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新型電力系統(tǒng)深度報(bào)告

未來(lái)智庫(kù)發(fā)布時(shí)間:2023-09-01 13:15:23  作者:光大證券

  1、電力需求側(cè)響應(yīng)是建立新型電力系統(tǒng)并提升其靈活性的重要一環(huán)

  構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是建設(shè)新型能源體系的重要內(nèi)容。為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),能源是“主戰(zhàn)場(chǎng)”,而電力是“主力軍”。按照2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo),國(guó)家能源局為新型電力系統(tǒng)建設(shè)制定“三步走”發(fā)展路徑:

  (1)加速轉(zhuǎn)型期(當(dāng)前至2030年):用戶側(cè),靈活調(diào)節(jié)和響應(yīng)能力提升至5%以上;電源側(cè),非化石能源消費(fèi)比重達(dá)25%;電網(wǎng)側(cè),加快推進(jìn)大型風(fēng)電光伏基地建設(shè);儲(chǔ)能側(cè),多技術(shù)路線規(guī)?;l(fā)展以滿足日內(nèi)平衡調(diào)節(jié)需求。

  (2)總體形成期(2030-2045年):用戶側(cè),虛擬電廠、電動(dòng)汽車等優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)資源參與電力需求響應(yīng)市場(chǎng)化交易;電源側(cè),新能源逐漸成為裝機(jī)主體電源,煤電清潔低碳轉(zhuǎn)型加速;電網(wǎng)側(cè),向柔性化、智能化、數(shù)字化、多元化轉(zhuǎn)型發(fā)展;儲(chǔ)能側(cè),長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)(機(jī)械儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能、氫能為代表)取得技術(shù)突破,實(shí)現(xiàn)日以上時(shí)間尺度調(diào)節(jié)。

  (3)鞏固完善期(2045-2060年):用戶側(cè)與電力系統(tǒng)高度靈活互動(dòng),消費(fèi)電能同時(shí)生產(chǎn)電能的電力用戶涌現(xiàn);電源側(cè),新能源逐步成為主體電源,電能與氫能深度融合利用;電網(wǎng)側(cè),有望打造輸電輸氣一體化的“超導(dǎo)能源管道”;儲(chǔ)能側(cè),覆蓋全周期的多類型儲(chǔ)能協(xié)同運(yùn)行。

  電力需求側(cè)響應(yīng)(DemandResponse)是指電力用戶基于價(jià)格信號(hào)或激勵(lì)措施,通過(guò)暫時(shí)調(diào)整其用電需求,減少或增加特定時(shí)段的用電負(fù)荷,從而保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,促進(jìn)電力供需平衡的行為,具體而言:

  (1)電力需求側(cè)響應(yīng)和儲(chǔ)能是一種競(jìng)合關(guān)系:均作為靈活性調(diào)節(jié)資源在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用;電力需求側(cè)響應(yīng)基本技術(shù)(電力預(yù)測(cè)、電力交易、電力調(diào)度等)也有助于儲(chǔ)能設(shè)施的精準(zhǔn)調(diào)控。

  (2)電力需求側(cè)響應(yīng)的商業(yè)模式隨著電力市場(chǎng)化制度的不斷深化而完善:短期缺電、中長(zhǎng)期新能源發(fā)電比例不斷提升,倒逼電力市場(chǎng)化改革進(jìn)程不斷推進(jìn),有利于電力需求側(cè)響應(yīng)套利機(jī)制的完善。抽水蓄能、煤電靈活性改造是2030年之前新能源改造的主要方式,短時(shí)新型儲(chǔ)能也在不斷發(fā)展;2030年以后,儲(chǔ)能和需求響應(yīng)成為電力系統(tǒng)靈活性提升的主力,電動(dòng)汽車參與靈活性調(diào)節(jié)比重逐步提升;未來(lái)隨著工商業(yè)電氣化、電動(dòng)車保有量提升及分布式能源的進(jìn)一步發(fā)展,精準(zhǔn)調(diào)控的需求越來(lái)越大,電力需求側(cè)響應(yīng)具備長(zhǎng)期發(fā)展的重要潛力。

  建立清潔低碳、安全高效的新型能源體系,明確以消納可再生能源為主的增量配電網(wǎng)、微電網(wǎng)和分布式電源的市場(chǎng)主體地位,加強(qiáng)電力需求側(cè)管理,是中央關(guān)于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要工作內(nèi)容,也是“十四五”期間和未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵方向。隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng),電源側(cè)的波動(dòng)性和不確定性增強(qiáng),構(gòu)建新型電力系統(tǒng)將為新時(shí)代能源電力發(fā)展指明方向。新型電力系統(tǒng)的四大特征包括:安全高效:作為基本前提,確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定、高效運(yùn)行;清潔低碳:作為首要目標(biāo),滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的電力需求,非化石能源發(fā)電逐步轉(zhuǎn)變?yōu)檠b機(jī)主體和電量主體,能源消費(fèi)低碳化、綠色電力市場(chǎng)化;柔性靈活:作為重要支撐,源網(wǎng)荷儲(chǔ)多向協(xié)同、靈活互動(dòng);發(fā)展靈活發(fā)電技術(shù)、各類儲(chǔ)能技術(shù)和柔性電網(wǎng);智慧融合:作為基礎(chǔ)保障,進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和機(jī)制體制創(chuàng)新,將數(shù)字信息技術(shù)融合電網(wǎng)。

  電力系統(tǒng)的最終目標(biāo)在于滿足用戶的用電需求,電力規(guī)劃和電力系統(tǒng)運(yùn)行需要以負(fù)荷曲線為基礎(chǔ)。為了優(yōu)化“駝峰形”的負(fù)荷曲線,需要提前調(diào)度需求側(cè)資源以引導(dǎo)用戶行為。具體措施為:

  (1)通過(guò)可中斷負(fù)荷在高峰、電價(jià)較高時(shí)段進(jìn)行功率調(diào)節(jié)和壓減;

  (2)通過(guò)改變用戶側(cè)的行為使電力負(fù)荷可轉(zhuǎn)移。充分調(diào)度需求側(cè)資源在電力規(guī)劃和運(yùn)行管理中非常重要。通過(guò)設(shè)計(jì)合理的電價(jià)和激勵(lì)政策,提倡綠色節(jié)能的生活方式等措施,從而引導(dǎo)電力用戶調(diào)整其用電行為、自發(fā)優(yōu)化負(fù)荷曲線,在電力運(yùn)行管理之前或期間縮小負(fù)荷曲線的峰谷差,平滑負(fù)荷曲線,在負(fù)荷高峰時(shí)段提供需求向下靈活性,降低電力供給難度和成本,保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

  不同資源提供靈活性的特性、優(yōu)勢(shì)和成本存在明顯差異。

  (1)考慮前期需求側(cè)響應(yīng)平臺(tái)建設(shè)和固定資產(chǎn)投入等成本投入,需求響應(yīng)的固定成本投入為200-400元/千瓦,相較于其他資源,需求響應(yīng)提升電力系統(tǒng)靈活性的成本更低。

  (2)在調(diào)節(jié)尺度上,目前可做到的是日度級(jí)的中時(shí)調(diào)節(jié)。隨著電力系統(tǒng)數(shù)字化的不斷升級(jí)及電力市場(chǎng)化的不斷深入,未來(lái)需要做到日前及日內(nèi)級(jí)別的短時(shí)調(diào)節(jié)。


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