《煤电沙龙第八期 | 开发需求侧资源促进电力低碳转型》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-07-30
  • 过去几十年我国社会经济发展取得了举世瞩目的成绩。十八大以来我国经济发展进入新常态,高质量发展越来越受到重视;电力发展由过去的数量扩张到更加重视发展质量,已经具备了电力高质量发展与低碳转型的基础。

    作为具有经济性、可靠性、灵活性、低碳性等特点的资源,需求侧资源受到越来越多的重视和关注,它的作用也从传统的“减少需求”扩展到“灵活调节与消纳并举”的新阶段。电网转型的新形势和经济发展的新常态也给需求侧资源带来前所未有的机遇。

    在由中国社会科学院生态文明研究智库主办,由中国能源网协办的“中国煤电发展之路辨析”系列沙龙第八期中,华北电力大学经济与管理学院、能源市场研究所所长董军,国家电力投资集团中电国际政策研究室主任王冬容对我国开发需求侧资源促进电力低碳转型进行了讨论。

    需求侧资源的内涵和外延

    通常在谈到电力部门的低碳转型时,大家更加关注的是从供给侧出发,通过大规模开发可再生能源、降低煤电来实现电力供应的低碳化。

    但应当看到,随着能效、分布式能源技术进步、交通运输工具的电气化、电力的市场化改革、能源互联网发展、综合能源服务兴起等,电力消费者正越来越多地成为电力生产者,参与到电力的平衡与系统运行当中,需求侧资源在提高系统安全稳定运行和可再生能源消纳方面开始展现出了巨大的潜力。

    我们通常将用户侧的分布式光伏、分散风电、燃气热电冷联供等清洁能源发电资源、储能设施、电动汽车和需求响应等各类资源进行整合,通过智慧能源管理系统进行管理,作为虚拟电厂,参与电力系统运行和电力市场交易,称为需求侧资源。

    华北电力大学经济与管理学院、能源市场研究所所长董军表示,需求侧在能源和电力领域是一个非常重要的组成部分,电力供需的特点是实时平衡,因此我们以往在做电力规划和运行时,都是先进行需求预测。过去我们只是关注需求侧用户的用能和电力消费,现在我们已经开始提出需求侧资源,在此以后,它在内涵和外延方面都发生了很大的变化。

    具体来说,需求侧管理由被动向主动转变,过去更多的是从供应侧出发,用户侧是被动的,目前用户侧变得越来越主动,驱动因素主要有体制机制改革的激励和在电改中出现的售电公司和综合能源服务公司等新型主体;此外,需求侧管理也从管理变为服务,过去主要是政府行为,现在出现了新的服务主体、服务模式和新的业态;需求侧资源的作用也从节能和负荷管理手段,变为助力清洁能源消纳、提高系统灵活性的调节资源。

    需求侧资源与电网的协同效益

    需求侧资源提供的服务的价值体现在以下几方面:一是削峰,体现安全价值和经济价值,国内已有大量很有成效的实践;二是平衡服务,或者调峰服务,体现了促进清洁能源消纳的价值;三是调频、紧急备用、调压等辅助服务,体现的是安全价值;四是减少电网阻塞,体现电网中不同位置的资源的容量价值。这些功能对应不同的服务时间,如一年中使用十几到几十小时的削峰服务,到日内的平衡服务,再到实时调频服务,这些服务的自动响应程度不同,对技术支持系统的要求也不同。

    在电力系统中,供给侧和需求侧两端都是自变量,而电网是一个因变量,电网跟随供应侧和需求侧的变化而进行相应的转型。国家电力投资集团中电国际政策研究室主任王冬容表示,在需求侧资源的角色转换中,电网也正在发生着深刻的变化。我国电网正在向第三代电网发展,就是说整个电力系统从大机组、特高压互联的第二代大电网模式,向着数字化、智能化的双向互动的第三代电网转型。

    王冬容认为,电网的转型升级会促进需求侧资源的开发利用。首先,新型电网系统应能够适应大规模可再生能源消纳,同时有强大的抗风险和自愈能力。此外,新型电网能够适应数字化、信息化和人工智能的深度融合。因此,电网的转型升级对于需求侧资源的开发,是一个非常好的推动和反馈。

    “十四五”应加强需求侧资源开发利用

    王冬容表示,“十四五”是我国需求侧资源得到充分开发和利用的第一个五年,需求侧资源应该与供给侧资源同等甚至是优先对待。综合考虑可调负荷、电动汽车、分布式能源、储能等资源,我国“十四五”时期的需求侧资源总量可达1.5亿千瓦,能够满足电力系统3%-5%的尖峰负荷。目前全国各地3%-5%的尖峰负荷分布基本都在50个小时之内,如果用供应侧去投资的话,尤其是大量上煤电厂的话,光从投资量来讲,至少需要五千亿以上的规模去满足,而我们如果用需求侧资源,预计只需1/7到1/10的投资规模。由此可见,“十四五”时期,需求侧资源可以很大程度的避免的煤电的无序扩张和大规模的资源浪费。

    董军表示,我国能源资源与负荷中心存在着逆向分布,需要将西部大量新能源远距离输送到中东部负荷中心,新能源比例增大影响电力系统安全稳定运行,受端需求侧资源应该发挥重要作用。一方面,发展分布式清洁能源,满足部分本地需求,减少远距离输送;另一方面,通过需求响应,提供系统调节手段,与跨区输电通道建设、输电网和配电网的灵活运行、送端风光火打捆外送和火电机组灵活性改造等共同作用,助力新能源的消纳。

    王冬容指出,需求侧资源的开发和利用分为邀约型和市场型。邀约型指在没有电力市场的情况下,由政府部门或调度机构牵头组织,各个聚合商参与,共同完成邀约、响应和激励流程。目前我国邀约型做的较好的是江苏,2019年其削峰规模达到402万千瓦,基本达到最高负荷的3-5%。这充分表明即使在没有成熟的电力市场条件下,我国依然可以较好的开发利用需求侧资源。

    董军表示,未来随着我国电力市场化改革的持续推进,需求侧资源将能分别参与现货市场、辅助服务市场和容量市场,经济价值能够得到更好的体现,同时获得更广阔的收益,这将会进一步促进需求侧资源的发展。

    需求侧资源开发利用的机遇与挑战

    董军强调,目前在需求侧的资源利用方面未来还存在很多挑战。一是虽然我国出台了很多政策,但是这些政策多为国家、宏观层面,落实到地方层面还存在一些挑战。二是市场机制的滞后,需求侧资源的价值要通过市场机制来实现,目前需求响应的实施仍以管理手段和补偿机制为主,市场竞价方式有所尝试,但是还没有与电力市场建设有机结合;三是需求侧资源开发利用需要投入大量资金,包括配电网的建设、通信设备的投资等,在规模经不足、成本效益不高的情况下,需求侧资源的快速发展存在挑战。

    需求侧资源的开发利用要充分发挥聚合商的作用,聚合商相当于虚拟电厂运营商,聚合分布式能源、工业、商业、居民用户需求响应资源、储能、电动汽车资源,参与各类需求响应项目,参与电能量市场、辅助服务市场和容量市场。需求侧资源通过聚合商形成合理规模,从而有能力提供电力系统所需要的服务,聚合商通过精确预测发电功率和用电负荷、分析各类资源的成本效益、优化合同组合和套利等多种方式获取收益,实现多方共赢。

    当前,我国需求侧资源的发展面临着前所未有的机遇,从能源转型的战略部署,到终端用能电气化的推进,从大数据、互联网时代的发展,到电力市场的构建和完善,都为需求侧资源的开发利用奠定了基础。

    因此,在推动电力系统低碳转型过程中,在关注供应侧结构性改革的同时,我们更应该将目光投向需求侧。电力行业应该抓住机遇,克服挑战,充分发挥需求侧资源的经济性、可靠性、灵活性、低碳性特点,为煤电的转型与退出提供有效的解决方案。

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    • 深入推动能源革命 促进绿色低碳发展(调查研究 凝聚共识) ——农工党中央调研组对北京、宁夏等地开展重点考察调研 实现碳达峰碳中和,是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求,是中共中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。受中共中央委托,围绕“统筹推进碳达峰碳中和,深入推动能源革命,加快建设能源强国”主题,4月24日至25日,农工党中央主席陈竺、农工党中央常务副主席何维率领农工党中央调研组在北京实地开展2022年重点考察调研;6月2日,农工党中央组织召开重点考察视频调研座谈会,以线上方式调研宁夏、青海和甘肃等地的相关情况;6月6日至9日,陈竺率领农工党中央调研组到宁夏、甘肃部分企业开展实地调研。 紧锣密鼓的实地走访,深入细致的交流探讨,开诚布公的建言献策,调研组紧扣主题,认真听取能源企业、相关部门负责同志意见建议。 线上线下结合,提升调研质效 调研组在北京为期两天的时间里,深入4家企业,召开了4场座谈会,了解能源企业在推动能源革命等方面所作出的探索和积累的经验,以及当前存在的困难与挑战。 国家电力投资集团有限公司是我国唯一拥有核电、火电、水电、风电、光伏发电、生物质发电等全部发电类型的能源企业,是全球最大的光伏发电企业,新能源发电装机量、可再生能源发电装机量、清洁能源发电装机量均居世界第一。在国家电投的“国和一号”“御风系统”等科技创新成果模型前,调研组频频提问,与项目负责人交流探讨。 中国石油化工集团有限公司是世界第一大炼油公司、第二大化工公司。“我们明确时间表、路线图,部署13项主要行动、37条具体措施,全方位推进化石能源洁净化、洁净能源规模化、生产过程低碳化,积极引领我国能源化工行业低碳转型进程。”中国石化副总经理喻宝才说,“把绿色低碳发展打造成中国石化的亮丽名片。” 视频调研座谈会上气氛热烈,与会人员摆事实、谈感受,调研组成员们一边听、一边记,并和大家互动交流。 甘肃省风光资源量在我国均排名前列,建设沙漠、戈壁、荒漠大型风光电基地的优势和条件得天独厚,具备基地化、规模化、一体化开发条件。“截至2021年底,全省风电并网装机1924万千瓦,光伏发电并网装机1171万千瓦,新能源装机占全省电力总装机的48.7%。”甘肃省副省长张世珍介绍。 宁夏回族自治区是我国清洁能源发展和传统能源转型的“排头兵”。截至目前,宁夏电力装机规模6214万千瓦,发电量超过1992亿千瓦时,人均电力装机、发电量均居全国第一;新能源电力装机比重达到46%,新能源利用率超过97%,居全国前列。 调研组指出,能源领域要通过消费强度和总量双控、大幅提升能源使用效率、严格控制化石能源消费、积极发展非化石能源、大力开展新型清洁能源科技创新、深化能源体制机制改革等重大举措,加快构建清洁低碳安全高效能源体系,助力国家实现碳达峰碳中和目标。 坚持问题导向,悉心听取意见 “推进‘双碳’工作存在哪些难点”“目前存在什么问题”“如何做出突破、完善解决”……在实地走访调研、召开座谈会、视频调研座谈等过程中,调研组时常抛出问题,并听取各方意见。 提到在绿色低碳转型发展中遇到的问题,中国石油天然气集团有限公司总经理侯启军表示:“化石能源行业碳排放控制压力大,可再生能源产业体系尚不完善,传统能源产业转型成本高。”国家电投总经理江毅说:“如何处理好能源保供和绿色转型之间的平衡,推动煤电与新能源电力的高效协同发展,是摆在能源行业和电力企业面前的一道难题。” 谈及电力保障能力方面的问题,宁夏回族自治区政府副主席赵永清说:“去年以来,煤价总体上处于高位运行,煤电价格严重倒挂,煤电企业发电意愿不强、投资意愿下降。新能源波动性、随机性、间歇性特征明显,对电力可靠供应及电网安全运行带来重大挑战。” 调研组指出,面对多重矛盾相互交织的现实,应从国情实际出发,统筹发展与安全、稳增长和调结构,坚持先立后破,统筹各种能源的发展,积极发展新能源,发挥新能源清洁化、可再生、自给丰富的优势,与化石能源有效衔接,合力保障能源供应链安全。目前,我国新能源规模化发展面临挑战,对此,建议统筹制定新能源与化石能源协调发展政策,建立健全化石能源企业转型、退出机制,制定新能源发展专项规划。加强顶层设计和统筹协调,加快建设完善全国碳排放权交易市场、用能权交易市场、绿色电力交易市场。 聚焦创新驱动,提供科技支撑 调研组了解到,目前我国能源科技和利用效率尚未达到世界先进水平,关键领域技术实力依然不强,必须加大创新力度。 “科技创新有哪些成果?有哪些实践案例?取得了什么成绩?”每场座谈会上,调研组都问得很细。 “国家电投拥有科技人员1.6万余人,近3年来累计申请专利7401件,获得授权专利5058件,发布600项技术标准,主编IEC、ISO两项国际标准,实现国际标准零突破。”江毅介绍,“储能、氢能、绿电交通等领域创新成果不断涌现。” “中国石化大力推进地热业务发展,服务支撑北方地区清洁能源供暖,累计建成地热供暖能力8000万平方米。”喻宝才说。 “中国石油在1500米水深天然气水合物试采、二氧化碳驱油埋藏、油区地热综合利用等新能源领域掌握一批核心技术。”侯启军说,“‘十四五’期间,预计新能源科技投入50亿元。” “甘肃持续加大科研投入。2012年以来,在新能源领域,省级科技计划项目立项149项,支持经费5410万元。特别是实施省级科技重大专项6项,支持经费2800万元,聚焦制约甘肃新能源产业发展的关键共性技术开展集中攻关,为我省新能源消纳和外送技术提供强有力的科技支撑。”张世珍介绍。 调研组指出,要充分发挥创新对发展的推动和支撑作用。立足化石能源、新能源、储能、智能电网等领域,围绕基础研究、关键共性技术、前沿引领技术、颠覆性技术、工程示范应用五大方向,促进产学研深度融合。在化石能源领域,推进煤炭清洁高效开发利用,加大页岩油气绿色开采压裂技术,确保油气基础供应。在新能源领域,大力发展低成本风光电技术,提升电网智能化水平,保证电网既能高效消纳新能源,又能安全稳定运行;在充分保障安全的情况下,研发核聚变关键技术,攻关制氢、储氢、输氢、用氢技术。在储能方面,大力发展高效率、长寿命、低成本的先进储能技术。 据介绍,农工党中央将在此次调研基础上形成调研报告,向中共中央提出有关建议,更好服务国家经济社会发展大局。