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電力系統(tǒng)靈活性近年來受到越來越多的關注，成為一個熱點話題。碳達峰、碳中和目標下，電力系統(tǒng)將向適應大規(guī)模高比例新能源方向演進，變得更加清潔、低碳的同時，也迎來源、荷兩端隨機化新特性所帶來的諸多難題。

一方面，隨著經濟社會向高質量發(fā)展階段邁進，第三產業(yè)和居民用電占比不斷攀升，負荷“尖峰化”“季節(jié)性”特性顯著，負荷側大量分布式能源接入導致源、荷界限模糊，給電力供應增加了挑戰(zhàn)。另一方面，風光發(fā)電固有的間歇性和隨機性導致供應端的穩(wěn)定性和可控性降低，疊加枯水期水電出力受阻，易引發(fā)高比例可再生能源電力系統(tǒng)結構性缺電。

近年來，極端天氣頻發(fā)，更是加速了供需兩端的特性變化，加劇了供需矛盾，使得系統(tǒng)同時面臨新能源消納和電力安全供應的雙重挑戰(zhàn)。這就要求電力系統(tǒng)能夠以更加靈活的形態(tài)運行，滿足各種場景下的供需平衡，保障電力安全穩(wěn)定供應，提升新能源利用水平。

“24%”目標明確‍

受制于靈活性資源短缺和市場機制不夠完善，我國電力系統(tǒng)靈活性充裕度水平明顯較低，導致過去較長時期存在新能源消納難題。近些年，由于新能源發(fā)電消納保障措施的實施和靈活性資源投入的加大，新能源消納難題有所緩解。隨著新能源在電力系統(tǒng)中的占比不斷提升，未來，電力穩(wěn)定可靠供應面臨的挑戰(zhàn)不斷增多，尤其是極端天氣下可能會導致新能源出力不足，增加了系統(tǒng)電力供應短缺的風險。若不加以重視和提升，未來我國新型電力系統(tǒng)靈活性困境將進一步加劇，屆時靈活性不足將從制約新能源消納的經濟性問題擴展至威脅系統(tǒng)安全性和經濟性的雙重問題。

“十三五”期間，雖然電力系統(tǒng)靈活性得到了一定重視，但靈活性資源的開發(fā)利用進度遠不及預期。中國電力企業(yè)聯(lián)合會的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年年底，煤電靈活性改造只完成5775萬千瓦，僅為目標改造容量的1/4。國家能源局的數(shù)據(jù)顯示，截至2021年年底，煤電靈活性改造規(guī)模超過1億千瓦，但占比仍不到煤電總裝機容量的1/10。天然氣發(fā)電、抽水蓄能、新型儲能等靈活性資源的開發(fā)利用水平同樣不足，截至2021年年底，全國天然氣發(fā)電裝機容量為1.08億千瓦、抽水蓄能裝機容量為3639萬千瓦、新型儲能裝機容量為570萬千瓦。目前，國家電網(wǎng)有限公司經營區(qū)需求側響應能力達到2990萬千瓦，約占最大用電負荷的3%。

面對我國電力系統(tǒng)靈活性整體不足的困境，《關于促進新時代新能源高質量發(fā)展的實施方案》提出要全面提升電力系統(tǒng)調節(jié)能力和靈活性；《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出“到2025年，靈活調節(jié)電源占比達到24%左右，電力需求側響應能力達到最大用電負荷的3%～5%”的明確目標。據(jù)調查，截至2020年年底，全國靈活性電源裝機容量或為1.32億～4.07億千瓦，為完成“24%”的目標，需要5年內新增3.13億～5.88億千瓦靈活性電源，實現(xiàn)該目標并非易事。

科學組合，優(yōu)勢互補

在以煤電為主的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，可再生能源比例較低且負荷特性相對穩(wěn)定，源、荷兩端供需不確定性和波動性較弱，依靠增加可控電源裝機的方式能夠保障電力系統(tǒng)供需平衡和安全穩(wěn)定運行。但隨著集中式和分布式新能源大規(guī)模并網(wǎng)，源、荷兩端呈現(xiàn)高度不確定性，電力系統(tǒng)有功功率不平衡時電力供需兩端相互匹配調節(jié)的速率需求及幅度需求都明顯增加，需要更為靈活地調節(jié)發(fā)電出力或用電需求，以滿足供需平衡。

電力系統(tǒng)靈活性按照調節(jié)方式的不同可分為供給和需求的向上和向下靈活性。供給向上靈活性和需求向下靈活性分別通過電源提高出力和需求側資源降低需求來實現(xiàn)，側重于保障電力供應安全；供給向下靈活性和需求向上靈活性與之相反，主要通過電源減少出力和需求側增加需求來實現(xiàn)，側重于提升新能源利用率。由于系統(tǒng)供需起始狀態(tài)所跨的時間尺度和調節(jié)持續(xù)時間不同，靈活性需求還表現(xiàn)出短、中、長等不同尺度的時間特性。

電源側靈活性資源主要包括煤電靈活性改造、熱電解耦、天然氣發(fā)電、常規(guī)水電等；負荷側靈活性主要通過需求響應、電動汽車車網(wǎng)協(xié)同等方式提供；抽水蓄能、新型儲能、儲氫等長短時儲能是十分重要的儲能側靈活性資源；而電網(wǎng)側靈活性則主要通過電網(wǎng)互聯(lián)互濟實現(xiàn)靈活性資源在更大時空范圍內的調配。上述各類資源提供靈活性的技術特點存在明顯差異，經濟成本也各不相同。例如，煤電靈活性改造的成本為125元/千瓦左右，成本優(yōu)勢明顯，但受限于較弱的調節(jié)速率，難以滿足新能源發(fā)電對于短時功率調節(jié)的需求；抽水蓄能的單位投資成本為6300～7200元/千瓦，雖然成本略高，但對于短、中、長時間尺度的靈活性需求都具有明顯的技術優(yōu)勢。

源、網(wǎng)、荷、儲各類靈活性資源存在優(yōu)勢互補，多種資源的科學組合能夠吸收各靈活性資源的優(yōu)勢，揚長避短，兼顧靈活性提升效果和經濟性。因此，應注重多元提升手段，充分挖掘源、網(wǎng)、荷、儲各環(huán)節(jié)靈活性資源，實現(xiàn)各類靈活性資源的協(xié)調發(fā)展和有序銜接，促進電力系統(tǒng)靈活性的持續(xù)穩(wěn)定提升。

立足國情，有序推進

煤電靈活性改造依然是近中期電力系統(tǒng)靈活性提升的主要手段。“十四五”時期，煤電可通過加裝儲熱裝置以及對鍋爐和汽輪機本體進行改造，實現(xiàn)“熱電解耦”和降低最小出力，一方面加速煤電轉型，參與輔助服務市場，由電量型電源向電力型電源轉變；另一方面，煤電可為新能源發(fā)電“讓路”，促進新能源消納。“十五五”時期，煤電靈活性改造進程放緩，但仍是主要的靈活性資源。“十六五”時期，煤電裝機容量遞減，在新能源高比例并網(wǎng)的情況下，煤電主要承擔靈活性調節(jié)的任務。

預計在“十四五”和“十五五”時期，儲能仍處于發(fā)展階段，抽水蓄能配合常規(guī)水電在發(fā)電側持續(xù)發(fā)力，電化學儲能發(fā)展日趨成熟，氫儲能等長時儲能發(fā)展起步。“十六五”時期，由于新能源裝機占比不斷提高，電力系統(tǒng)長時間尺度的靈活性需求要求儲能具備持續(xù)出力能力，因此長時儲能快速發(fā)展，能夠實現(xiàn)跨天、跨周乃至跨季節(jié)調節(jié)。

近中期，需求側靈活性資源在系統(tǒng)平衡中發(fā)揮的作用逐漸擴大，大工業(yè)用戶需求響應和公用交通車網(wǎng)協(xié)同積極參與電力輔助服務市場，但受制于市場機制完善程度和智能設備的普及度，發(fā)展規(guī)模有限。“十六五”之后，需求側靈活性資源作用明顯，更大范圍的電動汽車參與需求響應，車網(wǎng)協(xié)同范圍進一步擴大，分布式電源與微電網(wǎng)結合，加上負荷聚合商積極參與市場，電力系統(tǒng)的靈活性將大幅提高。

除積極推動源、荷、儲側各類靈活性資源的發(fā)展，還應重視電網(wǎng)建設，不斷完善市場機制。成熟的電網(wǎng)互聯(lián)互濟系統(tǒng)、完善的市場機制以及合理的電力規(guī)劃是充分釋放和發(fā)揮電力系統(tǒng)靈活性的物理基礎和機制保障。

調節(jié)供需，釋放潛力‍

隨著新能源占比逐步提升直至成長為電力裝機的主體，依靠其他靈活性資源滿足系統(tǒng)靈活性需求、保障高比例新能源的消納，不再符合新型電力系統(tǒng)的發(fā)展理念，會造成系統(tǒng)整體效益的下降。新能源應基于其技術特點主動提供靈活性，通過配置儲能調整自身出力曲線、依靠電力電子設備提供調節(jié)能力、區(qū)域內聯(lián)合調度運行實現(xiàn)多能互補等方式，為系統(tǒng)靈活性需求的減少和靈活性供應能力的提升做出應有貢獻。

對于需求側而言，除了積極開發(fā)需求響應資源，還應充分借助需求側管理手段優(yōu)化用電曲線，實現(xiàn)靈活性“供增需減”。設計合理的電價機制以及提倡節(jié)能高效的生活方式等措施都能夠引導負荷側用戶改變用電行為、自發(fā)優(yōu)化負荷曲線，在電力規(guī)劃和運行管理之前或期間減少部分峰谷差、平滑和整體降低負荷曲線，提升電力系統(tǒng)的靈活性，繼而在運行管理時調度可調用的需求側資源，多環(huán)節(jié)多層次通過需求側管理降低電力安全穩(wěn)定運行的難度和成本。

電力市場雖無法單獨提供靈活性調節(jié)資源，但合理的市場機制設計可以通過價格傳遞靈活性價值信號，引導系統(tǒng)中已有的靈活資源性釋放或激勵靈活性資源投資建設。在輔助服務市場中，通過完善對提供短時靈活性資源的補償和激勵機制，有助于市場提供功能更匹配的輔助服務，釋放短時間尺度的靈活性潛力。在現(xiàn)貨市場中，開展更靈活的市場交易和允許更短期的交易時間尺度，給予市場參與主體進行出力或需求的近實時調整，以及系統(tǒng)對電廠近實時的調度的可能，能夠減少系統(tǒng)靈活性需求，充分釋放中時間尺度靈活性潛力。在容量市場中，基于合理的收益保障機制，激勵市場主體投資建設長時間尺度靈活性資源，能夠保障系統(tǒng)長期靈活性容量充裕度，維持未來較長時間內的靈活性資源充足供應。不同典型市場之間的交易機制相互配合銜接，能夠聯(lián)合提高靈活性資源的跨時空配置效率，有效釋放電力系統(tǒng)多時間尺度靈活性。

為加快構建新型電力系統(tǒng)，促進可再生能源大規(guī)模、高比例、市場化、高質量發(fā)展，應“有主次、分先后、能互補”地全方位提升系統(tǒng)靈活性。需著重關注：明確靈活性資源發(fā)展定位，加強規(guī)劃統(tǒng)籌銜接，源、網(wǎng)、荷、儲多維度協(xié)同提升新型電力系統(tǒng)靈活調節(jié)能力；提升電源側靈活性資源建設與利用水平，分步驟緊密銜接電源建設和靈活性挖掘策略；加強電網(wǎng)基礎設施建設及智能化升級，提升電網(wǎng)的靈活運行能力和靈活性資源優(yōu)化配置能力；深挖負荷側資源系統(tǒng)價值，作為應對電力系統(tǒng)靈活調節(jié)高邊際成本問題的關鍵手段；完善電力市場機制，引導靈活性資源在不同市場中更大程度釋放其靈活性潛力。

 原標題：從供需兩端深挖電力系統(tǒng)靈活性資源