新興負荷規模性可調節潛力研究及對電力保供工作建議
(一)新興負荷快速發展,用電規模已較為可觀
數據中心規模大、用電多,分布靠近東部負荷中心。截至2022年底,全國數據中心擁有標準機架數量超過650萬,用電負荷約2000萬千瓦;主要分布在北上廣、江浙等發達地區,近年呈現向西部遷移態勢,目前東部、中部、西部、東北地區占比分別約60%、15%、20%、5%。
5G基站覆蓋率逐步提升,從城市走向鄉村。截至2022年底,我國累計建成投運5G基站231萬座,用電負荷接近1000萬千瓦;先期主要布局在直轄市、省會城市等經濟較發達地區,目前正快速向縣、鄉推廣,東部、中部、西部、東北地區占比分別約50%、20%、25%、5%。
(來源:微信公眾號“中國電力” 作者:國網能源院 唐偉)
電動汽車保有量突破一千萬,分布較為分散。截至2022年底,我國純電動汽車保有量1045萬輛,同時用電負荷超過1000萬千瓦;主要分布在一線城市、經濟發達地區,近兩年“電動汽車下鄉”趨勢顯現。
電制氫仍處于起步階段,多位于沿海、西北地區。截至2022年底,我國在運電制氫項目年產氫量3.3萬噸/年,裝機容量約23.2萬千瓦;多位于沿海、西北地區,主要利用當地豐富的太陽能和風能資源。
經測算,當前四類新興負荷用電量占全社會總用電量的比重已超4%,平均用電負荷已達千萬千瓦級,規模比較可觀。
(二)新興負荷可提供削峰、填谷等可調節服務,但規模性可調節潛力存在較大的差異
數據中心的工作負荷可在不同時間、空間進行轉移,此外空調、儲能設備等也具備調節能力。5G基站通過分時啟停、空調控制、儲能設備等,可實現用電負荷調節。兩者用電負荷密度大、利用小時數高,集聚優勢比較明顯,規模效應較易發揮。
電動汽車通過車網融合(V2G),統籌協調有序充放電,可實現與電網互動。受地理空間分布分散、用車行為差別大、并網控制不便捷等因素限制,規模化可調節潛力有待釋放。
電制氫設備運行功率理論可調節范圍為額定功率的5%-120%,多數通過消納可再生能源制備氫氣。因還處于產業發展初級階段,規模效應將隨裝機增長逐步提升。
(一)部分地區對新興負荷參與需求響應給予一定的政策支持,并積極開展了相關實踐探索
在政策支持上,一是前期需求響應實踐基礎較好的省份提出了鼓勵性政策。例如,江蘇發文鼓勵數據中心、5G基站、充電設施等以獨立戶號參與需求響應。二是部分省份明確新興負荷參與需求響應的補貼標準高于傳統負荷。例如,重慶發文明確削峰響應中工業用戶的補貼為10元/千瓦/次,數據中心、電動汽車充換電站等的補貼為15元/千瓦/次。三是個別省份對新興負荷參與需求響應的智能改造環節給予財政支持。例如,深圳發文明確對5G基站、充電站、數據中心等智能化改造給予比例不等的財政資金支持。
在實踐探索上,數據中心相關案例:中國電信杭州數據中心參與需求響應,削減負荷達1.05萬千瓦;中國移動金華分公司數據中心開展需求響應演練,讓出負荷超過4000千瓦。5G基站相關案例:安徽公司與屬地鐵塔公司簽署協議,確定1.36萬千瓦負荷參與需求響應;湖北施恩公司計劃2023年改造1000座5G基站,預計實現調峰負荷0.4萬千瓦。電動汽車相關案例:湖北電動汽車公司通過對可調直流充電樁的遠程調控完成需求響應,最大削峰負荷2.2萬千瓦。
(二)從新興負荷可調節潛力發揮效果看,目前還存在規模小、主體少、市場弱、響應差等問題,用戶主觀上還存在實際收益、安全風險等方面顧慮
一是規模小。調研顯示,目前開展的新興負荷參與需求響應實踐中,削減負荷最大僅為2.2萬千瓦。
二是主體少。目前參與需求響應的新興負荷多為通信公司的數據中心、鐵塔公司的信號基站,均具有集聚效應。電動汽車參與多為試點示范場景,潛力有待激活。
三是市場弱。目前,實踐探索多為簽署協議或開展演練,以方案規劃、設備安裝等基礎性能力建設的前期工作為主。
四是響應差。分散型新興負荷主體不確定性較高,負荷聚合商“聚沙成塔”的能力普遍較弱,參與需求響應的成功率不高。
站在用戶的立場,新興負荷參與需求響應的顧慮主要來源于兩個方面:一是實際收益。新興負荷參與需求響應,投入成本、經濟收益并不是主要考量,用戶體驗、社會效益才是決定性因素。二是安全風險。數據中心、5G基站等對安全性的重視高于經濟性,因信息安全、服務質量等核心功能不能受到影響,因此對參與需求響應保持審慎態度。
三、新興負荷發揮電力保供能力的提升措施及規模化可調節潛力測算
(一)新興負荷發揮電力保供能力可從法治保障、政策激勵、技術支持、市場驅動、跨界協同五個方面發力
法治保障:在《電力法》等相關法律法規修訂中,明晰需求響應主體的相關權責;在電力需求側管理辦法等制度中,保障新興負荷參與需求響應的市場主體地位。
政策激勵:從實踐基礎、經濟條件等實際情況出發,給予新興負荷稅收優惠、專項補貼等激勵。
技術支持:加快分鐘級/秒級精準跟蹤控制、超短時空間轉移等技術突破,提升新興負荷參與需求響應的經濟性和可靠性。
市場驅動:加快健全新興負荷參與市場相關規則,鼓勵需求響應通過現貨市場、輔助服務市場獲得合理經濟收益。
跨界協同:基于實際運行特性,探索跨行業融合的商業模式,實現算力與電網協同、通信與電網協同、交通與電網協同。
(二)新興負荷規模性可調節潛力釋放后,對電力保供的貢獻潛力較大
基于相關行業發展規劃,并利用規模、單位電耗、利用率等定量測算,預計2025年新興負荷占全社會用電量的比重約6%,平均負荷占全社會最大負荷的比重約5%。綜合測算,不考慮同時率,2023年新興負荷規模性可調節潛力超過1800萬千瓦,2025年將超過3000萬千瓦。
一是促請政府出臺激勵新興負荷參與需求響應的相關政策。借鑒部分地方出臺政策并取得實效的經驗,促請國家層面及更多地方出臺一攬子電力保供配套政策,為新興負荷規模性可調節潛力釋放提供激勵支持。
二是站穩電網功能定位,提升業務專業水平,深挖新興負荷可調節潛力。加快提升服務新興負荷參與需求響應的專業素養,可發揮智庫等科研力量開展技能培訓。在今年迎峰度夏保供方案中,充分考慮新興負荷因素并妥善開發利用。
三是加快發揮新興負荷可調節資源的“直接利用”優勢。近期可將包括新興負荷在內的需求側資源作為電力保供的“直接資源”,爭取“為我所用、為我能用、為我快用”。后續,可持續培育壯大負荷聚合商,發揮其組織效能和集成作用。
專家介紹?
唐偉,國網能源院經濟與能源供需研究所基礎性專家,主要從事電能替代、節能節電、電力需求側管理、客戶服務等研究工作。
責任編輯:葉雨田
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