“系統旨在構建一種富有彈性的城市電網，把每個用戶看作一個電力海綿體，把城市的用電側部分看作是整體的電力海綿……”在前不久召開的“創想中國”國家電網站發布會暨國家電網有限公司科技成果轉化推介會上，來自國網上海市電力公司的發布者，為來自國內外能源電力科學一流高校、能源行業上下游企業、投資機構等單位的代表們介紹“海綿城市電網”這個新鮮的概念。

上海市用電負荷管理中心。邵毅敏 攝

今夏，上海電網用電負荷最大峰谷差48%，較去年同期增大4%。電力負荷峰谷差逐年增大，單純依靠供電側調節負荷愈加艱難。國網上海電力另辟蹊徑，在用電負荷管理系統的幫助下開展了需求響應試點工作：6月18日實施105.9萬千瓦的正向調控，實現填谷;8月17日實施34.45萬千瓦的負向調控，實現削峰。國網上海電力完成的試點雙向調控，為全力打造“海綿城市電網”積累了寶貴經驗。

負荷峰谷差大

“尖峰”時刻不長

上世紀90年代，上海電網一度出現120萬千瓦的用電缺口。為了確保大電網安全，調度只能采用拉閘斷電的“終極”手段。那么，如何才能實現負荷管理的“軟著陸”呢?1996年，國網上海電力終于找到了一套可行的方法——依托用電負荷管理系統，監測和控制城市的電力負荷。

經過22年的建設，上海市用電負荷管理系統已擁有1個主站、14個通信基站、近28500臺負荷管理終端，基本覆蓋了上海電網10千伏及以上電力客戶。目前，系統最高負荷監測能力和可控能力分別可以達到1450萬千瓦和370萬千瓦。據介紹，1996年至今，該系統共限電301次，累計限電負荷達2612萬千瓦。目前，系統功能已全部達到公司用電信息采集系統功能要求，具備負荷實時采集及遠程控制功能。

上海電網面臨峰谷差逐年增大的問題。過大的峰谷差，造成本地機組頻繁晝開夜停，嚴重影響機組的安全性，限制了低谷輕負荷時段對區外清潔能源的消納，影響了電網運行方式的安排。此外，負荷“尖峰”累計時間不長也是一個問題。2013年至2017年，單一自然年中，占上海電網最大負荷95%以上的負荷持續時間一般在20小時左右。今年以來，3000萬千瓦及以上的用電負荷僅維持5小時。多達18%的本地電網供電能力在99.94%的時間處于閑置狀態。

為滿足短暫的“尖峰”需求而投入電網建設成本并不經濟。既然“供”不能隨意增加，那就要在“需”上做文章。2014年，一種全新的“認購模式”在上海負荷管理系統中應運而生。“認購模式”允許部分大客戶自由交易削減的負荷指標，實施主動需求響應。

根據上海市經信委需求響應試點工作方案，國網上海電力選取了超過30家工業客戶、50家商業或樓宇客戶作為試點單位，并對以上客戶進行了歷史數據分析和負荷變化跟蹤，為需求響應試點工作提供數據支撐。強大的上海市用電負荷管理系統，為需求響應試點工作提供了技術保障。

客戶“主動舉手”

響應負荷填谷

以往，上海市開展的電力需求側響應工作都是以電力公司為主導，客戶“被點名”，而現在的需求響應多是客戶“主動舉手”，自覺參與。

今年6月18日零點鐘聲剛過，一場電網填谷行動在申城悄然開始。在位于浦東東方路的上海兒童醫學中心里，上海首個采用冰蓄冷超低溫技術的中央空調系統啟動制冰，3臺螺桿制冰機全部投入運行;同一時刻，在位于國江路的公交充電站內，70臺大功率直流充電樁啟動約時充電……

這是國網上海電力首次實施大規模填谷式電力負荷需求響應。整個行動從18日零時持續至6時15分，期間共有88戶自主申報客戶、5家負荷集成商參與，涵蓋工業生產移峰、自備電廠、冷熱電三聯供、冰蓄冷空調機組、電力儲能設施、公共充電站、小區直供充電樁等全類型可控負荷。此次負荷需求響應最大提升負荷105.93萬千瓦，響應時段平均填谷負荷87.28萬千瓦，填谷負荷量占夜間電網低谷負荷總量的8.42%。

大規模填谷式電力負荷需求響應的成功實施，不僅直接而有效地平衡了電力負荷，緩解低谷時段電網運行調節壓力，也為今后加強需求響應精細化管理，完善可再生能源消納機制，促進節能減排做出了有益的探索和嘗試。

具備雙向調控能力

打造“海綿城市電網”

“我們在構思一個‘負荷海綿城市’的理念，這將為我們的負荷管理開辟一條新的道路。”上海市用電負荷管理中心趙建立說。

海綿是有彈性的，可以在干的時候吸收水分，也可以在有水分的時候擠出水。如果將每個電力客戶都看作是一塊小負荷海綿，那整個城市的用電側就是一塊大負荷海綿，在用電負荷管理系統的統籌下，負荷海綿就可以有效參與電網運行，實現“需求彈性，協同供需”。

8月17日12時至13時，國網上海電力在當日負荷高峰時段成功實施削峰需求響應。本次需求響應正值臺風“溫比亞”影響上海，市場化負荷調節在構建特大城市安全應急體系建設中的潛力，以及在臺風等突發災害情況下上海地區用電側負荷應急需求的響應能力得到充分驗證。這標志著上海“海綿城市電網”規模化雙向負荷調控能力已初步具備。

今夏，國網上海電力開展了三次不同規模、不同類型需求響應試點，探索構建需求響應優先、有序用電保底的需求側管理機制，實現了全類型城市可控負荷資源的全面覆蓋。

為了不斷完善電力負荷管理手段，破解電力“供”與“用”之間的難題，國網上海電力正在探索一條負荷管理市場化交易的道路，使負荷管理由行政干預轉變為市場調節，最終實現需求方電力負荷的市場化。