“這是今年夏天我們參加電力需求側(cè)響應(yīng)獲得的補貼。”滿面笑容的陳兵介紹這筆錢的來歷時，掩飾不住興奮和激動。
陳兵是南京鋼鐵集團公輔事業(yè)部生產(chǎn)質(zhì)量處處長。南鋼集團參加了江蘇省2016年首次全省范圍的電力需求側(cè)響應(yīng)。
這次活動包含約定響應(yīng)和實時響應(yīng)兩種方式，參與用戶總計達3154戶。其中，約定響應(yīng)全部為企業(yè)用戶，包含普通用戶248戶、負荷集成商24家；實時響應(yīng)以空調(diào)負荷為主，共有1871戶參與，包含非居民空調(diào)用戶1550戶、居民用戶321戶。經(jīng)統(tǒng)計，實際約定響應(yīng)負荷為331萬千瓦、實時響應(yīng)負荷為21.39萬千瓦，合計達352萬千瓦，遠遠超過了美國PJM電力市場創(chuàng)下的單次需求響應(yīng)減少負荷最大164.1萬千瓦的歷史紀錄，位列世界第一。
供需等式的難題
用多少電，發(fā)多少電，保持供需平衡，是電力系統(tǒng)運行的簡單說法。但實際操作起來并不簡單。尤其是近年來，隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和人民生活水平的提高，我國電力消費增速加快，用電量的變化曲線波動越來越劇烈。
一整天、一整年，最大用電量和最小用電量之間的差距正在逐步拉大。尤其是在夏季白天，空調(diào)用電負荷不斷攀升，用電尖峰越發(fā)明顯。這因素加大了發(fā)電量匹配用電量的難度，導(dǎo)致季節(jié)性電力緊缺。
根據(jù)國網(wǎng)江蘇省電力公司發(fā)布的數(shù)據(jù)，2013年江蘇全省最高負荷達到8191萬千瓦，成為國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)首個負荷超過8000萬千瓦的省級電網(wǎng)，其中空調(diào)負荷“貢獻”了1/3的負荷量，約2008萬千瓦。2014年江蘇最高負荷達8206萬千瓦，空調(diào)負荷為2250萬千瓦；2015年全網(wǎng)用電負荷達到8480萬千瓦，空調(diào)負荷2700萬千瓦，占比達到31.84%。到2016年，全省用電負荷更是6次刷新紀錄，達到9238萬千瓦，空調(diào)負荷則超過3000萬千瓦。
面對這種形勢，如何科學合理地發(fā)電以滿足不斷上升的用電需求，確實是一道難解的數(shù)學題。
“雖然江蘇電網(wǎng)用電尖峰負荷不斷‘創(chuàng)新’，用電峰谷差已經(jīng)超過了2000萬千瓦，但持續(xù)時間并不長，僅僅占了全年用電小時數(shù)的0.28%~0.26%。”國網(wǎng)江蘇電力營銷部市場處副處長楊斌點出的問題很關(guān)鍵。
電力負荷是動態(tài)變化的。隨手關(guān)了空調(diào)，又用微波爐熱熱飯，都會引起負荷的波動。為了讓電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，通常會通過調(diào)節(jié)發(fā)電量來迎合用電量的變化，以期達到平衡。
如果為了這一年中幾個小時的高峰再增加發(fā)電能力，面臨的則是電力供應(yīng)能力在大部分時間中的過剩，造成社會和環(huán)境資源的浪費。
既然“供”不能增加，就要在“需”上做文章。這是等式的基本算法。
在電力需求側(cè)做文章，需要人為地降低用電尖峰負荷，這就要讓用電量反過來迎合發(fā)電量。這一迎合的方式通常是由各級政府和相關(guān)政府部門主導(dǎo)的有序用電。
有序用電采取錯峰、避峰、輪休、讓電、負控限電等一系列措施，避免無計劃拉閘限電，將季節(jié)性、時段性電力供需矛盾給社會和企業(yè)帶來的不利影響降至最低程度。從經(jīng)濟學的角度看，有序用電的目標就是將有限的電力資源最有效地加以利用，使社會效益最大化。
南鋼集團是江蘇省的用電大戶，也是有序用電的重點對象。對于負責企業(yè)能源管理的陳兵來說，對這一措施并不陌生：“我們堅決響應(yīng)政府的要求，在用電高峰的時候調(diào)整生產(chǎn)線，總比負荷太高造成整個電網(wǎng)不安全，最后大家都停電要好得多。”
用戶雖然理解，但行政化的有序用電僅僅是電力需求側(cè)引導(dǎo)性的管理。要有效降低尖峰負荷，又減少用戶損失，讓更多的人感覺不到影響，則需要更高效、更有力的市場化機制。
更友好地降負荷
電力需求側(cè)響應(yīng)是指在用電高峰時段或系統(tǒng)安全可靠性存在風險時，電力用戶針對價格信號或激勵機制做出響應(yīng)，自覺、自愿地調(diào)整其用電設(shè)備負荷以滿足電力系統(tǒng)可靠性、動態(tài)優(yōu)化平衡及系統(tǒng)性節(jié)能減排的市場參與行為。對電力用戶來說，響應(yīng)措施要更加自覺、友好。
江蘇省2016年7月26日實施了當年首次全省范圍的電力需求側(cè)響應(yīng)，響應(yīng)負荷達352萬千瓦。這意味著，一旦預(yù)測電力供應(yīng)出現(xiàn)不超過350萬千瓦的缺口，江蘇電網(wǎng)依靠市場化的電力需求側(cè)響應(yīng)即可實現(xiàn)供需平衡，保障正常生產(chǎn)生活。
市場化模式的需求側(cè)響應(yīng)機制最早出現(xiàn)在美國，是為了應(yīng)對電網(wǎng)突發(fā)狀況，保障電網(wǎng)穩(wěn)定性。在我國，2011年1月開始實行《電力需求側(cè)管理辦法》。2012年10月，財政部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于開展電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作的通知》（財建[2012]368號），確定的首批試點城市名單為：北京市、江蘇省蘇州市、河北省唐山市、廣東省佛山市。中央財政安排專項資金，按實施效果對綜合試點工作給予適當獎勵，對通過需求側(cè)響應(yīng)臨時性減少的高峰電力負荷，每千瓦獎勵100元。
2015年3月發(fā)布的《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發(fā)[2015]9號）中，明確指出要積極開展電力需求側(cè)管理和能效管理，發(fā)揮市場機制的作用，促進電力供給側(cè)和需求側(cè)的平衡。
同年4月7日，國家發(fā)改委、財政部印發(fā)《關(guān)于完善電力應(yīng)急機制做好電力需求側(cè)管理城市綜合試點工作的通知》（發(fā)改運行[2015]703號），要求試點城市在2015年夏冬兩季用電高峰及供應(yīng)緊張時實施需求響應(yīng)，吸引用戶主動減少高峰用電負荷并自愿參與需求響應(yīng)，以更加市場化的方式保障電力供需平衡。
這一年，江蘇開始探索在全省范圍內(nèi)實施負荷管理由行政手段向市場化轉(zhuǎn)變。并于8月4日由國網(wǎng)江蘇電力成功組織實施了首次全省電力需求側(cè)響應(yīng)，實際參與用戶513家、參與集成商8家，合計減少負荷超過160萬千瓦。
用電大戶南鋼集團也在這一年首次參加了電力需求側(cè)響應(yīng)，完成響應(yīng)量兩萬千瓦，獲得了補貼，嘗到了甜頭。2016年南鋼集團完成電力需求響應(yīng)量大幅提高，達7.2萬千瓦。陳兵介紹：“我們接到要實施電力需求響應(yīng)的通知后就開始全面準備，還做了詳細方案，哪些短時非必要設(shè)備是可以關(guān)停的，都提前摸了底，所以這次有效降低用電負荷量大大增加了。參與電力需求側(cè)響應(yīng)不但可以獲得經(jīng)濟補貼，更重要的是配合電網(wǎng)柔性削峰，緩解了供需矛盾。”
越來越多的企業(yè)主動調(diào)整生產(chǎn)計劃，參與了江蘇省2016年電力需求側(cè)響應(yīng)。溧水天山水泥公司按計劃關(guān)停了生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的循環(huán)風機和生料研磨電機，并調(diào)慢研磨機，實際判定響應(yīng)12100千瓦，超額完成了響應(yīng)目標。
溧水天山水泥公司生產(chǎn)科科長丁景義對此次電力需求側(cè)響應(yīng)工作非常滿意。“通過合理調(diào)整廠內(nèi)生產(chǎn)計劃，短時間內(nèi)在不影響整體生產(chǎn)計劃的前提下完成自主負荷下調(diào)，給企業(yè)帶來了相應(yīng)的經(jīng)濟補貼，配合江蘇電網(wǎng)完成削峰工作，給整個電網(wǎng)的安全運行做了貢獻。”丁景義說，“這是利己利人的好事。”
工業(yè)用戶的增加，讓政府和電網(wǎng)企業(yè)看到了實施電力需求側(cè)響應(yīng)的潛力。但相對于工業(yè)用戶對電力的剛性需求，非工業(yè)用戶的潛力則更加巨大，大功率非生產(chǎn)電力設(shè)備的參與更加“無聲”。
微負荷響應(yīng)的海量效應(yīng)
2016年預(yù)測最高用電負荷的前一天，國網(wǎng)江蘇電力通過網(wǎng)站、APP、短信和電話4種方式向企業(yè)用戶發(fā)送邀約，并與其雙向互動，實施約定響應(yīng)；對參與實時響應(yīng)的企業(yè)用戶，由國網(wǎng)江蘇電力或負荷集成商依據(jù)事先簽訂的協(xié)議，通過短時調(diào)節(jié)用戶空調(diào)用電降低負荷；居民用戶則通過“智電生活”APP與國網(wǎng)江蘇電力簽訂電子協(xié)議的方式參與實時響應(yīng)，其響應(yīng)負荷均為空調(diào)負荷。
胡佳琪對電力需求側(cè)響應(yīng)的作用深有體會，他是一家電力負荷集成商的工程部總監(jiān)，為南京中央商場(600280,股吧)提供電力咨詢服務(wù)。中央空調(diào)是商場內(nèi)的耗電大戶，南京中央商場通過對空調(diào)的柔性控制，在規(guī)定時間內(nèi)，有效降低了負荷，完成了電力需求側(cè)響應(yīng)。
在電力需求側(cè)響應(yīng)的時間內(nèi)，南京中央商場將夏季的空調(diào)設(shè)定溫度提高了2℃，整個商場的用電負荷下降了800千瓦，但胡佳琪實地了解到“并沒有顧客和售貨員反應(yīng)商場內(nèi)變熱了。”
2016年江蘇的首次電力需求側(cè)響應(yīng)，實施空調(diào)柔性控制改造的中央商場、東方商城等全市38家大型綜合商業(yè)體及賓館、飯店、商場均有參與，有效削減空調(diào)負荷0.8萬千瓦。柔性調(diào)節(jié)空調(diào)負荷對這些單位經(jīng)營沒有造成任何影響。
家住張家港市永聯(lián)村鋼村嘉園永琪園4幢的陸大姐是第一批參加電力需求側(cè)響應(yīng)的居民客戶。
“關(guān)半小時空調(diào)，供電公司還倒給我錢，多好的事！”陸大姐在電力需求側(cè)響應(yīng)的時段里可以選擇調(diào)高空調(diào)溫度，但她直接關(guān)了空調(diào)，生活并沒受影響。
越來越多的居民用戶自愿參與到電力需求側(cè)響應(yīng)的試點活動中來，以居民大功率電器為主的海量微負荷將逐漸成為電力需求響應(yīng)的主力軍。在2016年8月14日至19日的兩次居民電力需求響應(yīng)中，響應(yīng)成功用戶分別為3064戶和4520戶，響應(yīng)負荷分別為1807千瓦和2666千瓦，充分體現(xiàn)了海量微負荷參與需求側(cè)響應(yīng)的巨大潛力。海量微負荷以智能化方式參與電網(wǎng)互動，有效地提升了電網(wǎng)的運行彈性，使電網(wǎng)運行更加安全、經(jīng)濟、高效。
客戶體驗仍需提升
“未來的發(fā)展方向必然是需求側(cè)響應(yīng)的自動調(diào)節(jié)。即不必用戶自己動手操作，這樣更加友好，也更能激發(fā)用戶參與的積極性。”董立軍說著話隨手點開江蘇省電力需求側(cè)管理平臺的網(wǎng)頁。頁面上跳出大大的公告欄，介紹電力需求側(cè)響應(yīng)，并引導(dǎo)如何參與。
董立軍是江蘇省一家電力負荷集成商的負責人，公司成立多年，為4000多家企事業(yè)單位提供配用電等能源監(jiān)測與綜合能源管理服務(wù)。2016年，董立軍的公司組織客戶參與響應(yīng)79.96千瓦，占江蘇省總響應(yīng)量的23%，在8家負荷集成商組織的響應(yīng)量中占到了38%。
董立軍關(guān)注更多的，是如何讓電力需求側(cè)響應(yīng)更加便捷，提升客戶的使用體驗。要做到這些，目前還有許多工作要做。
他將之總結(jié)為“需要建立成熟的商業(yè)模式”：即如何鼓勵客戶參與、客戶響應(yīng)所得從何而來、如何有效快速操控客戶的可調(diào)設(shè)備參與響應(yīng)等等。
其實，江蘇省很早就開發(fā)了專門的需求側(cè)響應(yīng)平臺作為需求響應(yīng)系統(tǒng)，管理模式為由政府主導(dǎo)，電網(wǎng)公司具體組織實施，負荷集成商、電力用戶參與。實施項目類型包括約定需求響應(yīng)、實時需求響應(yīng)兩種。通過兩種方式執(zhí)行自動需求響應(yīng)，一是通過負荷集成商間接開展；二是由需求側(cè)響應(yīng)平臺直接組織部署能量管理系統(tǒng)的非工空調(diào)用戶參與響應(yīng)。補貼核發(fā)按照降低的電力負荷大小，補貼標準均為每千瓦100元人民幣，補貼資金來自尖峰電價年度增收金額。
“尖峰電價年度增收的電費專款專用，經(jīng)江蘇省經(jīng)信委和物價局核定后全部用于獎勵參與電力需求側(cè)響應(yīng)的用戶。企業(yè)用戶以電費抵扣方式獲得補貼，居民用戶則獲得國網(wǎng)江蘇電力發(fā)放的電費紅包。”楊斌介紹了目前江蘇省電力需求側(cè)響應(yīng)實施模式。
然而，尖峰電價增收金額卻無法預(yù)知。每年尖峰時段的長短、用電量都不一樣，最終產(chǎn)生的費用是否能夠匹配用戶參與需求側(cè)響應(yīng)所應(yīng)得的補貼？這二者也是一個動態(tài)的等式。董立軍認為可以通過“設(shè)立專項資金池以及實施更加靈活的電價機制”來解決。但資金池如何設(shè)立、如何管理、其中的資金從何而來等一系列問題依然待解。
美國和歐盟國家目前的電力需求側(cè)響應(yīng)措施已較為成熟，智能計量裝置和可控裝置的推廣普及，以及靈活的電價機制推動了需求側(cè)響應(yīng)在這些國家的廣泛推廣。
尤其是美國，是世界上實施需求側(cè)響應(yīng)項目最多、種類最齊全的國家，各家公司實施基于時間和空間差異的動態(tài)電價機制，通過這一機制，將反映生產(chǎn)成本的電力價格信號傳遞給終端消費者，讓一部分消費者承載這種價格信號，使得資源配置更為有效。最常用的基于時間的價格機制有分時電價、關(guān)鍵峰荷電價和實時電價，這3種需求側(cè)響應(yīng)機制在美國都有較好的實踐。
電力需求側(cè)響應(yīng)就是通過讓用戶參與電網(wǎng)管理而促進他們改變能源消費習慣，這項措施在我國剛剛起步，作為智能用電、能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，要健康發(fā)展，還有很多工作要做，更需要政府、企業(yè)、用戶、市場細細磨合。
雙向調(diào)節(jié)求平衡
2016年12月，北京正在遭遇入冬以來最持久的一次霧霾天氣。和北京“同呼吸共命運”的還有天津、河北、山西、陜西、河南等11個省市。
坐落在北京北五環(huán)外清河鎮(zhèn)的中國電力科學研究院，在此次霧霾中也沒有了以往相對市區(qū)空氣質(zhì)量稍好的優(yōu)勢。中國電科院(300215,股吧)用電與能效研究所副所長閆華光正在辦公室修改電力需求側(cè)響應(yīng)的相關(guān)報告。
在說到江蘇省積極推廣電力需求側(cè)響應(yīng)的做法和經(jīng)驗時，他侃侃而談。“電力需求側(cè)響應(yīng)遠不止治療電網(wǎng)‘尖峰病’這一個功能。”閆華光是業(yè)內(nèi)專家，深度參與相關(guān)行業(yè)標準的制定。
實施需求側(cè)響應(yīng)還可以延緩新增發(fā)電投資，節(jié)約大量資產(chǎn)和資源。閆華光算了一筆賬，以2016年江蘇削減352萬千瓦的電力需求響應(yīng)為例，就相當于少建一座352萬千瓦的發(fā)電廠，可延緩電廠和電網(wǎng)配套投資合計約300億元。
他指著窗外濃濃的霧霾補充說，更為重要的是電力需求側(cè)響應(yīng)還能提高新能源的消納，有效緩解能源和環(huán)境危機。
需求側(cè)響應(yīng)打破了電力供需平衡關(guān)系的傳統(tǒng)思維。用電負荷實時波動，較難預(yù)測，因此長期以來總是根據(jù)負荷的高低來調(diào)節(jié)發(fā)電量的多少。然而，隨著清潔發(fā)電比例的不斷提高、分布式電源的不斷增多，發(fā)電側(cè)也由原來的穩(wěn)定精密操控變得波動而難以控制。
風力和光伏發(fā)電的不可控和間歇性，增加了電力供需平衡的難度。電源的不確定性增加了，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)電力供應(yīng)滿足電力需求的方式已經(jīng)無法適應(yīng)高比例清潔電源接入的需求。
同時，用電側(cè)負荷的變化也在加大，負荷種類增多。但電動汽車、空調(diào)、電儲熱設(shè)備等可調(diào)、可控、可變的負荷也在增加，這就為調(diào)節(jié)電力負荷提供了發(fā)揮更大作用的空間。
此外，用戶側(cè)分布式發(fā)電結(jié)合儲能裝置的發(fā)展，進一步拓展了需求響應(yīng)的領(lǐng)域。分布式發(fā)電用戶可以通過需求側(cè)響應(yīng)措施將自身的電能供應(yīng)給當?shù)仉娋W(wǎng)，作為參與電網(wǎng)管理的一種手段，而不僅僅是削減負荷。
“電源和負荷要能夠雙向調(diào)節(jié)，才能保證大的電力系統(tǒng)的平衡。”說到這里，閆華光拿起筆在紙上三兩下畫出一個簡易的電力供需系統(tǒng)圖。“這就是我們現(xiàn)在說的源—網(wǎng)—荷友好互動，需求側(cè)也能夠參與調(diào)峰，通過調(diào)節(jié)需求側(cè)也可以達到削峰填谷的作用。”
在閆華光的描述中，需求側(cè)響應(yīng)和智能用電、能源互聯(lián)網(wǎng)密不可分。用他的話說，就是源端多能互補，受端柔性可調(diào)。“源端和受端相互配合，雙向互動。用電高峰時，一些非必要設(shè)備在不影響用戶使用的情況下可以自動關(guān)?；蛘呦鳒p負荷運行；在用電低谷時，一些電儲能等設(shè)備可以自動工作。”如此，整個電網(wǎng)才能處于一種動態(tài)的平衡中。
閆華光還就如何促進電力需求側(cè)響應(yīng)發(fā)展提出了一些建議，如機制上，建立靈活售電側(cè)電價機制，激勵用戶參與積極性；政策上，制定和細化參與者補貼標準，設(shè)立專項資金；技術(shù)上，建立信息化系統(tǒng)，提升設(shè)備智能化、自動化水平；標準上，建立統(tǒng)一的需求響應(yīng)信息交互標準，設(shè)立設(shè)備、系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。只有這樣，電力需求側(cè)響應(yīng)這一利國利民、意義深遠的能源供需變革的戰(zhàn)略舉措，才能在更大范圍、更廣領(lǐng)域推廣實施。