能源互联网背景下可调节负荷技术应用与展望

能源互联网是互联网和能源生产、传输、存储、消费及能源市场深度融合的能源发展新业态，强化网络互联互通和先进信息、通信、控制技术应用，致力于构建具有清洁低碳、安全可靠、泛在互联、高效互动、智能开放等特征的智慧能源系统。用户处于能源消费端，可调节负荷互动是能源互联网在需求侧的重要应用场景，也是能源互联网建设的重要目标；为推动国家电网公司“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标在需求侧落地实施，总结了可调节负荷的内涵、技术应用场景和未来发展方向，有利于推动能源互联互通与共享互济，支撑国家能源技术革命、消费革命战略实施。

可调节负荷是什么？

可调节负荷是指能够根据电价、激励或者交易信息，实现启停、调整运行状态或调整运行时段的需求侧用电设备、电源设备及储能设备。包括工业企业生产负荷、生产辅助负荷、楼宇负荷、居民电器负荷及分散式储能、电动汽车等。

可调节负荷应用场景

参与电网调峰调频

夏季电网尖峰负荷持续攀高但持续时间很短，据统计三华地区仅为5-81个小时，峰谷差居高不下，给电网稳定、经济运行带来很大挑战；同时在天津、山东、江苏、上海等地出现节假日电网负备用容量不足等问题。在迎峰度夏（冬）期间，通过价格、激励、交易等机制利用可调节负荷有偿参与电网调峰，缓解时段性供需矛盾，为系统运行提供惯量支撑资源和调节能力，保障大电网稳定高效运行。

促进清洁能源消纳

我国将逐步构建清洁低碳、安全高效的能源体系，新能源装机容量2030年预计达到13亿千瓦、2050年预计40亿千瓦，新能源发电的随机性、波动性和反调峰特性，给电力系统的功率平衡带来巨大压力。利用市场化手段，在弃风、弃光、弃水时段，调动电制热储热、电制冷储冷、客户侧储能、电动汽车等可调节负荷资源参与深度调峰，提升电网用电负荷，促进清洁能源消纳利用。

促进客户能效提升

当前大量电力客户由于节能技术短缺、采集监测不足、缺乏优化调节手段，综合能效水平偏低。客户诉求已经从保障基本用能向满足安全低碳、优质价廉的能源供应与多元化服务需求转变，期待电网企业围绕可调节负荷提供差异化、定制化、一体化用能优化服务方案并付诸实践。利用可调节负荷的互动响应特性，结合人工智能、大数据算法，能够引导用户实施技术节能、管理节能策略，提升用能效率。

可调节负荷发展概况

政策支持方面

国外陆续出台多项需求响应扶持性政策，将需求侧资源等同发电资源参与市场竞争，充分保障了可调节负荷的市场主体地位。其中美国联邦能源管理委员会第719号令和755号令都明确需求响应资源替代发电资源参与市场竞价；欧盟发布《能源效率指令》中规定各成员国应确保需求侧资源参与到批发和零售市场；澳大利亚能源市场委员会2019年7月颁布了《National Energy Retail Amendment》，该草案允许第三方需求响应提供商直接参与市场交易，并获得需求响应收益。

我国目前发布多项国家政策，鼓励发展电力需求响应，完善尖峰电价或季节电价机制。2017出台的《电力需求侧管理办法》中明确提出支持、激励各类电力市场参与方开发和利用需求响应资源，提供有偿调峰、调频服务，逐步形成占年度最大用电负荷3%左右的需求侧机动调峰能力。

市场机制方面

国外已建立政府监管，电网、负荷聚合商、电力客户积极参与的市场化模式，并实施资金补贴、辅助服务市场交易、需求侧竞价、实时电价等机制。其中，国外实施需求响应的资金主要来源于电价加收、管制电费划拨、政府财政、电网节省投资等，资金规模大并且可持续。美国在近5年可调节负荷互动响应支出54.94亿美元，是国内的300多倍。

我国目前主要实施激励型需求响应，可调节负荷试点应用依靠政府、电网公司补贴。需求侧资源参与市场化运行的机制还不完善。未来亟需进一步明确可调节负荷在电力系统热备用、调峰、调频、新能源消纳等场景下的应用模式，扩大第三方独立主体参与电力调峰辅助服务市场试点范围，建立可持续发展的商业模式，支撑可调节负荷应用常态化、规模化发展。

负荷控制方面

国外主要采用直接负荷控制和用户自主控制方式。澳大利亚政府发布并实施空调、热水器、水泵等需求响应接口强制性标准，为实现负荷调控提供了设备保障。美国LEED绿色建筑评价体系将建筑物需求响应能力及可调节负荷容量规模作为两项评价指标，鼓励楼宇积极参与负荷调控。

我国目前主要以用户自主控制为主。可调节负荷涉及设备品牌、型号众多，通信接口及协议不统一。同时设备范围覆盖广，存在通讯网络覆盖不全、通信延时较大等难题，从而导致可调节负荷信息监测共享、控制能力建设方面长期存在互联互通、网络延时障碍，限制了可调节负荷的应用场景和应用规模。

可调节负荷实施路径

推动可调节负荷调控关键技术攻关

开展可调节负荷实时感知与精准调控技术体系架构设计；研究负荷资源分层分区聚合优化的调节方法；推动建立面向工业、楼宇、居民、储能等用户的全网可调节负荷模型库与实时仿真平台；建成完善的可调节负荷与电网实时互动的技术支撑体系。

支持可调节负荷互动响应核心设备及系统平台研发

研制基于5G、国网芯的可调节负荷互动响应终端，统一负荷接入方式，提升数据采集处理效率；开发可调节负荷资源普查APP，现场录入用户设备信息并实时计算响应能力，解决传统普查工作中管控环节多、人力投入大等问题；研发基于互联网思维的可调节负荷互动运营平台，能够支撑大规模可调节负荷的高效接入，实现可调节负荷的可观可测和高效调控。

建立可调节负荷技术标准体系和试验检测体系

研究建立涵盖数据模型、运行调控、安全稳定、仿真评估的可调节负荷并网运行与控制技术标准体系；建立需求响应主站、互动响应终端、互操作、产品检验等测试规范；建成可调节负荷互联互通的试验验证环境，能够支持智能家电云平台、车联网平台、设备制造商云平台等统一交互，实现各类负荷资源的便捷聚合。

开展可调节负荷示范工程实践

我国因地制宜开展了多场景下可调节负荷试点应用。“三华”地区利用可调节负荷开展削峰需求响应，在政策引导下，目前“三华”地区可实现调峰能力达611万千瓦；同时华北地区已开展第三方独立主体参与电力调峰辅助服务市场试点，2020年一季度负荷侧参与调峰电量552万千瓦时，发放调峰补偿资金76万元，并在国内首次实现车网互动充电桩资源参与辅助服务的资金结算。西北和东北地区组织可调节负荷在新能源大发满发时，提升用电负荷，减少“弃风弃光”。

未来，在国家电网公司“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”战略目标引领下，大量由分布式能量采集装置、储能装置和各种类型负载构成的能源节点将实现互联互通，可调节负荷在电网调峰、促进新能源消纳、提升客户能效等方面的价值将被进一步挖掘，各方主体共同参与的可调节负荷“互联网+”市场化交易模式日渐成熟，最终实现可调节负荷广泛连接、精准感知、实时在线、互动交易、智能调节、可上可下，打造开放共享的能源互联网生态体系。

作者简介

闫华光，中国电力科学研究院有限公司用电与能效研究所副所长、总工程师，国网能源互联网技术研究院规划设计中心常务副主任，教授级高级工程师。现任国际标准化组织能源管理与能源节约技术委员会（ISO/TC 301）成员，全国能源基础与管理标准化技术委员会节能分析评估分技术委员会（SAC/TC20/SC11）委员，全国智能电网用户接口标委会（SAC/TC549）委员,全国低碳计量技术委员会（AQSIQ/MTC26）低碳电力工作组副组长，中国电机工程学会智慧用能与节能专业委员会委员，需求侧多能互补优化与供需互动技术北京市重点实验室主任。长期从事能源管理与能效测评、综合能源系统、可调负荷应用与需求响应等领域科研工作，是国家电网公司营销专业领军人才。近五年来，承担国家重点研发计划项目5项，获得国家标准创新贡献一等奖2项，获省部级科技进步奖10余项。