在中国释放需求侧灵活性

在中国释放需求侧灵活性： 工业部门需求响应的现状和潜力 报告/2023年12月 关于RMI RMI是一家独立的非营利组织，成立于1982年，名为落基ft研究所，通过市场驱动的解决方案改造全球能源系统，以适应1.5°C的未来，并为所有人确保清洁，繁荣，零碳的未来。我们在世界上最关键的地区开展工作，并与企业，政策制定者，社区和非政府组织合作，以确定和扩大能源系统干预措施，到2030年将减少至少50％的温室气体排放。RMI在科罗拉多州的玄武岩和博尔德设有办事处；纽约市；加利福尼亚州奥克兰；华盛顿特区C.和北京。 作者和致谢 Authors RMI：刘玉静，刘子怡，谢军 中国电力科学研究院:龚飞祥、李德志 贡献者 中国电力科学研究院:陈子豪、高硕、李婷、张丽悦、周勤中国电力科学研究院:陈松松 作者按字母顺序列出。 联系人 刘玉晶, 版权和引文 刘子怡，谢军，刘玉静，龚飞翔等，中国释放需求侧灵活性：工业部门需求响应的现状和潜力，RMI，2023年，https://rmi.org/in-视线/解锁-需求方-在中国/。 RMI重视协作，旨在通过分享知识和见解来加速能源转型。因此，我们允许感兴趣的各方通过CreativeCommonsCCBY-SA4.0许可证来参考、分享和引用我们的工作。https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/。 除非另有说明，否则所有使用的图像均来自iStock.com。 Acknowledgements 作者希望感谢以下专家提供他们对这项工作的见解和观点： ChongSun,国网河北省电力公司营销服务中心 大万,中国铝业科学技术研究院王顺江,国网辽宁省供电公司 张海静,国家电网ft东省电力公司营销服务中心特别感谢气候法定基金会对本报告的支持。 本出版物中提出的分析不是abo专家的意见v电子上市组织。 目录 Introduction5 工业DSF的定义与发展7 DSF在未来电力系统中的重要性7 DSF的定义及相关概念8 我国需求侧管理的历史与现状9 行业作为DSF的潜在来源11 报告的目的13 工业DSF的主要来源和潜力14 工业负荷分类14 不同行业的需求响应方法15 重点行业DSF总结16 全球和国内工业DSF实践18 全球工业实践DSF18 国内工业DSF实践20 工业DSF面临的挑战与展望23 工业DSF的挑战23 促进工业DSF的近期努力展望24 尾注26 Introduction 电力部门约占全球碳排放量的40%，推动电力生产脱碳和终端消费电气化已成为全球应对气候变化和能源转型的共识。最终用途消费的电气化是减少工业，运输和建筑行业排放的关键措施，这将进一步增加对零碳电力供应的需求。2022年，全球超过60%的电力供应仍来自化石燃料。因此，零碳电力系统的建设成为各国共同面临的课题 。 零碳电力系统将面临供需双方的双重不确定性，这将需要更多的系统灵活性资源来满足电力平衡，实现更大规模的可再生能源一体化。在供应方面，风能，太阳能光伏和水电等可再生能源发电技术具有间歇性。在需求方面，电力负荷在电气化和频繁的极端天气事件等多重因素的影响下变得更加不稳定。在低碳转型期间，对煤炭和天然气等化石燃料发电能力的依赖将继续下降，而煤炭和天然气通常是主要的灵活性资源。电力系统将需要更多的无碳灵活性资源来应对供需不确定性，并在多个时间范围内实现电力平衡：从年度水平到秒管理。 2021年，中国国务院发布《2030年前二氧化碳峰值行动计划》。该行动计划指出了两个必要性：（1）加快新电力系统的建设，在可再生能源中的份额越来越大；（2）从发电，电网，负荷和存储中开发灵活性资源，以促进实现碳峰和碳中和。《行动计划》明确，建设稳健智能的电网将需要“显著提高电力系统柔性能力”，“加快柔性发电源建设。“它还规定，“指导自备发电厂，传统密集型工业负荷，工业和商业可中断负荷，电动汽车充电网络以及提供系统灵活性的虚拟发电厂”是这种过渡的关键。 随着经济的发展和其他行业的电气化，中国的电力需求将继续增长，需求侧灵活性（DSF）的价值将变得越来越重要。RMI的2023年报告《探索中国通往新电力系统的途径：在逐步淘汰旧电力系统之前将现代元素带入网络》提出，需求侧灵活参与电力平衡是新电力系统的主要特征之一。它认为，促进可观察和可控的需求侧是提高系统灵活性的有效手段。 近年来,全国电力供需平衡趋紧,加强负荷管理、开发DSF资源已成为建设新电力系统的紧迫任务。在全国范围内 ，2015年至2022年的电力消费复合年增长率达到6.1％。峰值负荷的增长率甚至更高，为7.1％，在负荷方面表现出更大的波动性。在省一级，部分地区电力紧平衡较为严重：2022年7月和8月，21个省份的电网用电负荷创历史新高，华东和华中地区电力平衡非常紧。除了传统的夏季负荷高峰，。 随着消费和产业结构的调整和升级，中国东部，中部和南部的负荷曲线也在冬季达到峰值。2022年2月，江西、湖南、四川、重庆、上海、贵州等地部分时段出现电力紧平衡。迫切需要优化和升级需求侧管理，以帮助缩小供需缺口。 目前，我国的需求侧管理仍以有序用电（调控措施）为主，尚未形成成熟的市场化运行机制。负载管理技术储备不足，用户在需求响应方面缺乏意识。2023年，国家发改委修订了《电力需求侧管理办法》（2023年版）。它首次增加了关于需求响应的具体章节,强调推动需求响应向市场化、常态化、聚合化、可靠性方向发展。到2025年，各省的目标需求响应能力将占年峰值负荷的3%至5%。它还明确了基于市场的需求响应优先于监管措施，并要求合理实施有序用电。 无论是对于合理有序的用电还是基于市场的需求响应，映射出用户侧需求响应的技术可行性，建立灵活的资源基础都是必要的铺垫。中国工业用户的用电量已达到5700太瓦时（TWh），占2022年总用电量的65％。考虑到全面的工业体系和多样化的负荷结构，工业部门在理论上具有发展DSF的巨大潜力。由于单用户耗电量大、通信成本低,工业用户是当前有序用电实践中优先考虑的负荷资源。对不同行业和企业的需求响应能力进行深入调查，有助于为电力制定更合理的方案。 需求侧管理。 基于这一背景，RMI中国的DSF研究首先集中在工业部门。这项研究将深入研究开发工业DSF的技术问题，即各种工业生产过程中需求响应的潜力。结合国内外实践和进展，本报告将确定工业DSF的主要来源和潜力;探索技术、经济和管理方面的挑战;并指定工业DSF的重要作用 在建设新的电力系统中发挥作用。 工业DSF的定义与发展 DSF在未来电力系统中的重要性 1 电力系统柔性是指在一定的经济约束下，电力系统对供需双方的电力和能源大幅波动的快速反应能力。在2030年前实现碳峰值和2060年前实现碳中和的目标下，中国可再生能源的装机容量显着增加，可再生能源的份额快速增长。2021年10月，国务院发布《2030年前二氧化碳峰值行动计划》。并提出了建设可再生能源份额逐步提高的新电力系统的目标。 在《行动计划》中,预计到2025年非化石能源消费比重将达到20%左右,到2030年达到25%。截至2022年底，中国风能和太阳能光伏（PV）电力占电力系统总装机容量的29.6%，占总发电量的13.7%。2023年6月，国家能源局（NEA）发布了《新电力系统发展蓝皮书》。2坚持到2030年，在新电力系统建设的加速过渡期，有必要促进可再生能源作为增量发电的主要来源。它还指出，到2030年，可再生能源的装机容量组合和发电组合应分别超过40％和20％。 这一拟议变化预计将导致非化石电源在整体形成期（2030-45）和巩固和改善期（2045-60）逐渐成为装机容量和发电量的主要组成部分。随着新电力系统建设的推进，以风电和太阳能光伏为代表的可再生能源电力渗透率将持续快速提升，加剧电力供应的波动性和不确定性。再加上需求侧的波动性，未来电力系统将面临更加严峻的供需平衡挑战。3因此，迫切需要提高电力系统的灵活性，以确保电网运行的可靠性，稳定性和安全性。 依靠单一的技术或单一的路径来实现电力系统灵活性的增强是很难的，需要在电力系统的整个价值链中挖掘潜力 。目前，中国的电力系统灵活性主要来自改装的柔性煤电（具有较低的最低稳定水平），常规水电，抽水蓄能 ，电化学储能和天然气发电机组。其中，煤电机组柔性改造率仍处于较低水平。 在“十三五”期间，在1,140吉瓦的煤炭总量中，不到60吉瓦（GW）完成了煤电的柔性改造，而升温速率慢 ，启停时间长，煤耗高的问题也阻碍了煤电机组成为理想的柔性提供商。常规水电具有地理和季节性的局限性，其实际柔性能力也受到梯级水电站联合调度和农业灌溉的影响。 此外，气电还受到国内供气不足的能源安全制约，抽水蓄能还存在地域局限性，建设周期长，电化学储能面临工期短 、成本高等问题。 到2022年底，抽水蓄能、电化学蓄能、燃气发电等增速快的电力资源仅占全国总装机容量的6.6%。 电力系统。因此,单靠发电侧灵活性是无法满足电力系统的稳定性和可靠性需求的。电网侧的灵活性还受到许多复杂因素的影响，例如线路传输容量，区域协调和电力市场成熟度。但是DSF分布广泛，可以快速响应电力供需变化，实现。 低成本的多时间尺度需求响应。因此，DSF的开发已成为保障电网安全稳定运行的迫切需要。 DSF的定义及相关概念 DSF通常是指电力用户根据 电力系统运行的需要,是电力需求侧管理的重要组成部分。 4 2023年9月发布的《电力需求侧管理办法》第三版，指出需求侧管理包括三个部分。一是加强全社会用电管理 。二是合理、可行地采取技术、经济和管理措施，优化电力资源配置。三是实施需求响应、节约用电、电能替代 、绿色用电、智能用电、有序用电，促进电力系统安全运行、减碳、提高效率、降低能源强度。绿色用电要求DSF 促进可再生能源消费，实现绿色转型，而智能用电则通过信息通信技术和用电技术的融合，帮助电力用户探索DSF 。 DSF的潜力主要通过需求响应来应用。需求响应是指用户根据电力系统运行的需要,自愿调整用电行为。需求响应可以实现调峰填谷,提高了电力系统的灵活性,保证了电力系统运行的安全性和稳定性,促进了可再生能源电力的消纳。5与有序用电不同，需求响应是一种积极参与用电行为的调整，是需求侧管理的重要措施。需求侧管理、DSF和需求响应之间的关系和区别如图表1所示。 Exhibit1需求侧管理和需求响应的定义和分类 根据电力系统的需要自愿调整自己的用电行为 需求响应 电能替代 养护 电力 提高能源效率，实现电力节约 最终消费用电力替代煤 促进绿色电力供需协同 互动；提高可再生能源消费水平 /油，通过市场化、智能化的方式实现绿色能源替代 需求侧管理 通过信息技术与用电技术 绿色电力 的融合，提升电力需求侧管理的智能化水平 直接释放需求侧灵活性 需求响应为用户提供了进一步的能源成本节约 为需求侧的灵活性增加电力基础 需求响应促进可再生能源消费 先进的技术使需求响应资源开发成为可能 需求侧灵活 激励- 基于响应 性 基于价格的响应 使用时间关税 实时/动态资费 塔里夫峰f 直接负载控制 可中断/可缩减负荷 容量市场 应急需求响应 辅助服务等 智能电力 . RMI图片。来源：国家发展和改革委员会（NDRC），RMI 我国需求侧管理的历史与现状 自2011年第一版《电力需求侧管理办法》发布以来，6中国已努力促进需求响应，节能和强度降低，绿色电力消费，电力安全和其他需求侧管理实践（见图表2）。 2015年，中共中央、国务院发布《关于深化电力体制改革的若干意见》。7该文件建议电力企业积极开展需求侧管理，促进需求响应。 2016年，《能源生产和消费革命国家战略（2016-2030年）》明确提出，在工业部门实施电力需求侧管理专项行动。8同年，工信部发布《电力需求侧管理专项行动方案》。 工业部门（2016-2020年）。9建议建设电力需求方管