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新型電力系統深度報告

未來智庫發布時間:2023-09-01 13:15:23  作者:光大證券

  1、電力需求側響應是建立新型電力系統并提升其靈活性的重要一環

  構建新型電力系統是建設新型能源體系的重要內容。為實現“雙碳”目標,能源是“主戰場”,而電力是“主力軍”。按照2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的戰略目標,國家能源局為新型電力系統建設制定“三步走”發展路徑:

  (1)加速轉型期(當前至2030年):用戶側,靈活調節和響應能力提升至5%以上;電源側,非化石能源消費比重達25%;電網側,加快推進大型風電光伏基地建設;儲能側,多技術路線規?;l展以滿足日內平衡調節需求。

  (2)總體形成期(2030-2045年):用戶側,虛擬電廠、電動汽車等優質調節資源參與電力需求響應市場化交易;電源側,新能源逐漸成為裝機主體電源,煤電清潔低碳轉型加速;電網側,向柔性化、智能化、數字化、多元化轉型發展;儲能側,長時儲能技術(機械儲能、熱儲能、氫能為代表)取得技術突破,實現日以上時間尺度調節。

  (3)鞏固完善期(2045-2060年):用戶側與電力系統高度靈活互動,消費電能同時生產電能的電力用戶涌現;電源側,新能源逐步成為主體電源,電能與氫能深度融合利用;電網側,有望打造輸電輸氣一體化的“超導能源管道”;儲能側,覆蓋全周期的多類型儲能協同運行。

  電力需求側響應(DemandResponse)是指電力用戶基于價格信號或激勵措施,通過暫時調整其用電需求,減少或增加特定時段的用電負荷,從而保障電網穩定運行,促進電力供需平衡的行為,具體而言:

  (1)電力需求側響應和儲能是一種競合關系:均作為靈活性調節資源在新型電力系統中發揮重要作用;電力需求側響應基本技術(電力預測、電力交易、電力調度等)也有助于儲能設施的精準調控。

  (2)電力需求側響應的商業模式隨著電力市場化制度的不斷深化而完善:短期缺電、中長期新能源發電比例不斷提升,倒逼電力市場化改革進程不斷推進,有利于電力需求側響應套利機制的完善。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,短時新型儲能也在不斷發展;2030年以后,儲能和需求響應成為電力系統靈活性提升的主力,電動汽車參與靈活性調節比重逐步提升;未來隨著工商業電氣化、電動車保有量提升及分布式能源的進一步發展,精準調控的需求越來越大,電力需求側響應具備長期發展的重要潛力。

  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、微電網和分布式電源的市場主體地位,加強電力需求側管理,是中央關于實現碳達峰、碳中和的重要工作內容,也是“十四五”期間和未來一段時期內電力行業發展的關鍵方向。隨著新能源大規模并網,電源側的波動性和不確定性增強,構建新型電力系統將為新時代能源電力發展指明方向。新型電力系統的四大特征包括:安全高效:作為基本前提,確保電力系統安全穩定、高效運行;清潔低碳:作為首要目標,滿足經濟社會高質量發展的電力需求,非化石能源發電逐步轉變為裝機主體和電量主體,能源消費低碳化、綠色電力市場化;柔性靈活:作為重要支撐,源網荷儲多向協同、靈活互動;發展靈活發電技術、各類儲能技術和柔性電網;智慧融合:作為基礎保障,進行技術創新和機制體制創新,將數字信息技術融合電網。

  電力系統的最終目標在于滿足用戶的用電需求,電力規劃和電力系統運行需要以負荷曲線為基礎。為了優化“駝峰形”的負荷曲線,需要提前調度需求側資源以引導用戶行為。具體措施為:

  (1)通過可中斷負荷在高峰、電價較高時段進行功率調節和壓減;

  (2)通過改變用戶側的行為使電力負荷可轉移。充分調度需求側資源在電力規劃和運行管理中非常重要。通過設計合理的電價和激勵政策,提倡綠色節能的生活方式等措施,從而引導電力用戶調整其用電行為、自發優化負荷曲線,在電力運行管理之前或期間縮小負荷曲線的峰谷差,平滑負荷曲線,在負荷高峰時段提供需求向下靈活性,降低電力供給難度和成本,保障電力系統安全穩定運行。

  不同資源提供靈活性的特性、優勢和成本存在明顯差異。

  (1)考慮前期需求側響應平臺建設和固定資產投入等成本投入,需求響應的固定成本投入為200-400元/千瓦,相較于其他資源,需求響應提升電力系統靈活性的成本更低。

  (2)在調節尺度上,目前可做到的是日度級的中時調節。隨著電力系統數字化的不斷升級及電力市場化的不斷深入,未來需要做到日前及日內級別的短時調節。

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