源网荷储一体化的重大机遇

2021-12-20丛鹏伟张高

能源 2021年12期

文 | 丛鹏伟张高

作者供职于国网能源研究院有限公司

源网荷储一体化运行，深度融合了低碳能源技术、先进信息通信技术与控制技术，实现源端高比例新能源广泛接入、网端资源安全高效灵活配置、荷端多元负荷需求充分满足，具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好的特征。源网荷储一体化运行是电力行业坚持系统观念的内在要求，是实现电力系统高质量发展的客观需要，是提升可再生能源开发消纳水平的必然选择，对于促进电力保供和推动新型电力系统建设具有重要意义。本文围绕新形势下源网荷储一体化运行的发展机遇，结合国内外源网荷储互动的发展经验及启示，提出促进源网荷储互动的市场交易机制，并从健全市场机制、完善调度规则和强化管理监督等方面为新兴市场主体参与电力市场提供政策建议。

一、充分认识推进源网荷储一体化运行的重大意义

（一）对促进电力保供的意义

源网荷储一体化运行是用户有序用电管理的重要保障，能够促进供需精准匹配，有力确保电力可靠供应。近期，我国电力供需紧张引发广泛关注。过去电网调控的主要模式是“源随荷动”，当用电负荷突然增高，但电源发电能力不足时，供需不平衡将严重影响电网安全运行。源网荷储一体化运行能够深入挖掘系统灵活性调节能力，推动煤电灵活性改造、抽水蓄能电站建设、化学储能规模化应用、客户侧大规模灵活资源互动响应，实现电网调控由“源随荷动”向“源荷互动”转变，促进供需两侧精准匹配，提升了供需资源配置质量和效率。

（二）对推动新型电力系统建设的意义

源网荷储一体化运行能够丰富电网调节资源、提升系统平衡能力，是支撑可再生能源大规模并网的重要力量。随着新型电力系统深入推进，可再生能源大规模发展，其随机性和波动性对系统平衡能力提出了更高的要求。“去煤电化”势在必行，将导致传统调节资源减少。源网荷储一体化运行可将各类规模小、缺乏优化管理能力的分散资源聚合，形成具有一定规模、响应调节能力突出的市场主体，能利用市场价格激励机制更充分地挖掘负荷侧的系统调节潜力。据统计，京津唐地区2020年通过聚合电动汽车40万辆、储能20万千瓦、空调8000万台、电采暖163万户，实现400万千瓦的调峰能力。

源网荷储一体化运行能够降低系统平衡资源投资建设成本，对于提高新型电力系统投资建设效率效益都有重要支撑作用。通过源网荷储一体化运行形成的规模化调节能力，能替代传统机组系统平衡功能、缓解系统平衡压力；同时，单位可调容量下源网荷储一体化运行相比于传统火电机组具有更低的投资建设成本。据测算，在国家电网经营区内可调容量满足尖峰负荷5%时，可延缓设备投资3900亿元。电源规划的变化也将影响电网规划，因此源网荷储一体化运行的建设和推广将进一步引导优化电源和电网规划战略。

二、源网荷储一体化运行面临的发展机遇

国家推动碳达峰碳中和系列政策部署，进一步明确了可调节负荷资源对系统安全、碳减排的重要作用。电力保供期间，中央部委及地方政府也发布了激励需求侧资源参与系统调节的支持政策，深入推进源网荷储一体化运行的政策环境逐步建立健全。

一是新形势下国家出台多个利好政策为源网荷储一体化运行提供坚强发展保障。《2030年前碳达峰行动方案》要求，大力提升电力系统综合调节能力，加快灵活调节电源建设，引导自备电厂、传统高载能工业负荷、工商业可中断负荷、电动汽车充电网络、虚拟电厂等参与系统调节，积极发展源网荷储一体化。国家能源局发布促进今冬明春电力保供特急通知，要求激发需求侧等第三方响应能力，全面推动高载能工业负荷、新型储能、电动汽车充电网络、负荷聚合商等参与辅助服务市场，激励需求侧主动参与系统调节，减少系统运行峰谷差。

二是新兴市场主体在用户侧的快速渗透使得源网荷储一体化运行具备良好的物理基础。双碳目标下，我国能源结构调整和消费低碳化转型，分布式能源装机容量和需求响应比例的持续提升，需求侧资源正成为电网调峰调频与功率平衡的重要组成部分。新兴市场主体在聚合分布式电源、实现源网荷储互动中具备广阔的发展潜力。

三是愈加成熟的电力市场给源网荷储一体化运行带来更广阔市场空间。电力市场改革快速推进，中长期交易体系初步建立，现货市场试点范围、频次、规模不断扩大，电力市场体系的逐步完善不断催生源网荷储互动的新业态和新模式，新兴市场主体较好的灵活性和兼容性使得其在竞争中具有发展潜力，进一步激发主观能动性参与电力市场交易。

四是“大云物移智链”等信息技术的快速发展为源网荷储一体化运行提供有效技术支撑。随着大数据、云计算、物联网、人工智能和区块链等信息技术的快速发展，能源互联网的信息监测、状态感知、多方通讯等能力快速提升，源网荷储互动的技术支撑能力显著提高。

三、国内外源网荷储互动的发展经验及启示

（一）国外源网荷储互动的发展经验及启示

国外新兴市场主体的发展有效助力源网荷储互动。国外新兴市场主体有效聚合用户侧需求，通过对用户侧需求响应资源的整合，代理电力用户统一参与电力市场交易和为电力系统运营商提供辅助服务获得经济收益。新兴市场聚合体在电源侧也有着丰富的实践与创新经验。欧洲电力市场规则体系和技术支持系统相对成熟和完善，新兴市场聚合体在欧洲电力市场中展现了分布式能源的成本优势和灵活性，获得了可观的经济效益，同时也降低了分布式能源波动性对市场的负面影响。国外源网荷储互动主要有以下三个方面启示：

一是注重市场培育，鼓励市场主体参与，激发市场主体的主观能动性。发挥政府的引导作用，通过鼓励用户参与需求响应以促进需求响应技术的发展和市场主体的培育，并适当设立政策激励和补偿机制以保障市场的平稳起步。

二是加强技术研发，鼓励自主创新与引进利用相结合，完善技术体系。注重技术创新对新兴市场主体的促进作用，通过将自主创新与引进吸收外来技术相结合，打造具备自主知识产权的技术体系，为新兴市场主体提供技术支持。

三是统筹优化交易品种和交易机制设计，促进新兴市场主体培育与发展。欧洲和美国普遍建立了包括中长期交易、现货交易和辅助服务市场的完整市场体系，为市场主体提供丰富的交易品种和交易机制，保障新兴市场主体获得合理的经济回报，促进产业健康可持续发展。

（二）国内源网荷储互动的发展经验及启示

源网荷储互动在我国也有着丰富的实践与创新经验。冀北、江苏和上海等省份都根据省情实际开展了新兴市场主体的探索建设。冀北全域源网荷储一体化运行综合示范工程，资源覆盖张家口、秦皇岛、承德等五地市，参与华北调峰辅助服务市场。该试点拓展了电网企业盈利增长点，形成商业新业态，为综合能源服务商、辅助服务供应商、能源聚合商、售电公司等市场主体开辟了新业务。上海电网作为国内最大的城市电网，具有典型的受端电网特征，经常出现区域性、季节性、时段性的电力供应缺口，长期处于“紧平衡”状态。目前，已在黄浦、世博、张江和上海经研院办公区建成4个源网荷储一体化运行示范项目，聚合需求响应调节能力参与调峰辅助服务。

展望国内新兴市场主体发展趋势，在聚合形态上，新兴市场主体由传统的电源侧逐步向用户侧扩展，形成了包含源-网-荷-储各要素的聚合实体，新兴市场主体的聚合形态更加多样化；在控制方式上，新兴市场主体逐步由集中式控制向分布式控制转变，以区块链、分布式算法等先进技术提高优化效率，通过区域代理的局部优化形成相互运行解耦、信息高度共享的松散型控制关系；在业务模式上，新兴市场主体参与电力市场的意识与意愿逐步增强，参与市场的交易品种由单一的电能量市场向辅助服务市场、电力金融市场、碳市场拓展。

四、促进源网荷储互动的市场交易机制设计

当前，我国电力市场建设与改革正在加速推进。为促进新兴市场主体的充分利用、提升系统灵活性、促进源网荷储互动，需要在顶层设计中考虑新兴市场主体的参与机制。结合我国电力市场建设路径，分为近期、中期和远期三阶段分别设计新兴市场主体参与电力市场的交易机制。

近期，新兴市场主体参与市场的主要作用是在高峰时段提供系统调节能力，在低谷时段提供可再生能源消纳空间，在交易品种上可以开展需求侧资源与可再生能源的置换交易和需求响应服务交易。中期，随着市场机制的不断完善，现货市场逐步建立并推广，形成反映电能时空价值的价格信号，可逐步放开新兴市场主体参与现货市场，通过价格信号引导新兴市场主体削峰填谷。同时，继续鼓励新兴市场主体参与调频、备用等辅助服务品种交易，增强系统调节能力和运行灵活性。远期，将逐渐丰富电力市场交易品种，探索建立容量市场机制，利用市场化手段引导电源有序发展。同时逐步引入绿证交易、期货、期权等电力金融交易品种，完善市场体系。