開發(fā)多元化的需求側資源對于提升電力系統(tǒng)的調節(jié)能力也具有重要意義。

二是虛擬電廠的調控技術不足。

新型電力系統(tǒng)中新能源滲透率不斷提高，主、配網(wǎng)的消納壓力持續(xù)增大，電力系統(tǒng)平衡面臨巨大挑戰(zhàn)。主網(wǎng)層面，極端氣候頻發(fā)，高比例新能源滲透下的安全保供風險依然存在，適應緊急調度場景下的需求側資源快速響應機制尚不完善。同時，新能源的波動性和隨機性進一步激發(fā)系統(tǒng)調節(jié)需求，靈活資源的調節(jié)容量逐步攀升、調節(jié)類型更加多元，爬坡、慣量、實時備用等新型調節(jié)需求愈發(fā)顯著，例如山東、甘肅等地反調峰特性和爬坡頂峰市場需求突出。其中，虛擬電廠憑借更加靈活的外特性和響應能力，為多元化、多時序的復雜調節(jié)需求提供重要技術解決方案。然而，現(xiàn)階段尚未建立完善的技術標準、市場準入規(guī)則及安全管控體系，引導電動汽車、5G基站、換電站、數(shù)據(jù)中心等多元需求側資源通過適配不同調節(jié)品種、不同交易時序，進行聚合運營與協(xié)同控制。配網(wǎng)層面，分布式光伏配置規(guī)模不斷觸及配網(wǎng)容量極限，全國已有近400個縣出現(xiàn)低壓承載力紅區(qū)。國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關于新形勢下配電網(wǎng)高質量發(fā)展的指導意見》提出，到2025年配電網(wǎng)承載力和靈活性顯著提升，具備5億千瓦左右分布式新能源接入能力。因此，需要在配電網(wǎng)區(qū)域內實現(xiàn)高度的源荷互動，兼顧配網(wǎng)承載與消納的虛擬電廠調控技術仍具較大潛力。

三是適應新型主體的市場運營體系不足。

目前新型主體在市場中主要參與需求響應和輔助服務市場。在需求響應方面，國內各地區(qū)的需求響應機制以固定價格補貼為主，而且費用部分來源于政府補貼，缺乏成型的價格形成機制與成本疏導模式。雖然部分省份建立了市場化的需求響應交易機制，但仍然存在出清價格較低、參與積極性不高等問題。在輔助服務市場方面，虛擬電廠在調峰輔助服務市場發(fā)揮一定作用，以湖北省為例，2024年4月至7月已開展填谷調峰調用近25次，為新能源消納提供有力支撐；上海、浙江、深圳等地利用電動汽車、換電站、5G基站等優(yōu)質調節(jié)資源，開展了虛擬電廠二次調頻輔助服務能力驗證，為虛擬電廠常態(tài)化參與調頻市場奠定基礎。然而，需求側資源參與的輔助服務市場交易體系仍不成熟，難以充分激勵多元化的需求側資源參與電網(wǎng)調節(jié)。

國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局緊密結合國家重大轉型需求，為進一步引導全社會踐行碳達峰目標，制定了《加快構建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動方案》）?！缎袆臃桨浮访鞔_提出需求側協(xié)同能力提升行動，開展典型地區(qū)高比例需求側響應、建設一批虛擬電廠，為加快新型電力系統(tǒng)構建提供重要支撐?！缎袆臃桨浮返奶岢黾让鞔_了新型能源體系下電力系統(tǒng)轉型發(fā)展的目標，也提出了能源轉型加快建設的關鍵舉措，特別為需求側資源靈活性的協(xié)同發(fā)展指明了方向，將為新型電力系統(tǒng)的建設提供有力支撐。

為了進一步做好需求側協(xié)同能力提升建設任務，需著重做好以下工作：

第一，進一步挖掘多類型資源的多時間尺度需求側協(xié)同能力。

在尖峰負荷問題突出或新能源消納困難的地區(qū)，依托新型電力負荷管理系統(tǒng)促進供需協(xié)同運營，積極推動工業(yè)負荷、空調負荷、用戶側儲能及分布式電源、電動汽車、通訊基站、數(shù)據(jù)中心等多元用戶資源參與需求響應。依據(jù)需求側資源在響應容量、響應速率、響應可靠性等方面的差異化調節(jié)特性，面向中長期、日前、日內、實時等多時間尺度的調控要求建立需求側靈活調節(jié)資源庫，提升系統(tǒng)的需求響應能力與容量，進而實施高比例需求側響應，提高電力系統(tǒng)的靈活性，通過供需雙向高效互動支撐可再生能源消納與電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

第二，健全和完善虛擬電廠技術體系，充分釋放需求側資源靈活性。

鼓勵各區(qū)域電網(wǎng)根據(jù)自身系統(tǒng)調節(jié)需求、電源規(guī)劃成本、社會環(huán)境效益、關聯(lián)產(chǎn)業(yè)拉動等多個方面開展虛擬電廠的規(guī)劃和配置，推動虛擬電廠等新型資源盡早納入電力系統(tǒng)規(guī)劃體系?？茖W認識虛擬電廠的多元化業(yè)務場景，健全需求側資源參與多品種、多時序市場調節(jié)的技術標準體系，完善安全運行標準和交易規(guī)則，推進虛擬電廠運營管控平臺（聚合商平臺）和新型電力負荷管理系統(tǒng)與電力系統(tǒng)統(tǒng)一調度體系的銜接機制。另外，堅持需求導向，科學評估各級電網(wǎng)新能源消納壓力及需求側靈活資源的經(jīng)濟效率，完善面向主、配網(wǎng)新能源承載與消納的虛擬電廠技術體系，提升虛擬電廠在安全保供和就地消納中的協(xié)同能力，利用市場工具進一步豐富電力系統(tǒng)調節(jié)手段。

第三，完善市場和價格機制，充分激發(fā)需求側響應活力。

面向虛擬電廠、負荷聚合商、用戶單獨參與等多種市場參與方式，建立規(guī)范化、標準化的市場準入規(guī)則與注冊條件，支撐需求側資源順利入市。針對電力保供、新能源消納等不同應用場景，應根據(jù)不同類型需求側資源在調節(jié)響應特性上的差異，結合中長期市場、現(xiàn)貨市場、輔助服務市場、容量市場等市場的交易特點，面向多時間尺度的電網(wǎng)調控需求設計多樣化的市場交易品種，健全需求響應的價格形成機制與成本疏導模式，支撐需求側資源常態(tài)化參與市場交易并獲取合理的經(jīng)濟收益，從而充分激發(fā)需求側資源的多元靈活性。