• 收藏
  • 加入书签
添加成功
收藏成功
分享

我国电力能源需求响应发展现状与展望

白春林
  
百家媒体号
2023年67期
云南耀联电力工程有限公司 云南昆明 650000

摘要:随着社会的不断进步,我国对电力的需求日益增长。为了满足各行业快速增长所带来的电力需求上升,财务管理机制和项目运营控制系统等方面对电力也有更高的要求。参与能源项目的行业正在逐步建立更全面的管理和控制措施,以确保电力实现高质量发展。本文总结了我国对电力需求响应现状及未来前景,并包括了关于电力能需求、发展现状以及未来规划展望等内容。

关键词:电力能源;需求响应;发展现状;发展趋势

需求响应是实施电力需求管理的关键要素,为了达到这个目标,可以通过一些市场机制来引导和鼓励用户主动调整用电模式,比如根据时间变化的电价或者财政补贴等激励措施。其目的是确保电网稳定运行并实现供需平衡。此外,将需求响应纳入能源管理中还可以推动可再生能源的使用、提高节能产品效率、减少对新燃煤电厂的依赖,并降低温室气体排放和污染物产生。这种方法已经被证明在节能减排方面非常有效,并带来了实质性好处。

电力系统的高效、安全和可靠运行在很大程度上取决于其具备灵活的需求侧调整能力。智能电网技术的融合凸显了信息与能源供应与利用之间紧密相连的互动关系。随着我国优化电力和能源结构,推进电力系统改革,加速智能电网建设,促进全面发展的同时,人们逐渐认识到需求响应对于管理峰值负荷减少以及推动可再生能源消费方面至关重要。

综合能源系统的兴起为满足需求响应提供了新的途径,使得用户可以积极参与各种能源消费类型的需求响应措施,特别是在用电高峰期。通过利用替代能源来取代电力,有可能实现最佳调度而不影响消费者的舒适度。然而,尽管存在潜在优势,但目前只有少数示范项目专注于综合能源需求响应,而以电力为基础的需求响应仍然占据主导地位。

1.我国电力能源需求响应发展动态及现状

1.1我国电力能源需求响应发展动态

自2012年政府选定北京、苏州、唐山、佛山作为首批综合试点城市,全国范围内已广泛推广了用户需求管理的实施和示范,对于需求响应措施的规模、特征、用户参与度和效果也不断扩展。

2014年,上海首次成功实施需求响应措施,有效减少了55万千瓦的峰值负荷,充分展示了需求响应在减轻峰值负荷方面的潜力。自那时起,需求响应得到广泛推广和运用。目前,江苏电网已经具备6000万千瓦的削峰能力、3200万千瓦的填谷响应能力以及1000万千瓦的削峰自动响应能力。此外,需求响应已经扩大至最初试点城市北京、上海、江苏、浙江等省市,并涵盖河南、天津、新疆等10多个地区[1]。根据专家预测,在2030年之前全球范围内预计将有约177吉瓦规模的需求响应项目实施,其中中国约占30%,与美国持平,并列世界前列。

最初提出需求响应是缓解夏季高峰时段供电紧张问题,通过降低用电负荷并尽可能减少对额外燃煤发电厂资源使用,从而确保稳定运行整个供电系统。随着时间推移,需要相继引入更多先进技术与方法以适配日益复杂且多样化之能源体系结构演变,特别是随着可再生能源产量快速增长。因此如今我们认识到,需要做好克服极端天气事件与其他紧急情况所带来挑战之准备工作。在2017年国家级智慧输配网示范区-新疆省内开展试点项目中就有很好例子,利用有效调度用户参与主动管理其风机设备功率输出水平已经成功达到3万千瓦以上。此外从2018开始各地纷纷开展类似规模较大之方案以满足非高峰时段存在之困扰,比如2018年8月,上海在台风“温比亚”影响期间实施了需求响应,以验证应急灾害事件中侧负荷应急需求响应的效果。

在我国,最初阶段实施需求响应时,补偿协议通常被用作激励手段。然而,近年来,在采用更广泛的交易方法和模式方面,取得了进展。举例来说,2018年江苏省引入了竞争性投标方式进行需求响应;2019年上海市开始实施具备多种交易选项和方法的年度需求响应拍卖;2020年山东省推出了基于电力现货市场的新型需求响应机制[2]。这表明我国已经达到了电力需求侧管理的高级阶段,并通过市场化激励加速推动该过程。

1.2我国电力能源需求现状

1.2.1供应链失衡,供给不能满足需求

随着社会的不断进步和我国国家经济水平的提高,人们对各领域的电力需求越来越强烈。然而,在一些经济发达地区如长江三角洲和珠江三角洲等,电力供需之间存在不均衡现象,导致整体电力和能源管理效率低下。因此,在扩大电力与能源市场范围的同时,需要采用科学系统化方法解决这个问题,并找出根本原因[3]。但是我们必须认识到目前还未达到最高峰状态,仅依靠管理机制无法永久满足未来公共需求。为了提高电力与能源发展机遇方面的效果,设计有效措施、整合科学化管理与控制变得至关重要。

1.2.2电力建设持续发展,用电范围扩大

我国电网建设系统的不断进步和运行影响,使得我们能够全面掌握各地区的电力消费情况,并有效解决以往所面临的挑战,确保符合标准化用电要求。此外,政府还采取了一种科学的决策方法,通过集中处理和系统分析来解决电力资源不平衡问题。这种方法旨在充分了解基于市场需求的资源可用性,实现能源公平分配。值得注意的是,广泛扩展的电力资源网络提升了区域资源配置结构,使能源分配更加规范和合理。整体而言,在推动最佳电力分配方面取得了显著改善,并部分缓解了某些地区存在的供电短缺问题。

1.2.3电力资源开发与利用

能源的利用和发展应遵循自然规律,在我国,电力生产中可再生能源所占比例逐渐增加。我国拥有丰富多样的电力资源,并根据不同地区的地理条件和气候资源特点采取相应的配套措施。那些风力资源丰富的地方已经建成了许多风力发电厂,并且数量还在持续增长。西藏和其他高海拔地区则主要依赖于充足的地热资源进行发电。太阳能发电也得到了广泛应用,尤其是在太阳辐射充足、风速适宜的地方。此外,小水电发电也经历了快速增长。随着可再生能源使用量不断提高,建立适合各种方法管理框架至关重要,并开发出符合各个特定区域特点的控制方法[4]

1.3我国电力能源的发展现状

1.3.1火力发电

火力发电具有多个显著特点,包括燃料供应充足、热机效率高、峰值能力便捷、建设成本经济高效,并且可以与冶金、化工和水泥生产等能源密集型行业建立互惠产业链。然而,它也存在一些不足之处,比如可能带来潜在的空气污染风险。直接使用煤炭进行燃烧会导致酸性气体排放增加,从而提升我国各地区的酸雨水平。每年我国还会产生140万吨二氧化硫和1500万吨烟尘,这对发电厂周边环境造成了灰尘和飞灰污染,并对人类健康和植物生长带来负面影响。此外,火力发电还涉及大量资源消耗,例如在涡轮机冷却过程中通常采用水作为介质。一个容量为100万千瓦的电厂每天约消耗10万吨水,全国年消耗量达到5000万吨[5]

1.3.2核能发电

核能发电具有多个优势,包括其无受地理限制的运行能力,同时还具备相对可承受的运营成本和零有害气体排放。然而,仍然存在一些需要解决的挑战。举例来说,建设核电站所需的初始投资较高,并且这些设施会产生大量放射性物质。在不幸发生事故导致释放时,则需要投入财政和人力资源来减轻对周围环境和公众健康造成的损害。一个典型案例是日本福岛核电站泄露引起全球范围内的影响。

1.3.3水力发电

这种特定的发电技术对周围环境的影响极其微小,使其成为方便调峰和可持续资源的出色选择。此外,它还带来了许多经济上的益处,例如航运、水利等。然而,我们必须承认水力发电需要占用大量土地,并可能导致生态破坏[6]。另外,在不同季节下其效果可能会有所差异。

1.3.4风力发电

风能是一种环保且经济可行的发电选择,因为它没有有害排放物或高昂的运营成本。然而,广泛利用风能需要大量土地或林地,这可能会引起噪音干扰,并对周围植被构成潜在危险。

1.3.5太阳能光伏发电

太阳能光伏发电是一种环保的操作,使用设备较小,并具有非集中式供电的潜力,它有望成为未来主要能源来源。然而,我们面临着提高太阳能转换效率的挑战,以推动大规模开发和利用[7]。为了克服这个难题,我们必须探索更有效地利用太阳能或开发性能更强大的电池来确保足够储存电流。

2.电力资源发展趋势及前景规划

2.1电力资源发展趋势

2.1.1参与主体多元化

随着电力市场改革的不断推进,需求响应的发展将受到重要影响。过去,只有电网企业和用户承担了需求响应实施的责任,但现在这种情况正在逐渐改变,多个实体都需要参与以确保多样性。商业化的电力销售鼓励各种方法培养市场参与者,并促进从事该领域活动实体之间的多样性。例如,可以允许和鼓励满足条件的经济技术开发区、高新产业园区、发电企业、拥有分布式电源的用户、节能服务公司以及社会资本等进入售电市场,从事售电业务,并形成多元化的售电主体,以促进电力交易市场的增长[8]

2.1.2系统决策智能化

随着信息技术和人工智能的不断进步,需求响应系统和终端产品也在持续演进。在传统的需求响应业务执行过程中,用户侧负载设备被动地接收来自电网侧的控制指令。然而,未来的发展将更加强调用户侧设备基于人工智能的适应性和调整能力。在需求响应服务系统中,我们计划建立一个具备自主学习能力的操作策略库,用于需求响应聚合系统和用户端终端[9]。这个全面的库旨在通过提供智能决策能力来提高参与需求响应活动的效率和成本效益,以最大程度地满足所有参与方的利益,并优化需求响应措施的结果。

2.1.3执行方式自动化

传统的人工参与方式需要用户主动参与需求响应事件,这会导致响应时间延迟,并引入个人主观因素带来不确定性。这直接影响了实施需求响应操作的效率。然而,随着电网和用户端系统智能化的进步,自动化实施需求响应已经成为可能。通过综合信息系统集成测量、数据收集、自动控制和智能决策等技术,电力用户可以积极参与电网操作并使用通用兼容通信技术标准进行预定义策略的自动激活,最终实现了需求响应领域的自动化和智能化。自动需求响应不依赖于任何的人工操作,可以显著提高需求响应的速度、可靠性、灵活性和成本效益。这不仅对电力分配进行了优化,还将实时调度整合到需求响应中,以提供即时支持服务给系统[10]。自动化的需求响应充分利用了动态可调负载潜力,并增强了系统的安全性和稳定性,同时推动了可再生能源的使用。此外,它还积极鼓励客户侧资源参与电力市场。

2.2电力资源前景规划

2.2.1采取电力调度自动化

基于我国电力资源的现状,目前尚无法满足社会需求。政府鼓励采用自动化技术来实现电力资源的高效调度。该自动化系统高度依赖计算机技术的不断进步,并根据电力行业的特殊性进行定制。电力资源调度的自动化控制系统主要包括数据收集和整理以及对电力系统进行监测和控制。它是一个旨在支持电力运营的创新系统。此外,该电力调度自动化系统还可以通过有效地获取和传输数据的技术来用于数据处理,协助分析人员评估系统运行状态。因此,它提供了有价值的见解和建议[11]。目前为止,该自动化调度系统展示了一些重要功能,包括数据获取、信息处理、执行统计计算、基于语言分析发出警报以及进行调度员模拟培训课程。节点控制系统的主要目标是通过引入冗余双机来提高整个系统的稳定性和可靠性。当发生设备故障时,服务器会立即将运行数据迁移到备用服务器,以最大限度地减少任何负面影响,并确保电力调度自动化系统不间断运行。在故障期间,快速切断电源对于防止潜在危害至关重要。此外,在正常运行期间,全面监测和管理整个调度自动化系统也具有重要意义。积极高效的监测有助于更好地协调变电站和其他系统,优化电力调度自动化系统的性能,并实现理想的运行状态。

2.2.2加强网络应用,把控安全管理

在网络化的社会信息环境中,电力行业管理人员必须高度重视网络安全问题。考虑到我国现代技术进步和社会主义市场经济全面开放所带来的影响,电力市场的未来发展很大程度上取决于企业员工的专业能力和整体素质水平。因此,对电力公司员工个人技能和综合素养有明确期望。为了推动电力市场繁荣,企业应首先培养具备高质量专业知识的个人才能。然而,在网络安全管理方面,许多员工缺乏有效问题检测和预防技巧。对常见网络安全问题关注不足导致解决方案延迟实施,并严重阻碍了电力资源自动化调度的有序推进[12]

3.小结

随着电力市场改革的不断推进和市场机制的成熟,我国对电力能源的需求正在迅速增长。电力能源在支持我国可持续经济发展方面具有重要作用,许多优秀企业致力于为用户提供稳定可靠且安全的供电服务。为了更好地了解我国电力能源发展的未来走向,必须全面规划技术创新和未来进步。这将确保有效利用和开发电力资源,以满足各行业对电力各自独特需求的有效性。

参考文献:

[1]张磊,邓博雅,张华鲁,等.面向需求响应的高负荷能源物理设备就地自控方法[J].自动化技术与应用,2023,42(04):33-36+40.

[2]傅质馨,李紫嫣,朱俊澎,等."双碳"目标下需求侧管理机制研究综述及展望[J].电力信息与通信技术,2023,21(2):1-12.

[3]王明富,吴华华,杨林华,等.电力市场环境下能源互联网发展现状与展望[J].电力需求侧管理,2020,22(2):1-7.

[4]陈灏,田琳,盛剑胜,等.考虑风险规避和需求响应的电力市场可再生能源综合交易决策研究[J].电力科学与技术学报,2023,38(1):27-34.

[5]张高,薛松,范孟华,等.面向我国电力市场的需求响应市场化交易机制设计[J].电力建设,2021,42(4):132-140.

[6]范帅,危怡涵,何光宇,等.面向新型电力系统的需求响应机制探讨[J].电力系统自动化,2022,46(7):1-12.

[7]李震,韩林阳,李庆生,等.送端电网省份开展需求响应的现状分析及建议[J].电力需求侧管理,2023,25(6):69-75.

[81]陈启鑫,吕睿可,郭鸿业,等.面向需求响应的电力用户行为建模:研究现状与应用[J].电力自动化设备,2023,43(10):23-37.

[9]张凯.关于新能源电力系统中需求侧响应关键问题研究[J].科技经济市场,2023(11):39-41.

[10]马星.浅谈我国电力能源需求响应发展现状与展望[J].电脑校园,2020(9):9350-9351.

[11]陈宏,赖春艳.我国电力能源需求响应发展现状与展望[J].电力与能源,2021,42(1):87-90,122.

[12]郭振祥.浅谈我国电力能源需求响应发展现状与展望[J].中国设备工程,2022(2):245-246.

作者简介:白春林(1977年12月),男,汉族,云南省昭通市人,大学专科,公司副经理。

*本文暂不支持打印功能

monitor