创新优化电力需求响应，支撑新型电力系统建设

周伏秋，王 娟，赵晓东，邓良辰

（中国宏观经济研究院 能源研究所，北京 100038）

0 引言

党的二十大报告提出要加快规划建设新型能源体系，加强能源产供储销体系建设，确保能源安全。碳达峰碳中和战略部署也要求加快建设新型电力系统。电力需求响应能够通过多种经济激励，引导电力用户根据电力系统运行的需求，自主调节用电行为，实现电力负荷的削峰填谷和灵活调整。电力需求响应不仅能缓解短时的电力供需矛盾，还能缓解可再生能源电力消纳困难，从而保安全、促消纳，提质电力安全降碳，助力新型电力系统和新型能源体系建设，保障电力经济和能源经济高质量发展［1］。

1 电力需求响应实施的新进展与成效

1.1 电力需求响应政策体系趋于健全

国家层面从战略规划到专项政策均将需求响应作为能源电力发展的重要内容纳入其中，为需求响应发展提供了良好的政策引导和发展环境。一是发展目标。《“十四五”现代能源体系规划》明确提出到2025年，电力需求响应能力将达到最大负荷的3%～5%，其中华东、华中、南方等地区将达到最大负荷的5%左右，为需求响应发展指明了方向。二是资源培育。《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》要求全面调查评价需求响应资源并建立分级分类清单，形成动态的需求响应资源库。三是市场建设。《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》《电力并网运行管理规定》《电力辅助服务管理办法》等系列政策通过不断健全市场机制，加强引导用户侧可调负荷资源等新型市场主体参与市场交易，充分激发和释放用户侧灵活调节能力。四是价格机制。《关于进一步完善分时电价机制的通知》通过优化尖峰电价、峰谷电价机制，加强价格信号对需求侧资源的引导，充分挖掘需求侧调节能力。

地方层面在组织实施、资金来源、主体培育等方面积极探索，形成了极具地方特色的需求响应落地举措，有效推动了需求响应能力快速提升。全国已有20余个省市出台了需求响应实施细则，结合本地电力供需形势、电力市场建设进程、负荷资源特性等多重因素，不断将需求响应工作向纵深推进［2］。典型省份需求响应实施关键要素如表1所示。

表1 典型省份需求响应实施关键要素Table 1 Key elements of demand response implementation in typical provinces

1.2 电力需求响应实践成效明显

近年来，电力需求波动加剧，尖峰负荷攀高，峰谷差持续拉大，区域性、时段性电力缺口问题凸显。仅从供给侧着力应对短时高频电力波动成本较高，需综合考虑调度负荷侧资源，确保系统协同安全运行。同时，新兴市场主体不断涌现，分布式光伏、用户侧储能、电动汽车等进一步模糊供需两侧的边界，5G 基站、数据中心等新型高载能主体高速增长形成新的用电增长极。针对上述情况，各地在持续加强电力供应的基础上，充分挖掘需求侧资源潜力，加快推动供需两侧协同互动，共同保障电力系统安全经济高效运行［3］。

（1）电力需求响应保障电力运行安全。近两年高温极寒干旱等极端天气频发，叠加最大负荷不断攀高，对电力安全稳定供应带来极大挑战。多地深入挖掘需求侧资源，实施需求响应，有效应对短时电力缺口，确保电力系统平稳运行。江苏已培育削峰需求响应资源超1 000万kW，填谷响应能力超300万kW，实时需求响应能力超200 万kW。2022 年迎峰度夏期间，全国遭遇大范围、长时间罕见高温天气，江苏为应对电力负荷持续高位运行，充分发挥需求响应缓解电力供需矛盾的作用，稳妥有序保障了电力供应安全平稳。山东建立了706万kW削峰、401万kW填谷可调节资源池，2022 年迎峰度夏期间，山东最大响应负荷397万kW，有效覆盖了短时电力供应缺口，避免采取有序用电措施。

（2）电力需求响应促进可再生能源消纳。各地积极推动电力负荷与可再生能源消纳协同联动，通过实施填谷需求响应有效促进可再生能源就地消纳利用。山东可再生能源发展迅速，风电、光伏发电装机占比达30%以上，为促进可再生能源消纳利用，山东多次组织填谷需求响应。2021年春节，山东组织全省范围填谷响应，最大填谷负荷40.82万kW，促进新能源消纳63.86 万kWh，有效缓解了春节期间弃风弃光现象。上海利用电力需求响应平台，采用“日前邀约、日内定时调用”模式，通过用户侧智能终端自动接收需求响应指令，事后自动恢复，打造“无感调控”填谷响应。2022年春节，上海最大填谷负荷4.1 万kW，累计填谷电量7.1 万kWh，消纳清洁能源2.2万kWh。

（3）电力需求响应汇聚负荷侧资源形成合力。近年来，可再生能源、储能等电力技术迅猛发展，“云大物智移”等新一代信息技术加速推进，电力市场化改革深化也催生了各种类型的新兴主体。作为一种需求侧资源的聚合形态，虚拟电厂将多元化的负荷侧资源聚沙成塔、协调优化，形成规模化的调节能力，支撑电力系统安全、经济、高效、绿色运行。例如，冀北虚拟电厂聚合可调节工商业用电负荷、蓄热式电采暖、智慧楼宇、智能家居、用户侧储能等11类可调节资源，覆盖张家口、秦皇岛、承德、廊坊、唐山等冀北5市和北京市，总容量超30万kW。

2 电力需求响应发展面临的新形势和新要求

当前电力系统正发生深刻变革，供需两侧都呈现出新的特征。在新型电力系统和新型能源体系建设背景下，一方面，保安全和促消纳都要求电力需求响应发挥更大作用；另一方面，技术创新和市场建设也为电力需求响应创造了更好条件。

2.1 新型电力系统建设需各环节协同发力

党的二十大报告提出积极稳妥推进碳达峰碳中和。对于电力领域而言，安全、低碳、高效既是实现碳达峰碳中和的内在要求，也是建设新型电力系统的重要目标。要同时实现安全、低碳、高效等目标要求，就需要从电力系统各环节综合发力，而电力需求响应是负荷侧发力的重要途径。新型电力系统建设面临诸多新形势，风电、光伏等可再生能源大规模接入电力系统，电力用户也呈现多元化的负荷特性和用电行为，电力供需两侧的波动性都在上升。近年来，电力系统面临着燃料成本高涨、电力供需形势多变、灵活调节资源紧缺且昂贵、短时尖峰用能频繁出现等新的挑战，而电力需求响应能以较低的经济成本实现电力负荷的双向灵活调节，不仅能在出现电力供需缺口时引导用户削峰响应，也能在可再生能源消纳困难时引导用户填谷响应，还能在市场规则之下参与电力市场实现资源优化配置，从而满足新型电力系统安全、低碳、高效的目标要求。

2.2 电能替代催生更为丰富的需求侧资源

电能具有清洁、安全、便捷等优势，我国电气化进程持续向前推进，特别是近年来电能替代加速实施使得终端用能电气化率进一步提升。根据中电联数据，我国电能占终端能源消费比重从1985年的7%提高到2020 年的27%左右，未来电气化发展还有很大空间。随着工业、交通、建筑、农业、居民等重点领域电能替代的发展，多元用电负荷的涌现将创造更丰富的需求侧资源，从而为电力需求响应的创新优化打造坚实的基础。例如，工业领域推广电炉钢、电锅炉、电窑炉、电加热、工业绿色微电网等技术，在扩大电气化终端用能设备使用比例的同时，也提升了工业领域参与需求响应的能力。又如，交通领域加快推进交通工具电气化，大力推广电动汽车，而电动汽车参与需求响应有巨大的发展潜能。再如，在建筑领域，大型公共建筑围绕减碳提效实施电气化改造，也可以通过虚拟电厂的聚合，形成巨大的需求响应资源。随着电能替代的推进，未来电力需求响应将有更加多元化的参与主体、规模更加庞大的需求响应资源。

2.3 技术和业态创新激发电力需求响应潜力

党的二十大报告提出:“加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合”。随着新一代信息技术的蓬勃发展和能源科技创新的深入推进，能源行业将加快数字化智能化升级。技术和业态的创新同样将在新型电力系统建设中发挥关键作用。而对于电力需求响应而言，技术创新将使得多元化资源的聚合变成可能，新业态和新模式将不断涌现。近年来备受关注的虚拟电厂就是典型例子，虚拟电厂通过新型通信和控制技术，依托负荷聚合商等主体和整套的系统及管理模式，将可调节负荷、储能、电动汽车等电力用户侧资源进行聚合和协调优化，从而形成规模化的调节能力，也是参与需求响应的重要主体。未来随着虚拟电厂聚合规模的扩大、资源类型的丰富，其参与常态化电力供需互动，将提升电力需求响应的潜力和作用。

2.4 体制机制改革为电力需求响应创造更好的市场条件

我国电力市场建设持续深入推进。交易规模方面，2021年，全国电力市场交易电量合计为37 787.4亿kWh，同比增长19.3%，市场交易电量占全社会用电量比重为45.5%，同比提高3.3 个百分点。市场建设方面，市场体系日益健全，电力市场正在朝着“优先发电合约+市场化中长期交易+现货市场交易+辅助服务交易”的多级市场方向发展。2022 年1 月18 日，国家发展和改革委员会发布《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》，明确构建多层次市场的建设目标，省（区、市）电力市场发挥基础作用，区域电力市场贯彻国家区域重大战略，缓解电力负荷与资源区域分布不平衡矛盾的市场建设格局进一步清晰。而电力需求响应主要依靠市场化的激励手段，通过价格等信号，引导用户调节用电行为。电力市场化的持续推进和电价机制的进一步理顺，都将为电力需求响应的开展创造更好的条件。

3 新形势下创新优化电力需求响应的相关建议

面对新的形势、机遇和挑战，亟需更好发挥电力需求响应的作用，从政策、技术、市场、产业、标准等方面统筹考虑、创新优化，助力新型电力系统和新型能源体系建设，供需协同保障我国电力系统安全运行［4—7］。

3.1 强化顶层设计，积极推动市场化运行模式

建议进一步明确电力需求响应在新型电力系统中的定位和作用，加快建设政策标准完善、技术理念先进、应用场景丰富、源网荷储互动的电力需求响应模式，提升电力需求响应支撑电力系统安全、经济、绿色运行的能力。加快开展需求响应资源调查和分级分类管理工作，构建动态更新的需求侧资源清单。进一步完善电力需求响应相关政策与现代能源体系建设的政策衔接机制，持续优化电力需求响应能力与中长期电力规划的有效匹配，加快推动电力需求响应常态市场化运行，强化完善零售侧峰谷电价形成机制，有序推动电力需求响应纳入调度运行。

3.2 鼓励技术创新，深挖负荷资源潜力

建议依托新型电力负荷管理系统建设，持续推动创新技术应用。充分利用“云大物智移”等新一代信息技术，为海量、分散负荷资源接入聚合平台提供支持，积极适应新型电力系统的建设。强化电力负荷管理系统应用功能，鼓励开展负荷紧急快速响应技术研究与应用，提高负荷管理的及时性、精准性，有效服务电力需求响应的开展。加大车网互动、数据中心、5G基站、冷链冷库等新兴用电负荷的用电特性研究，为新兴用电主体参与电力需求响应创造必要的技术条件。

3.3 坚持市场配置，因地制宜探索新模式

建议因地制宜推进以市场为主导，政府统筹协调的电力需求响应市场化建设。注重效率、兼顾公平，紧密结合各省市电力需求响应的实践，在具备条件的地区，加快推进电力需求响应与电力市场融合发展、常态化连续运行［8］。积极研究在现货试点省份，电力需求响应参与现货电能量市场和辅助服务市场的具体实现形式，深入分析具备可靠响应能力、满足调度运行调节需求的需求响应资源获得容量补偿的实施方案。针对实施条件尚不成熟、负荷侧资源不足的区域，探索推动形成跨区域需求侧资源互济共享机制，以提升区域整体需求响应能力为目标开展工作。

3.4 加强业态培育，鼓励各地先行先试创新

鼓励电能服务公司、售电公司、综合能源服务公司等充分发挥渠道和专业优势，以负荷聚合商或者虚拟电厂的形式，聚合可中断负荷、分布式电源、户用储能等多元化的负荷资源，创新用电服务模式。积极推动负荷聚合商的电力需求响应能力认证评级，鼓励形成经认证的聚合负荷响应能力并纳入区域电力规划统筹考虑。加快探索在集中用电区域多元化开发智能用电应用场景，开展智能工厂、智能园区等应用示范，支持智能电网建设应用，支撑智慧城市发展。

3.5 完善标准体系，加速推动行业规范化

建议进一步加强电力需求响应相关标准编制和修订工作。充分研究当前电力需求响应实践中的新技术、新主体、新模式，进一步修订电力需求响应相关标准。进一步推动电力需求响应信息交换规范的制定和修订，支撑不同厂商用电设备间的信息交互标准化操作。加快建立和完善适用于分布式资源开展电力需求响应的数据交换、数据安全等方面的标准制定。积极推动电力需求响应基线负荷计算方法的统一与优化。D