（中國電建集團福建省電力勘測設(shè)計院有限公司 福建福州 350003）

0 引言

電力需求側(cè)管理對優(yōu)化電力資源配置、促進能源利用效率提升等方面起到了重要的作用，而大規(guī)?？稍偕茉吹拈_發(fā)和并網(wǎng)接入，使得電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的難度逐步加大，電力需求側(cè)管理也面臨新的挑戰(zhàn)。隨著智能電網(wǎng)發(fā)展，以及拓展延伸的能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，為電力需求側(cè)管理提供了新的發(fā)展方向。電力需求側(cè)管理正逐步向電力需求響應(yīng)變革，主動滿足負荷側(cè)和供給側(cè)的匹配和優(yōu)化，促進電力系統(tǒng)安全運行。

針對智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)等背景下的電力需求側(cè)管理，不少學(xué)者開展了大量的研究：曾鳴等［1］提出了智能電網(wǎng)條件下的需求側(cè)管理技術(shù)，并設(shè)計出相應(yīng)的需求管理決策支持系統(tǒng)。劉俊等［2］通過研究發(fā)現(xiàn)我國需求側(cè)管理逐步轉(zhuǎn)向以經(jīng)濟手段為主的需求側(cè)響應(yīng)模式，并給出了相關(guān)的需求側(cè)管理應(yīng)用策略。王健等［3］構(gòu)建了大數(shù)據(jù)在電力需求側(cè)方面的應(yīng)用模型，提升了電力企業(yè)對電力客戶的認知，以及電力企業(yè)的綜合管理水平和經(jīng)營效益。

目前，福建省電網(wǎng)已實施需求側(cè)管理的相關(guān)措施，并取得了一定的成效，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推進，預(yù)計“十四五”時期需求側(cè)管理將發(fā)揮更大作用。但由于能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項目多、投資大、建成后社會效益大，而投資者的經(jīng)濟效益尚未能完成發(fā)揮，因此，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)投資回收機制和政策頂層設(shè)計，推動能源互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)健康發(fā)展，仍是今后研究的重要課題。

1 福建省電力需求側(cè)管理實施情況

1.1 福建省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及負荷特性

福建省三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)主要以工業(yè)用電為主，占全省60%以上。近年來，福建省經(jīng)濟進入新常態(tài)發(fā)展階段，工業(yè)發(fā)展逐步往高質(zhì)量方向發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行逐步調(diào)整，逐步淘汰高耗能低附加值的第二產(chǎn)業(yè)，并鼓勵第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。全省“十三五”以來，二產(chǎn)比重逐步下降，三產(chǎn)比重逐步增加。2015 年全省三產(chǎn)用電結(jié)構(gòu)逐步由1.38∶67.32∶12.67 調(diào)整為2019 年的1.49∶64.04∶15.15。

2019 年福建省全社會最高負荷、用電量分別約為3 838萬kW、2 402 億kWh，同比增長4.7%、3.8%。近年來，全省典型日負荷曲線一般呈現(xiàn)早高峰、午高峰、晚高峰模式，早高峰發(fā)生時段在11-12 時，午高峰13-15 時，晚高峰發(fā)生在21-22時。2015—2019 年，年最大負荷日日負荷曲線見圖1。

圖1 福建省典型日負荷曲線示意圖

1.2 福建省已實施的需求側(cè)管理措施及成效

2011 年起，福建省自先后推動需求側(cè)管理措施的探索和應(yīng)用，通過開展有序用電管理、實施分時電價、階梯電價等政策措施，采取鼓勵電能替代、開展蓄冰蓄冷等手段，推動全省移峰填谷，促進節(jié)能減排，并取得了一些經(jīng)驗和效果。

“十三五”期間，福建省累計安排36 836 戶參與有序用電，最大壓減負荷874.7 萬kW，占年度預(yù)計最大負荷的22.8%。全省高峰、平段、低谷的用電比重維持在35.8∶35.1∶29.1 左右，實現(xiàn)了較好的削峰填谷效果。通過需求側(cè)響應(yīng)負荷模型還原的方法，計算得出未執(zhí)行峰谷電價的負荷曲線，對比結(jié)果見圖2所示。由圖2 可知，福建省通過實施需求側(cè)管理措施，可削減約11.9%的高峰負荷，同時提升8.7%的低谷負荷，從而達到縮減全省峰谷差的效果。

1.3 需求側(cè)管理發(fā)展的存在問題和面臨形勢

我國電力需求側(cè)管理的手段仍在不斷探索中，受限于電力發(fā)展的體制機制以及需求響應(yīng)的重視程度，電力需求側(cè)管理存在的問題主要如下：

（1）電力市場仍不夠成熟。我國電力市場建設(shè)還處于初期階段，尤其是現(xiàn)貨市場、輔助服務(wù)市場等的建設(shè)尚在起步階段，缺乏完整成熟的市場體系和運行機制支撐需求響應(yīng)資源的開發(fā)。

圖2 實行需求側(cè)管理措施的負荷特性對比曲線

（2）需求響應(yīng)運行機制有待完善。目前仍缺乏較為成熟的需求響應(yīng)商業(yè)模式，導(dǎo)致市場主體參與積極性不高，同時需求響應(yīng)成本低，用戶參與響應(yīng)的市場意識程度不高。

（3）需求響應(yīng)技術(shù)有待提升。大規(guī)模靈活資源優(yōu)化配置、運行調(diào)控策略與電網(wǎng)運行控制等理論研究與實踐應(yīng)用有待深入研究。此外，需要構(gòu)建相關(guān)的互動平臺、通信技術(shù)和能效管理系統(tǒng)等終端應(yīng)用平臺，并推動需求響應(yīng)的能力和效益評估。

隨著新能源、儲能、微網(wǎng)、多能互補等新模式的發(fā)展，電力需求側(cè)管理不僅實現(xiàn)削峰填谷，更重要的是滿足不可控的可再生能源接入以及電動車等多元化負荷的接入，實現(xiàn)發(fā)電端和用電端的匹配，提高能源效率、改變生產(chǎn)消費方式。

能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和推進，也推動電力需求側(cè)管理產(chǎn)生新的商業(yè)模式。伴隨著電力市場體制的成熟，電力負荷曲線平穩(wěn)的用戶在電力市場上將具有更大的競爭優(yōu)勢，將促使用戶投入成本進行改進自身的電力需求側(cè)管理，或者通過購買節(jié)能服務(wù)優(yōu)化自身曲線，降低生產(chǎn)的電力成本。傳統(tǒng)的以生產(chǎn)順應(yīng)需求的能源供給模式將發(fā)生重大變化，處于能源互聯(lián)網(wǎng)中的各個參與主體都是“生產(chǎn)者”和“消費者”的有機結(jié)合體，互聯(lián)共享逐步成為新型能源體系中的核心價值觀［4］。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在需求側(cè)管理的應(yīng)用措施

2.1 能源互聯(lián)網(wǎng)概述

能源互聯(lián)網(wǎng)是能源和互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，各領(lǐng)域?qū)W者均對其做了大量的研究。結(jié)合馬釗等［5］的研究成果，能源互聯(lián)網(wǎng)初步定義為：以電力系統(tǒng)為中心，智能電網(wǎng)為骨干，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算及其他前沿信息通信技術(shù)為紐帶，綜合運用先進的電力電子技術(shù)和智能管理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)橫向多源互補、縱向源—網(wǎng)—荷—儲協(xié)調(diào)的能源與信息高度融合的下一代能源體系，同時具有扁平化性、面向社會的平臺性、商業(yè)性和用戶服務(wù)性［5］。

2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求管理應(yīng)用措施

能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有智能感知、云計算、大數(shù)據(jù)分析、需求響應(yīng)等先進信息技術(shù)，可為電力需求側(cè)管理提供信息采集、分析、反饋、管理等手段，從而實現(xiàn)改善系統(tǒng)用電特征的效果。主要的需求側(cè)管理應(yīng)用措施可歸納為以下4 個層面的應(yīng)用：

（1）大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用。在電力大數(shù)據(jù)的環(huán)境下，管理層可通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)動態(tài)實時掌握用戶的用電規(guī)律及其相關(guān)信息，并制定出不同響應(yīng)策略的電價，以引導(dǎo)用戶改善自身的用電行為［6］。用戶層則可利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律提取新的知識，得出參與需求響應(yīng)的最優(yōu)決策。最終，在約束的效益目標下，實現(xiàn)社會資源的最優(yōu)分配，合理優(yōu)化電網(wǎng)的運行條件以及峰谷差水平。

（2）云計算技術(shù)應(yīng)用。電力需求側(cè)管理云平臺集成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模型、網(wǎng)關(guān)、云計算分析和處理系統(tǒng)、結(jié)果輸出系統(tǒng)等方面，并作為統(tǒng)一、開放、分布式的服務(wù)平臺提供給用戶。服務(wù)商和用戶通過云平臺的數(shù)據(jù)和計算能力，進行電力需求優(yōu)化響應(yīng)的匹配，實現(xiàn)電力流的最佳分配。

（3）負荷管理優(yōu)化應(yīng)用。在能源互聯(lián)網(wǎng)通訊基礎(chǔ)設(shè)施完善的條件下，用戶之間可通過5G 通信技術(shù)實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)用戶的互聯(lián)和信息交互。負荷管理系統(tǒng)通過用戶的信息、當(dāng)前的電價機制、電網(wǎng)運行參數(shù)等約束條件進行整合和優(yōu)化計算，為用戶制定系統(tǒng)運行優(yōu)化的節(jié)能用電計劃。所有用戶的用電計劃共同構(gòu)成了系統(tǒng)的能源消費計劃，并具備節(jié)能、經(jīng)濟、高效等運行特征，從而使得系統(tǒng)的用戶用能負荷實現(xiàn)最優(yōu)化管理。

（4）能效管理優(yōu)化應(yīng)用。電力需求側(cè)管理中的能效管理就是引導(dǎo)用戶優(yōu)化設(shè)備的節(jié)能水平，提升終端用能設(shè)備利用效率。能源互聯(lián)網(wǎng)具有完善的數(shù)據(jù)收集能力，通過收集和分析用戶的能耗信息，結(jié)合設(shè)備的用戶標準和節(jié)電潛力進行對比評估，提供用戶節(jié)能信息報表和節(jié)能改造經(jīng)濟效益分析，服務(wù)用戶能效管理決策，進而改善用戶設(shè)備，實現(xiàn)能效優(yōu)化管理。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用成效及發(fā)展建議

3.1 “十四五”福建省需求側(cè)管理的改善效果

“十四五”時期是福建省海上風(fēng)電、分布式光伏等可再生能源有序、健康發(fā)展時期，也是儲能商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵時期。隨著技術(shù)性需求側(cè)管理措施的深入推進，對全省負荷的控制效果主要體現(xiàn)在三方面：一是可再生能源提升就地消納能力，降低遠距離輸送，降低全省輸配電損耗；二是儲能設(shè)施的建設(shè)，對全省進行削峰填谷，降低全省最大負荷及峰谷差；三是通過能源互聯(lián)網(wǎng)平臺參與電力市場交易，主動控制調(diào)減用戶負荷需求，從而降低用電成本。

依托能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及衍生的新能源及儲能等設(shè)施建設(shè)，電力需求側(cè)管理能力逐步提升。福建省電力需求側(cè)管理按照著重響應(yīng)尖峰負荷需求、抬升低谷負荷水平的原則，對全省負荷曲線進行優(yōu)化和改善，預(yù)計2025 年可降低全省最高負荷約170 萬kW，縮減年最大峰谷差約300 萬kW。全省尖峰負荷由5 770 萬kW 下降至5 600 萬kW，97%以上尖峰小時數(shù)由13 h 提升至73 h，負荷尖峰化的趨勢更加明顯。

從全省負荷特性上分析，在需求側(cè)管理措施控制下，負荷早高峰、午高峰的雙峰模式預(yù)計將合并為中午的單峰模式。一方面，中午時段為平價用電時段，較早高峰、午高峰具有用電成本優(yōu)勢；同時，中午累積的氣溫效應(yīng)較高，降溫負荷較大；此外，部分需求側(cè)控制設(shè)施作用于早高峰、午高峰，降低了全省尖峰負荷需求量。2025 年福建省典型日負荷曲線的需求側(cè)管理效果對比見圖3。

3.2 投資回收機制分析

能源互聯(lián)網(wǎng)包含能源生產(chǎn)、輸送、銷售、分配、消費以及優(yōu)化分析等環(huán)節(jié)，具有較多的節(jié)點單元，其投資量巨大。電力系統(tǒng)處于能源互聯(lián)網(wǎng)的核心地位，構(gòu)建打造能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)是電網(wǎng)公司未來發(fā)展的主要目標之一。而在電力體制改革框架下，僅以輸配電價進行投資回收的電網(wǎng)模式難以有效推動能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)積極性，需要充分挖掘其產(chǎn)生的社會效益，并通過電價機制獲得合理的回報。

圖3 典型日負荷曲線的需求側(cè)管理效果對比圖

能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成的可再生能源就近消納提升、降低全省峰谷差、提升能源供應(yīng)能力等方面改善效果，所取得的效益基本上為社會屬性效益，但能源互聯(lián)網(wǎng)的投資建設(shè)者獲取此部分收益較為困難，這就造成能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)驅(qū)動力不足，發(fā)展進展較慢。另一方面，能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在需求側(cè)管理控制措施的配套運行政策機制不夠完善，也難以形成相應(yīng)的商業(yè)模式，發(fā)展可持續(xù)性較差。

以福建地區(qū)為例，全省2025 年預(yù)計可削減尖峰負荷約170 萬kW。在省級電力規(guī)劃中，若考慮通過新增電力裝機及輸配電設(shè)施滿足尖峰負荷供電要求，則其投資額可達數(shù)十億元，而通過需求側(cè)管理的手段進行削峰填谷，則其成本預(yù)計僅為投資成本的十分之一以下。雖然需求側(cè)管理的效益相對可觀，但需要構(gòu)建相對較為完善的基礎(chǔ)設(shè)施平臺以及配套的政策措施，才能推動需求側(cè)管理運行順暢。而搭建適用于需求側(cè)管理開展的基礎(chǔ)設(shè)施則需要花費巨大的費用，才能取得長久的社會成效。因此，針對能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力需求側(cè)響應(yīng)部分取得的社會效益，可參照輸配電價回收機制，進行評估并給予合理的回報率進行回收投資。

3.3 發(fā)展的政策建議

為更好推進能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，促進需求側(cè)管理的實施和發(fā)展，需要搭建相應(yīng)的頂層設(shè)計機制，主要提出如下的發(fā)展建議：

（1）構(gòu)建完善的需求側(cè)響應(yīng)市場機制。構(gòu)建完善的市場機制是大規(guī)模發(fā)展需求響應(yīng)項目的關(guān)鍵。在逐步培育發(fā)展電力市場的同時，應(yīng)考慮電力需求側(cè)管理與需求響應(yīng)與電力市場的銜接機制，構(gòu)建激發(fā)需求側(cè)資源響應(yīng)的電力供需實時價格信號，加快完善電力現(xiàn)貨市場與輔助服務(wù)市場的建設(shè)。在充分研究需求響應(yīng)發(fā)展路徑的基礎(chǔ)上，形成可復(fù)制、可推廣的市場建設(shè)方案。

（2）加強需求響應(yīng)技術(shù)體系架構(gòu)建設(shè)。通過能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打破源、網(wǎng)、荷、儲等單元間的數(shù)據(jù)壁壘，形成綜合化、系統(tǒng)化的用能數(shù)據(jù)體系，進一步結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)進行系統(tǒng)分析和優(yōu)化，實現(xiàn)需求側(cè)響應(yīng)資源的優(yōu)化分配。完善需求響應(yīng)技術(shù)標準體系，并在需求響應(yīng)項目的設(shè)計、建設(shè)、運行和維護中，重視現(xiàn)行標準的推廣和應(yīng)用，提高項目建設(shè)質(zhì)量，降低項目投資運維成本。

（3）建立能源互聯(lián)網(wǎng)的投資回收機制。對能源互聯(lián)網(wǎng)在電力需求側(cè)管理層面取得的社會效益進行充分評估。在電網(wǎng)建設(shè)過程中，對于必要的能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)項目，納入輸配電價投資審計成本，并對產(chǎn)生的社會效益層面相應(yīng)的投資及其合理的利潤率給予投資回收。

4 結(jié)論

能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，有利于推動能源行業(yè)技術(shù)進步，推動我國能源向清潔低碳、安全高效的發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及廣泛，可充分應(yīng)用到電力需求側(cè)管理過程中，通過數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化控制等手段，實現(xiàn)系統(tǒng)需求側(cè)主動響應(yīng)和控制。預(yù)計將進一步削減福建省“十四五”期間的尖峰負荷，優(yōu)化負荷特性，避免造成大量的電力投資浪費，形成較為良好的社會效益。然而能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)投資巨大、投資者經(jīng)濟效益有限，需要搭建合理的能源互聯(lián)網(wǎng)投資回收機制，構(gòu)建完善的電力市場體系和電力需求側(cè)頂層設(shè)計，從而推動能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力需求側(cè)管理更好發(fā)揮作用，實現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化運行。