江蘇電網(wǎng)“填谷”需求響應(yīng)的探索與實(shí)踐

馬琎劼，徐正安

（國(guó)網(wǎng)南京供電公司，南京 210012）

近年來(lái)，江蘇電網(wǎng)新能源發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)速度較快。截至2017年底，全省風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到656萬(wàn)kW，太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)達(dá)到907萬(wàn)kW，二者裝機(jī)容量已達(dá)全省裝機(jī)的13.64%。在風(fēng)光資源較為豐富的春、秋季節(jié)，全省風(fēng)電光伏出力已超過(guò)1 000萬(wàn)kW，占全省用電負(fù)荷比例超過(guò)20%。風(fēng)電、光伏的快速發(fā)展一方面使江蘇電網(wǎng)用上了“綠色電”，但另一方面，在春節(jié)、“十一”國(guó)慶假期等用電低谷期間，也給新能源消納帶來(lái)了困難。為有效緩解電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)差壓力，保障新能源發(fā)電全額消納，在2018年春節(jié)期間，江蘇電網(wǎng)首次試點(diǎn)開展大規(guī)?！疤罟取毙枨箜憫?yīng)。在此前創(chuàng)造全球單次最大削峰需求響應(yīng)的基礎(chǔ)上，江蘇電網(wǎng)通過(guò)此次“填谷”需求響應(yīng)，充分驗(yàn)證了需求響應(yīng)在提升低谷用電負(fù)荷方面的重要作用。

1 江蘇電網(wǎng)面臨的“調(diào)差困難”

1.1 江蘇電網(wǎng)裝機(jī)情況

近年來(lái)，江蘇電網(wǎng)新能源發(fā)電裝機(jī)占比增長(zhǎng)較快，已由2015年的8.75%上升至2017年的13.64%。考慮全省用電負(fù)荷持續(xù)快速增長(zhǎng)、煤電項(xiàng)目發(fā)展受限等因素，根據(jù)全省裝機(jī)容量趨勢(shì)分析，預(yù)計(jì)至2025年，全省總裝機(jī)將達(dá)到16 655萬(wàn)kW，煤電裝機(jī)占總裝機(jī)比重由2017年底的67.6%下降至47.4%，新能源裝機(jī)占總裝機(jī)比重由2017年底的13.64%提升至24.2%，裝機(jī)總量占比接近1/4。新能源發(fā)電的快速發(fā)展給電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)差帶來(lái)了困難。

1.2 江蘇電網(wǎng)春節(jié)用電特點(diǎn)

江蘇電網(wǎng)春節(jié)期間負(fù)荷曲線呈現(xiàn)“蹺蹺板”特征：總體負(fù)荷水平較低，但晚峰顯著高于早、腰峰，凌晨（0∶00~8∶00）和下午（12∶00~17∶00）呈現(xiàn)出顯著低谷，全日峰谷差明顯增大（峰谷差達(dá)到1 600萬(wàn)kW以上，峰谷差率達(dá)到35%）。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是春節(jié)期間大量生產(chǎn)性企業(yè)停產(chǎn)，導(dǎo)致基礎(chǔ)負(fù)荷水平較低。腰荷及晚峰主要為居民及第三產(chǎn)業(yè)用電負(fù)荷，尤其受峰谷電價(jià)影響，低谷電價(jià)時(shí)段居民大功率設(shè)備集中用電，疊加未停產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)使用“低谷電”生產(chǎn)，使得晚峰更加突出。

“蹺蹺板”現(xiàn)象將造成電網(wǎng)運(yùn)行低谷負(fù)備用不足與電網(wǎng)調(diào)差能力不足。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是由于用電負(fù)荷偏低，火電機(jī)組開機(jī)數(shù)量不足，受火電機(jī)組本身特性限制，下調(diào)出力能力不足，難以應(yīng)對(duì)巨大的峰谷差。而風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電機(jī)組由于具有較好的負(fù)備用特性，可低功率運(yùn)行參與電網(wǎng)調(diào)差，但若限制發(fā)電，其運(yùn)行功率將在一定程度上出現(xiàn)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。

1.3 “調(diào)差困難”解決思路

為緩解江蘇電網(wǎng)春節(jié)期間調(diào)差壓力，提升電網(wǎng)基礎(chǔ)負(fù)荷水平，增加火電機(jī)組開啟數(shù)量，通過(guò)組織企業(yè)移峰生產(chǎn)、加班生產(chǎn)以及降低燃煤自備電廠出力等方式提升低谷時(shí)段（0∶00~8∶00及12∶00~17∶00）用電負(fù)荷。為了鼓勵(lì)相關(guān)用戶提升春節(jié)期間用電負(fù)荷，參與“填谷”需求響應(yīng)，江蘇電網(wǎng)采取經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的方式引導(dǎo)企業(yè)用戶參與。

2 春節(jié)“填谷”需求響應(yīng)潛力分析

2.1 移峰生產(chǎn)潛力分析

經(jīng)對(duì)2017年春節(jié)仍生產(chǎn)的前50戶大工業(yè)用戶（主要為鋼鐵、金屬加工用戶，典型日均負(fù)荷在1萬(wàn)kW以上）進(jìn)行整體用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其各日峰、平、谷5個(gè)時(shí)段的戶均負(fù)荷如表1所示。

表1 春節(jié)期間仍生產(chǎn)用戶的戶均負(fù)荷情況 萬(wàn)kW

通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，全省工業(yè)用戶春節(jié)期間的各時(shí)段用電負(fù)荷比較均衡，夜間谷時(shí)段用電負(fù)荷稍高，此類用戶“填谷”潛力較弱，更適宜將高峰時(shí)段生產(chǎn)平移至平段生產(chǎn)。經(jīng)測(cè)算，50戶典型用戶移峰“填平”響應(yīng)潛力約為10萬(wàn)kW。

2.2 加班生產(chǎn)潛力分析

選擇春節(jié)期間不生產(chǎn)的大工業(yè)用戶78戶（鋼鐵、水泥企業(yè)）進(jìn)行分析，其2017年春節(jié)年初一用電曲線與2018年1月4日（周四）用電曲線對(duì)比如圖1所示。由圖1可知，該部分高耗能企業(yè)低谷時(shí)段響應(yīng)潛力約為120萬(wàn)kW，平時(shí)段響應(yīng)潛力約為60萬(wàn)kW。

2.3 自備電廠潛力分析

以2017年1月28日（年初一）全省15個(gè)燃煤自備電廠發(fā)電曲線（如圖2）進(jìn)行分析，全省自備電廠降出力潛力約有100萬(wàn)kW。若需求響應(yīng)激勵(lì)超過(guò)燃煤自備電廠發(fā)電收益，通過(guò)自備電廠與新能源“發(fā)電權(quán)交易”方式，可以提升網(wǎng)供負(fù)荷約100萬(wàn)kW。

3 春節(jié)“填谷”需求響應(yīng)組織情況

圖1 春節(jié)不生產(chǎn)企業(yè)的“填谷”需求響應(yīng)潛力分析

圖2 全省燃煤自備電廠2017年春節(jié)年初一出力曲線

為了確保需求響應(yīng)工作順利開展，2017年1月，江蘇省經(jīng)信委和江蘇省電力公司共同下發(fā)了《關(guān)于開展春節(jié)期間電力需求響應(yīng)工作的通知》，號(hào)召?gòu)V大企業(yè)積極參與春節(jié)“填谷”需求響應(yīng)。

3.1 響應(yīng)時(shí)段

此次“填谷”需求響應(yīng)時(shí)段為2018年2月16—18日（年初一至初三）每天0:00~8:00及12:00~17:00，用戶可選擇單一時(shí)段或2個(gè)時(shí)段參與（3天的參與時(shí)段需相同）。

3.2 參與對(duì)象

根據(jù)上述潛力分析，此次需求響應(yīng)對(duì)象主要為負(fù)荷量較大、負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)且具備一定需求響應(yīng)能力和有序用電參與經(jīng)驗(yàn)的鋼廠、金屬加工等較大規(guī)模工業(yè)用戶。移峰類用戶可以通過(guò)移峰生產(chǎn)參與需求響應(yīng)。加班生產(chǎn)類用戶為春節(jié)期間基本停產(chǎn)用戶，可以通過(guò)加班生產(chǎn)參與需求響應(yīng)。燃煤自備電廠類用戶可以通過(guò)降低自備電廠出力，提升網(wǎng)供用電負(fù)荷參與此次需求響應(yīng)。

3.3 激勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)

此次需求響應(yīng)的負(fù)荷基線按2017年春節(jié)期間對(duì)應(yīng)時(shí)段進(jìn)行計(jì)算，響應(yīng)負(fù)荷量值按3天對(duì)應(yīng)時(shí)段平均負(fù)荷提升量值進(jìn)行計(jì)算。激勵(lì)標(biāo)準(zhǔn)為：0:00~8:00響應(yīng)，5元/kW（3日平均）；12:00~17:00響應(yīng)，12元/kW（3日平均）。

3.4 申報(bào)情況

全省合計(jì)申報(bào)春節(jié)“填谷”需求響應(yīng)用戶115戶，低谷申報(bào)需求響應(yīng)量為157.91萬(wàn)kW，腰荷時(shí)段申報(bào)需求響應(yīng)量為165.17萬(wàn)kW。其中涉及自備電廠用戶22戶（包括燃煤自備電廠13戶），申報(bào)響應(yīng)能力約為47萬(wàn)kW。

4 “填谷”需求響應(yīng)實(shí)際執(zhí)行情況

4.1 全省整體響應(yīng)情況

春節(jié)期間負(fù)荷基線與需求響應(yīng)負(fù)荷曲線（年初三）見圖3所示。

圖3 江蘇全省2018年2月18日（年初三）需求響應(yīng)負(fù)荷曲線

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，江蘇電網(wǎng)2018年春節(jié)需求響應(yīng)單次最大提升負(fù)荷168萬(wàn)kW，累計(jì)提升低谷用電負(fù)荷約928萬(wàn)kW，最大降低電網(wǎng)峰谷差率2.67個(gè)百分點(diǎn)。此次需求響應(yīng)累計(jì)增加新能源消納7 424萬(wàn)kWh，減少自備電廠燃煤0.39萬(wàn)t，為新能源發(fā)電企業(yè)增加收益6 310.4萬(wàn)元，助力減排二氧化碳1.05萬(wàn)t、二氧化硫0.03萬(wàn)t。

4.2 典型響應(yīng)案例

4.2.1 降低自備電廠出力典型案例

常州地區(qū)某大型鋼鐵企業(yè)申報(bào)春節(jié)“填谷”需求響應(yīng)5萬(wàn)kW。該企業(yè)在春節(jié)時(shí)段通過(guò)降低燃煤自備電廠出力方式參與春節(jié)填谷需求響應(yīng)，腰荷時(shí)段響應(yīng)負(fù)荷達(dá)到6.50萬(wàn)kW，夜間低谷時(shí)段響應(yīng)負(fù)荷達(dá)到6.31萬(wàn)kW，春節(jié)3天合計(jì)獲得需求響應(yīng)激勵(lì)收益109.54萬(wàn)元。該企業(yè)春節(jié)3天負(fù)荷基線及需求響應(yīng)負(fù)荷曲線如圖4所示。

圖4 常州地區(qū)某鋼鐵企業(yè)春節(jié)需求響應(yīng)負(fù)荷曲線

4.2.2 春節(jié)期間加班生產(chǎn)典型案例

以蘇州地區(qū)某大型鋼鐵企業(yè)為例，該企業(yè)申報(bào)春節(jié)“填谷”需求響應(yīng)10萬(wàn)kW。在實(shí)際響應(yīng)過(guò)程中，該企業(yè)在響應(yīng)時(shí)段通過(guò)增加產(chǎn)能來(lái)提升用電負(fù)荷，腰荷時(shí)段平均響應(yīng)負(fù)荷達(dá)到6.50萬(wàn)kW，夜間低谷時(shí)段響應(yīng)負(fù)荷達(dá)到6.40萬(wàn)kW，春節(jié)3天合計(jì)獲得需求響應(yīng)激勵(lì)收益110.03萬(wàn)元。該企業(yè)春節(jié)3天負(fù)荷基線及需求響應(yīng)負(fù)荷曲線如圖5所示。

圖5 蘇州地區(qū)某鋼鐵企業(yè)需求響應(yīng)負(fù)荷曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

江蘇電網(wǎng)針對(duì)春節(jié)期間新能源發(fā)電消納難題，創(chuàng)新提出了“填谷”需求響應(yīng)的應(yīng)對(duì)方法，通過(guò)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)引導(dǎo),鼓勵(lì)企業(yè)在春節(jié)期間以移峰生產(chǎn)、加班生產(chǎn)以及降低燃煤自備電廠出力等方式，提升響應(yīng)時(shí)段內(nèi)用電負(fù)荷，并成功進(jìn)行了實(shí)踐。該實(shí)踐活動(dòng)為江蘇電網(wǎng)完善電力需求側(cè)管理的市場(chǎng)激勵(lì)機(jī)制、建立需求響應(yīng)的峰谷負(fù)荷雙向調(diào)控體系以及創(chuàng)新新能源發(fā)電市場(chǎng)化消納機(jī)制提供了樣本，同時(shí)對(duì)其他網(wǎng)省公司解決新能源消納問(wèn)題，具有一定的借鑒意義。D