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知识小课堂丨聊聊当下电力需求侧管理那些热词儿
来源:阿古电务科技数据 | 作者:AKUU | 发布时间: 19天前 | 25 次浏览 | 分享到:

作者丨中国电科院 用电与能效研究所 陈宋宋


最近一段时间,受各种因素叠加影响,部分省份出现了不同程度的缺电问题,电网公司积极履行供电保障职责,电网员工恪尽职守、努力奉献,“保供电”“电力需求侧管理”等成了全国热词。9月28日,国网公司召开保障供电紧急电视电话会议,明确提出“需求响应优先、有序用电保底”的需求侧保供电措施。

提到需求侧,必须先介绍一下“电力需求侧管理”,在2010年发布实施的《电力需求侧管理办法》中,定义指为提高电力资源利用效率,改进用电方式,实现科学用电、节约用电、有序用电所开展的相关活动,内涵是“科学用电、节约用电、有序用电”;在2017年《电力需求侧管理办法》修订后,定义指加强全社会用电管理,综合采取合理、可行的技术和管理措施,优化配置电力资源,在用电环节制止浪费、降低电耗、移峰填谷、促进可再生能源电力消费、减少污染物和温室气体排放,实现节约用电、环保用电、绿色用电、智能用电、有序用电。电力需求侧管理内涵得到扩展,增加了“环保用电、绿色用电、智能用电”。

电力需求侧管理概念从上世纪90年代初就引入我国,在提高终端用电效率、优化电力资源配置、缓解电力供需矛盾、稳定社会用电秩序等方面发挥了积极作用。

无论需求响应、虚拟电厂,还是有序用电、负荷控制,广义上来说都属于电力需求侧管理范畴,是实施电力需求侧管理的具体业务模式、技术手段等,其内涵和外延上存在一定交集。也造成了大家对需求响应、虚拟电厂、有序用电、负荷控制之间的区别、联系认识不清,从而导致了工作中对需求侧可调节、可中断负荷资源容量数据,以及对虚拟电厂容量、负荷控制比例等数据统计口径的不一致。

作为长期从事电力需求侧工作的科研团队一员,在与相关专家、学者研究探讨后,对上述几个概念的联系和区别,谈一些浅显的认识。

一、需求响应

根据国家标准《GB/T 32672-2016 电力需求响应系统通用技术规范》规定,“需求响应指电力用户对实施机构发布的价格信号或激励机制做出响应,并改变电力消费模式的一种参与行为”。准确地说,需求响应是一种业务行为,涉及政府监管部门、业务实施机构、电力用户、代理商等参与主体。我们日常熟知的峰谷分时电价就是一种典型的电价型需求响应项目。受电力市场建设、需求响应相关标准实施、社会公众认知、能源消费结构、经济发展水平等因素影响,我国需求响应业务仍有巨大的发展空间,代理商,也就是需求响应领域技术标准里广泛提到的“聚合商”,这一类市场主体发展较缓慢,业务实施主要由各省电网企业来组织开展,各省电网企业的营销部门承担了业务组织、电力用户资源聚合的职责;各省电网企业的调度部门根据电网电力平衡预测结果,触发营销部门启动实施需求响应业务。

需求响应业务的实施,以用户自愿为前提,试点阶段电网企业作为业务实施机构,主动向特定范围的电力用户、聚合商下发需求响应事件通知,一般包括以下三方面信息:一是降低或提高单位容量用电负荷,激励标准是多少;二是启动时刻、持续时长、允许的爬坡时间;三是需求响应事件答复截止时刻。电力用户根据与实施机构签订的《需求响应协议》规定,考虑自身生产经营和生活用电需求,选择是否响应;如果参与响应,进一步地与实施机构做更多轮次的互动,最终确保电力用户准确响应实施机构发出的事件。如果电力用户已经实施自动需求响应能力建设改造,上述互动过程可以由自动需求响应终端代为执行,帮助用户节约大量的时间成本。

未来,随着电力辅助服务市场、现货市场建设以及电价改革的持续推进,特别是今年8月31日《并网主体并网运行管理规定(征求意见稿)》《电力系统辅助服务管理办法(征求意见稿)》的发布,将对需求响应聚合商这一市场主体的发展,起到重要助推作用。背后的主要原因,可以理解为基于新版“两个细则”,在辅助服务市场中确立了需求侧资源及其聚合商参与电力系统平衡调节的市场主体地位,也就是明确了电力用户、需求响应聚合商稳定的盈利来源。

总体来说,需求响应所提供的辅助服务将在新能源消纳方面扮演极为重要的角色,是新型电力系统建设的重点方向,在今后5到10年的时间里将迎来关键发展机遇。

二、虚拟电厂

虚拟电厂概念,最早起源于欧洲,是一种将零散发电资源聚合后参与电力市场交易的经营主体,主要目的是解决小型、分布式发电厂无法直接参与电力市场交易的问题。随着虚拟电厂概念被学界引入我国,需求侧柔性可调节负荷资源、储能资源、电动汽车等,也成为了虚拟电厂聚合的对象。


2016年8月5日,在国家发展改革委办公厅关于上海市城区(黄浦)商业建筑需求侧管理示范项目的复函(发改办运行〔2016〕1802号)中,附件《上海市城区(黄浦)商业建筑需求侧管理示范项目方案》提到,项目目标为“基于互联网+智慧能源+大数据技术,开发建设上海城区(黄浦)商业建筑虚拟电厂,实现智能化、自动化、规模化、资源多元化商业建筑需求响应,并为电力调峰/调频和吸纳可再生能源提供服务”。

因此,可以将虚拟电厂理解为需求响应业务的一种具体实现形式,它聚合的需求侧资源具有响应速度快、监测感知与互动控制水平高的特点,能够更好地适应由于新能源出力波动带来的电网平衡调节需求。如果虚拟电厂聚合的资源容量达到一定水平,在完成电网企业调度部门组织的调试与校核后,能够应用于电网调频场景。

虚拟电厂的运行需要一套由软硬件组成的支撑系统,与需求响应业务实施所需要的支撑系统,在组成架构上没有大的区别,主要是软硬件、通信通道及安全防护等方面,存在技术性能上的差异,也可以说虚拟电厂是需求响应的一种高级形式,是高质量的需求响应。

为提升我国在虚拟电厂技术领域的国际话语权,由国家电网公司有关专家发起立项了虚拟电厂用例和功能架构两项IEC国际标准,目前这两项国际标准仍在起草中。

三、有序用电

根据国家发改委2011年颁布的《有序用电管理办法》规定,“有序用电,是指在电力供应不足、突发事件等情况下,通过行政措施、经济手段、技术方法,依法控制部分用电需求,维护供用电秩序平稳的管理工作”。

有序用电与需求响应一样,是一项业务,但与需求响应业务以经济性手段促使用户主动改变用电行为不同,有序用电业务主要依赖于行政指令,以《电力法》作为法律依据,具有法律效力,纳入有序用电方案和具体实施计划的电力用户,具有主动配合电网企业错峰、避峰用电的法律义务。当然,在部分省市,电力用户配合执行有序用电,会享受可中断电价优惠,在执行有序用电期间的错避峰电量,每千瓦时获得几分到几毛钱不等的经济补偿。

有序用电业务的实施,每年需要由各级电力运行主管部门组织电网企业等相关单位编制年度有序用电方案,并由省级电力运行主管部门汇总报本级人民政府、国家发改委备案;在电网运行过程中,当调度部门预测到负荷缺口时,由营销部门根据年度有序用电方案确定次日有序用电执行计划并报政府主管部门审批,计划获批后组织相关电力用户执行,接到有序用电执行计划通知的电力用户,必须无条件配合执行。

四、负荷控制

负荷控制是为落实需求响应和有序用电业务执行需求,对电力用户内部电力线路或特定用电负荷进行远程操作的技术手段,最早可以追溯到1994年颁布实施的国家标准《GB 15148电力负荷控制系统通用技术条件》。有序用电业务中实施负荷控制,主要依托在电力用户侧安装的负荷控制终端,该终端能够利用所采集的电压、电流信息实时计算所监测各个线路的用电负荷情况,对未按照有序用电计划执行功率控制、用电时段控制的电力用户实施声光告警;在负荷控制开关的作用下,能够对执行不到位的线路实施跳闸控制。

在需求响应业务中,有一种基于激励的需求响应业务类型为直接负荷控制,该业务场景主要针对响应准备时间较短,且对电力用户生产经营和生活影响较小的用电负荷设备,在《需求响应协议》规定范围内,由自动需求响应终端对特定用电负荷设备直接实施关断或运行状态调节控制。

简单总结来看,有序用电负荷控制,针对的是用户内部用电线路;而需求响应负荷控制,针对的是具体用电负荷设备。

除此之外,近几年由电网企业调度部门牵头建设的精准切负荷系统,能够根据调度主站下发的控制指令完成工业企业等大用户内部纳入精切范围的用电负荷设备进行毫秒级切除,无需提前通知用户,以应对由于直流闭锁导致的交直流电网震荡问题,也称为“保障电网安全运行的第二道防线”,待用户侧负荷控制装置接收到“允许合闸”信号后,用户负荷才可以重新开启。

五、可中断、可调节负荷

可中断负荷的概念,来自于有序用电相关文件,主要是指在有序用电业务中,能够临时关停的用电设备统称,描述的是负荷的物理上的可中断能力。电网企业在统计分析某工业企业可中断负荷容量时,不是根据某台用电负荷设备是否支持临时关停或临时调节用电功率而确定,而是指导工业企业通过优化生产经营安排,采取临时关停某条生产线、某个生产单元,或采取降低某个生产线、生产单元的设备开机数量等方式确定。因此,在有序用电业务中提到可中断负荷时,通常的表达方式为“可中断负荷容量”。

需求响应业务中,可中断负荷、可调节负荷的概念都是适用的,且可调节负荷概念范围大于可中断负荷,从字面意义上看,可中断负荷调节模式单一,就是通断或开停调节;而可调节负荷支持的调节模式为多样化的,可以调节运行状态(如设置温度、速度等),或调节输入电流、电压等。在7月23日《经济日报》头版刊发的辛保安董事长署名文章《加快建设新型电力系统助力实现“双碳”目标》中提到:加大需求响应力度,力争2025年、2030年公司经营区可调节负荷容量分别达到5900万千瓦、7000万千瓦。

综上来看,在以新能源为主体的新型电力系统建设过程中,需求响应、有序用电业务具有极为重要的作用,是保障电力平衡不可或缺的支撑力量。中国电科院需求侧综合能源优化与需求响应科技攻关团队,将在政府主管部门、上级单位的指导下,与各级供电公司、电力用户及相关社会单位共同努力,推动需求响应(虚拟电厂)、有序用电业务规范、有序、高质量发展。